JPH09196681A - Gyro device - Google Patents

Gyro device

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JPH09196681A
JPH09196681A JP8006046A JP604696A JPH09196681A JP H09196681 A JPH09196681 A JP H09196681A JP 8006046 A JP8006046 A JP 8006046A JP 604696 A JP604696 A JP 604696A JP H09196681 A JPH09196681 A JP H09196681A
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JP
Japan
Prior art keywords
plate
vibrating body
magnetic
shaped vibrating
insulating plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP8006046A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Shiozawa
龍雄 塩沢
Kazusuke Maenaka
一介 前中
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Tamagawa Seiki Co Ltd
Original Assignee
Tamagawa Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のジャイロ装置としては、実開平1−6
1611号公報の機械式構成と登録実用新案公報第30
04471号公報の構成があるが、前者は小型化が難し
く、後者は外乱の加速度感度を除去することが困難であ
った。 【解決手段】 本発明によるジャイロ装置は、一対のマ
ス部(12,13)を有する板状振動体(7)の両端に一対の検出
電極(5,6と21,22)を有する各絶縁板(3,23)を設け、各マ
ス部(12,13)に対して逆位相の磁界を印加し、外乱の加
速度感度を除去する構成である。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] As a conventional gyro device, an actual Kaihei 1-6 is used.
1611 gazette mechanical configuration and registered utility model gazette No. 30
Although there is a configuration of Japanese Patent No. 04471, it is difficult to reduce the size of the former and it is difficult to remove the acceleration sensitivity of disturbance in the latter. A gyro device according to the present invention is an insulating plate having a pair of detection electrodes (5, 6 and 21, 22) at both ends of a plate-shaped vibrating body (7) having a pair of mass portions (12, 13). (3, 23) is provided and a magnetic field of opposite phase is applied to each mass portion (12, 13) to remove the acceleration sensitivity of disturbance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ジャイロ装置に関
し、特に、シリコンよりなる板状振動体の各マスを逆位
相で磁力により駆動し、この板状振動体を挟持して配設
した一対の検出電極間の静電容量変化を用いて角速度検
出を行うと共に、各マス部の加速度による移動にて生じ
る加速度感度を低下させるための新規な改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyro device, and in particular, a pair of plate-shaped vibrating bodies made of silicon are driven by magnetic forces in opposite phases by magnetic force, and the plate-shaped vibrating bodies are sandwiched and arranged. The present invention relates to a novel improvement for performing angular velocity detection using a change in capacitance between detection electrodes and reducing acceleration sensitivity caused by movement of each mass portion due to acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のジャイロ
装置としては、ここでは図示を省略しているが、例え
ば、実開平1−161611号公報に開示された機械式
の構成及び特開平5−322579号及び登録実用新案
公報第3004471号の構成を挙げることができる。
2. Description of the Related Art Although a gyro device of this type which has been conventionally used is not shown in the drawing, for example, a mechanical structure disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-161611 and Japanese Patent Laid-Open No. Hei. -322579 and registered utility model publication No. 3004711 can be mentioned.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のジャイロ装置
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、機械式の構成の場合、モー
タ、トルカーコイル及び大型の基台を用いるため、装置
全体の形状が大形化し、かつ、重量化していた。また、
前述の特開平5−322579号公報に開示された構成
の場合、振動子を外部からの圧電振動体又は交流電源の
みを用いてX方向に振動させた状態下でY方向の角速度
入力を静電容量の変化として検出する構成であるため、
X方向における振動を大きくすることが難しく、感度を
向上させることが困難であった。また、登録実用新案公
報第3004471号公報の構成では、振動体の加速度
による移動にて生じる加速度感度が外乱として入力さ
れ、検出精度の低下となっていた。
Since the conventional gyro device is configured as described above, there are the following problems. That is, in the case of the mechanical structure, since the motor, the torquer coil, and the large base are used, the shape of the entire device is large and heavy. Also,
In the case of the configuration disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-322579, the angular velocity input in the Y direction is electrostatically generated while the vibrator is vibrated in the X direction using only the piezoelectric vibrating body or the AC power source from the outside. Since it is configured to detect as a change in capacity,
It was difficult to increase vibration in the X direction and it was difficult to improve sensitivity. Further, in the configuration of Registered Utility Model Publication No. 3004711, the acceleration sensitivity generated by the movement of the vibrating body due to the acceleration is input as a disturbance, which lowers the detection accuracy.

【0004】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、シリコンよりなる板状振動
体の各マスを逆位相で磁力により駆動し、この板状振動
体を挟持して配設した一対の検出電極間の静電容量変化
を用いて角速度検出を行うと共に、各マス部の加速度に
よる移動にて生じる加速度感度を低下させるようにした
ジャイロ装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, each mass of a plate-shaped vibrating body made of silicon is driven by a magnetic force in an opposite phase to sandwich the plate-shaped vibrating body. An object of the present invention is to provide a gyro device capable of detecting an angular velocity by using a capacitance change between a pair of detection electrodes arranged in parallel with each other and reducing acceleration sensitivity caused by movement of each mass portion due to acceleration. And

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によるジャイロ装
置は、互いに離間した第1、第2磁気発生体を底面に有
する第1絶縁板と、前記第1絶縁板上の第1凹部に設け
られ前記各磁気発生体に対応する第1、第2検出電極
と、前記第1凹部をまたがり振動自在に設けられシリコ
ンよりなる板状振動体と、前記板状振動体に設けられ貫
通孔を介し前記各検出電極に対応して設けられた第1、
第2マスと、前記板状振動体の両端間に印加された交流
電源と、前記板状振動体上に設けられ前記第1、第2検
出電極に対応する第3、第4電極を有する第2絶縁板
と、前記第2絶縁板に設けられ前記第1凹部と対応する
第2凹部と、を備え、前記第1絶縁板に当接する前記各
磁気発生体の磁極を逆極性とし、前記各マスを互いに逆
位相にて振動させる構成である。
A gyro device according to the present invention is provided in a first insulating plate having first and second magnetic generators spaced from each other on its bottom surface, and a first recess on the first insulating plate. First and second detection electrodes corresponding to each of the magnetic generators, a plate-like vibrating body made of silicon and vibrating freely across the first recess, and a through-hole provided in the plate-like vibrating body through the through hole. The first provided corresponding to each detection electrode,
A second mass, an AC power source applied between both ends of the plate-shaped vibrating body, and third and fourth electrodes provided on the plate-shaped vibrating body and corresponding to the first and second detection electrodes. Two insulating plates and a second recess provided in the second insulating plate and corresponding to the first recess are provided, and the magnetic poles of the magnetic generators contacting the first insulating plate have opposite polarities. In this configuration, the masses are vibrated in opposite phases.

【0006】さらに詳細には、前記各磁気発生体は永久
磁石よりなり、前記各絶縁板はガラスよりなる構成であ
る。
More specifically, each of the magnetic generators is made of a permanent magnet, and each of the insulating plates is made of glass.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるジ
ャイロ装置の好適な実施の形態について詳細に説明す
る。図1において符号1,2で示されるものは、互いに
離間し長手四角形をなすと共に2極からなる永久磁石
(電磁石でも可)によって構成された第1、第2磁気発
生体であり、この磁気発生体1,2の上面1a,2aに
はこの各磁気発生体1,2の上面1a,2aと当接する
平面長手形状を有するガラスからなる第1絶縁板3が設
けられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the gyro device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 denote first and second magnetic generators which are separated from each other and have a rectangular shape and are composed of permanent magnets (electromagnets are also possible) having two poles. On the upper surfaces 1a and 2a of the bodies 1 and 2, there is provided a first insulating plate 3 made of glass having a planar longitudinal shape that abuts on the upper surfaces 1a and 2a of the magnetic generators 1 and 2.

【0008】前記第1絶縁板3の上面3aには、エッチ
ングで形成された長手形状の第1凹部4が形成され、こ
の第1凹部4上には金属の蒸着によって形成された第
1、第2電極5,6が互いに離間して設けられている。
この第1絶縁板3の第1凹部4の上面3a上には、エッ
チングで形成されシリコンよりなる長手の板状振動体7
がこの第1凹部4を長手方向においてまたがるように載
置され、この板状振動体7の両端には、交流電源10が
接続されている。前記板状振動体7には3個の貫通孔1
1によって2個のくびれ状の第1、第2マス12,13
が形成され、この各マス12,13はX方向に振動でき
るように構成されている。
The upper surface 3a of the first insulating plate 3 is formed with a first recess 4 having a long shape formed by etching, and the first and fourth recesses 4 are formed by vapor deposition of metal. Two electrodes 5 and 6 are provided apart from each other.
On the upper surface 3a of the first recess 4 of the first insulating plate 3, a long plate-shaped vibrating body 7 made of silicon and formed by etching.
Is placed so as to straddle the first concave portion 4 in the longitudinal direction, and an AC power source 10 is connected to both ends of the plate-shaped vibrating body 7. The plate-like vibrating body 7 has three through holes 1
Two constricted first and second masses 12, 13 depending on 1.
Is formed, and each of the masses 12 and 13 is configured to be able to vibrate in the X direction.

【0009】前記板状振動体7の上部には、前記第1凹
部4に対応して同様に形成された第2凹部20及びこの
第2凹部20に前記第1、第2電極5,6に対応して同
様に形成された第3、第4電極21,22を有しガラス
からなる第2絶縁板23が載置されており、この第2絶
縁板23の長手方向の両端23a,23bは前記板状振
動体7の各端部7a,7b上に接着剤等を介して固定さ
れている。従って、前記板状振動体7の各マス部12,
13は前記各絶縁板3,23の各凹部4,20間に位置
していることにより、図1で示すX方向(水平方向)及
びY方向(垂直方向)に自在に振動できるように構成さ
れている。
On the upper part of the plate-shaped vibrating body 7, there is formed a second recess 20 which is similarly formed corresponding to the first recess 4, and the second recess 20 has the first and second electrodes 5 and 6. A second insulating plate 23 made of glass having third and fourth electrodes 21 and 22 formed in a corresponding manner is placed, and both ends 23a and 23b in the longitudinal direction of the second insulating plate 23 are The plate-shaped vibrating body 7 is fixed on each end 7a, 7b with an adhesive or the like. Therefore, each mass portion 12 of the plate-shaped vibrating body 7,
By being located between the recesses 4 and 20 of the insulating plates 3 and 23, 13 is configured to freely vibrate in the X direction (horizontal direction) and the Y direction (vertical direction) shown in FIG. ing.

【0010】前記各凹部4,20の各電極5,6及び2
1,22間によって静電型の一対のセンサが構成され、
前記板状振動体7のY方向の振動量をこの各電極5,6
及び21,22を用いて静電的に検出できるように構成
されている。従って、各電極5,21により第1のセン
サ50を構成し、各電極6,22によって第2のセンサ
51を構成している。
The electrodes 5, 6 and 2 of the recesses 4 and 20 respectively.
A pair of electrostatic sensors are formed between 1 and 22,
The amount of vibration of the plate-shaped vibrating body 7 in the Y direction is determined by the respective electrodes
And 21, 22 are configured to be electrostatically detected. Therefore, each electrode 5, 21 constitutes a first sensor 50, and each electrode 6, 22 constitutes a second sensor 51.

【0011】前記板状振動体7の各端部7a,7b間に
設けられた交流電源10を用いることにより、この交流
電源10の交流電流10aが前記板状振動体7の両端に
供給され、この板状振動体7の各マス12,13はこの
交流電流10aと前記各磁気発生体1,2の磁束(実際
にはY方向に沿って発生している)との周知の電磁相互
作用によって互いに逆位相(磁界が逆であるため)でX
方向に振動するように構成されている。
By using the AC power supply 10 provided between the end portions 7a and 7b of the plate-shaped vibrating body 7, the AC current 10a of the AC power supply 10 is supplied to both ends of the plate-shaped vibrating body 7. The masses 12 and 13 of the plate-like vibrating body 7 are formed by a known electromagnetic interaction between the alternating current 10a and the magnetic flux of the magnetic generators 1 and 2 (actually generated along the Y direction). X in opposite phases (because the magnetic fields are opposite)
It is configured to vibrate in the direction.

【0012】次に、前述の構成において実際に入力角速
度を検出する動作について述べる。まず、前述のよう
に、交流電源10から板状振動体7の両端に交流電流1
0aを印加することにより、板状振動体7の各マス1
2,13が各磁気発生体1,2からの磁束と前記交流電
流10aとの電磁相互作用によって水平方向であるX方
向に沿って互いに逆位相で振動を始める。
Next, the operation of actually detecting the input angular velocity in the above-mentioned configuration will be described. First, as described above, the AC current 1 is applied to both ends of the plate-shaped vibrating body 7 from the AC power supply 10.
By applying 0a, each mass 1 of the plate-like vibrating body 7
Electromagnetic interaction between the magnetic fluxes from the magnetic generators 1 and 2 and the AC current 10a causes the vibrations 2 and 13 to start vibrating in opposite phases along the horizontal X direction.

【0013】前述の状態において、前記板状振動体7の
長手方向に沿うZ軸回りに入力角速度30が外部から加
えられた場合、このマス12,13はその長手方向と直
交するY方向(磁気発生体1,2の磁束の発生方向)に
沿って互いに逆位相で振動する。この時の各マス12,
13のY方向における振動量は、この各マス12,13
を挟んだ各検出電極5,6及び21,22間の静電容量
の変化として検出することにより、入力角速度30の大
きさを検出することができる。従って、各マス12,1
3が前述のように逆位相で振動するため、各マス12,
13が入力角速度30を検出する際に、入力される外乱
である各マス12,13の加速度による移動にて生じる
加速度感度は、各電極5,6と21,22を用いて比較
することにより正確な入力角速度30を検出することが
できる。すなわち、各電極5,21を用いた出力と各電
極6,22を用いた出力とが同一値の場合は加速度感度
入力なし、異なる場合は加速度感度入力有となる。
In the above-mentioned state, when the input angular velocity 30 is applied from the outside about the Z axis along the longitudinal direction of the plate-shaped vibrating body 7, the masses 12 and 13 are in the Y direction (magnetic field) orthogonal to the longitudinal direction. The generators 1 and 2 vibrate in opposite phases along the magnetic flux generation direction). Each cell 12 at this time,
The amount of vibration of 13 in the Y direction is
The magnitude of the input angular velocity 30 can be detected by detecting the change in the capacitance between the detection electrodes 5, 6 and 21, 22 sandwiching the input angle. Therefore, each cell 12, 1
Since 3 vibrates in the opposite phase as described above, each mass 12,
When 13 detects the input angular velocity 30, the acceleration sensitivity caused by the movement of each mass 12, 13 which is an input disturbance is accelerated by comparing each electrode 5, 6 with 21, 22. The input angular velocity 30 can be detected. That is, when the output using each electrode 5, 21 and the output using each electrode 6, 22 have the same value, there is no acceleration sensitivity input, and when they are different, there is acceleration sensitivity input.

【0014】なお、前述の各凹部4,20、各電極5,
6と21,22、板状振動体7等の形状については、1
例を示したもので、その形状を種々変更した場合につい
ても、前述と同様の効果を得ることができることは述べ
るまでもないことである。
The above-mentioned recesses 4, 20, each electrode 5,
6 and 21, 22 and the shape of the plate-shaped vibrating body 7 are 1
It is needless to say that the same effect as described above can be obtained even when the shape is variously changed.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によるジャイロ装置は、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。すなわち、板状振動体の駆動に、交流電流と磁
気発生体からの磁束を用いた電磁相互作用を用いかつ逆
位相で一対のマスを駆動しているため、板状振動体の水
平振動(X方向)の振動が大となり、高感度に入力角速
度の検出を行うことができると共に、加速度感度の外乱
を低下させることができる。また、一対のガラス等の絶
縁板で振動部がパッケージされているため、振動部が外
部から接触されず、取扱いの容易なジャイロを得ること
ができる。
Since the gyro device according to the present invention is constructed as described above, the following effects can be obtained. In other words, since the electromagnetic interaction using the alternating current and the magnetic flux from the magnetic generator is used to drive the plate-shaped vibrating body and the pair of masses are driven in opposite phases, the horizontal vibration (X The vibration of the (direction) becomes large, the input angular velocity can be detected with high sensitivity, and the disturbance of the acceleration sensitivity can be reduced. Further, since the vibrating portion is packaged with a pair of insulating plates such as glass, the vibrating portion is not contacted from the outside, and a gyro that can be easily handled can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるジャイロ装置を示す分解斜視図で
ある。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a gyro device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 第1、第2磁気発生体 3 第1絶縁板 4 第1凹部 5,6 第1、第2検出電極 7 板状振動体 10 交流電源 11 貫通孔 12,13 マス 20 第2凹部 23 第2絶縁板 1, 2 1st, 2nd magnetic generator 3 1st insulating plate 4 1st recessed part 5,6 1st, 2nd detection electrode 7 Plate-shaped vibrating body 10 AC power supply 11 Through hole 12, 13 Mass 20 2nd recessed part 23 Second insulating plate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに離間した第1、第2磁気発生体
(1,2)を底面に有する第1絶縁板(3)と、前記第1絶縁板
(3)上の第1凹部(4)に設けられ前記各磁気発生体(1,2)
に対応する第1、第2検出電極(5,6)と、前記第1凹部
(4)をまたがり振動自在に設けられシリコンよりなる板
状振動体(7)と、前記板状振動体(7)に設けられ貫通孔(1
1)を介し前記各検出電極(5,6)に対応して設けられた第
1、第2マス(12,13)と、前記板状振動体(7)の両端間に
印加された交流電源(10)と、前記板状振動体(7)上に設
けられ前記第1、第2検出電極(5,6)に対応する第3、
第4電極(21,22)を有する第2絶縁板(23)と、前記第2
絶縁板(23)に設けられ前記第1凹部(4)と対応する第2
凹部(20)と、を備え、前記第1絶縁板(7)に当接する前
記各磁気発生体(1,2)の磁極を逆極性とし、前記各マス
(12,13)を互いに逆位相にて振動させる構成としたこと
を特徴とするジャイロ装置。
1. First and second magnetic generators separated from each other
A first insulating plate (3) having (1,2) on the bottom surface, and the first insulating plate
(3) Each magnetic generator (1, 2) provided in the upper first recess (4)
Corresponding to the first and second detection electrodes (5, 6) and the first recess
A plate-shaped vibrating body (7) made of silicon and oscillating freely across (4), and a through-hole (1) provided in the plate-shaped vibrating body (7).
AC power source applied between both ends of the first and second masses (12, 13) provided corresponding to each of the detection electrodes (5, 6) via 1) and the plate-like vibrating body (7) (10) and a third provided on the plate-shaped vibrating body (7) and corresponding to the first and second detection electrodes (5, 6),
A second insulating plate (23) having a fourth electrode (21, 22);
A second part provided on the insulating plate (23) and corresponding to the first concave part (4).
A concave portion (20), and the magnetic poles of the magnetic generators (1, 2) contacting the first insulating plate (7) have opposite polarities.
A gyro device characterized by vibrating (12, 13) in opposite phases to each other.
【請求項2】 前記各磁気発生体(1,2)は永久磁石より
なり、前記各絶縁板(3,23)はガラスよりなることを特徴
とする請求項1記載のジャイロ装置。
2. The gyro device according to claim 1, wherein each of the magnetic generators (1, 2) is made of a permanent magnet, and each of the insulating plates (3, 23) is made of glass.
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