JPS6270715A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPS6270715A JPS6270715A JP60211454A JP21145485A JPS6270715A JP S6270715 A JPS6270715 A JP S6270715A JP 60211454 A JP60211454 A JP 60211454A JP 21145485 A JP21145485 A JP 21145485A JP S6270715 A JPS6270715 A JP S6270715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- velocity sensor
- piezoelectric element
- detection
- shock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はジャイロスコープ、特に圧電振動子を用いた角
速度センサの構造に関するものである。
速度センサの構造に関するものである。
従来の技術
従来、ジャイロスコープを用いた慣性航法装置として飛
行機、船舶のような移動する物体の方位を知る方法とし
て機械式の回転ジャイロが主に使われている。
行機、船舶のような移動する物体の方位を知る方法とし
て機械式の回転ジャイロが主に使われている。
これは安定した方位が得られるが機械式であることから
装置が大がかりであり、コストも高く、小型化が望まれ
る民生用機器への応用は困難である。
装置が大がかりであり、コストも高く、小型化が望まれ
る民生用機器への応用は困難である。
一方、回転力を使わずに物体を振動させて励振された検
知用素子からコリオリの力を検出する振動型角速度セン
サがある。多くは圧電式と電磁式のメカニズムを採用し
ている構造のものがある。
知用素子からコリオリの力を検出する振動型角速度セン
サがある。多くは圧電式と電磁式のメカニズムを採用し
ている構造のものがある。
これらはジャイロを構成する質量の運動が一定角速度の
回転運動ではなく振動になっている。従ってΩなる角速
度が加わった場合、コリオリの力は質量の振動数と等し
い振動数の振動トルクとして生しるものである。このト
ルクによる振動を検出することによって角速度を測定す
るのが振ｔＪ＋型角速度センサの原理であり、特に圧電
体を用いたセンサが多く考案されている。（日本航空宇
宙学会誌第２３巻第２５７号３３９〜３５０ページ）発
明が解決しようとする問題点 上記の原理にもとすく構成にて先願特許（特願昭５９−
１８５８２５）の角速度センサを発明したが、振動型の
特徴である小型、軽量化設計を行なうために振動子を保
護するケースが必要で、かつ最小寸法にて設計すること
が要求される。特に民生機器、電装品機器としての角速
度センサには重要な要因である。
回転運動ではなく振動になっている。従ってΩなる角速
度が加わった場合、コリオリの力は質量の振動数と等し
い振動数の振動トルクとして生しるものである。このト
ルクによる振動を検出することによって角速度を測定す
るのが振ｔＪ＋型角速度センサの原理であり、特に圧電
体を用いたセンサが多く考案されている。（日本航空宇
宙学会誌第２３巻第２５７号３３９〜３５０ページ）発
明が解決しようとする問題点 上記の原理にもとすく構成にて先願特許（特願昭５９−
１８５８２５）の角速度センサを発明したが、振動型の
特徴である小型、軽量化設計を行なうために振動子を保
護するケースが必要で、かつ最小寸法にて設計すること
が要求される。特に民生機器、電装品機器としての角速
度センサには重要な要因である。
一方、この分野での使用条件は厳しく、センサに対する
信頼性も高度な内容を含んでいる。特に圧電振動子の一
端固定によるたわみ振動を利用している先願発明では衝
撃によるたわみ限界が問題となってくる。圧電振動子の
構造は薄いセラミック板を金属板に張りつけたものであ
り、ある一定の範囲内では弾性振動をするが、大きなた
わみ量を与えるとセラミック板にクランクが入り、圧電
振動子としての特性を破壊する。先願発明の構造にみら
れるように駆動用圧電素子には検知用圧電素子が直交接
合され駆動用圧電素子にかがる応力は大きくなり、衝撃
から受ける力も大きくなり、致命欠陥となる可能性があ
った。（全んど振動しなくなる。） 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので簡易な構造で
衝撃に対する強度を高め、信頼性の高い角速度センサを
得ることを目的としている。
信頼性も高度な内容を含んでいる。特に圧電振動子の一
端固定によるたわみ振動を利用している先願発明では衝
撃によるたわみ限界が問題となってくる。圧電振動子の
構造は薄いセラミック板を金属板に張りつけたものであ
り、ある一定の範囲内では弾性振動をするが、大きなた
わみ量を与えるとセラミック板にクランクが入り、圧電
振動子としての特性を破壊する。先願発明の構造にみら
れるように駆動用圧電素子には検知用圧電素子が直交接
合され駆動用圧電素子にかがる応力は大きくなり、衝撃
から受ける力も大きくなり、致命欠陥となる可能性があ
った。（全んど振動しなくなる。） 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので簡易な構造で
衝撃に対する強度を高め、信頼性の高い角速度センサを
得ることを目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため検知用圧電素子の自
由端を衝撃吸収用弾性部材にて被覆、あるいはセンサを
収納する容器の内側に衝撃吸収用弾性部材を被覆した構
造にするものである。
由端を衝撃吸収用弾性部材にて被覆、あるいはセンサを
収納する容器の内側に衝撃吸収用弾性部材を被覆した構
造にするものである。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
検知用圧電素子の自由端を衝撃吸収用弾性部材にて被覆
することによって、耐振性、耐衝撃性を裔めることにな
る。ある衝撃値までは支持棒のたわみ、駆動用圧電素子
の弾性限界内のたわみとして吸収されるが、それ以上の
たわみが加えられるとセンサの破壊が起こる。この時の
衝撃を克服するために衝撃吸収用弾性部材を配置してお
き、駆動用圧電振動子、検知用圧電振動子、弾性限界内
のたわみ量にて衝撃吸収用弾性部材がセンサケースにあ
たりそれ以上たわまないようにし、振動子とケース壁面
との衝突による検知用圧電素子の先端部破壊を防くこと
ができる。
することによって、耐振性、耐衝撃性を裔めることにな
る。ある衝撃値までは支持棒のたわみ、駆動用圧電素子
の弾性限界内のたわみとして吸収されるが、それ以上の
たわみが加えられるとセンサの破壊が起こる。この時の
衝撃を克服するために衝撃吸収用弾性部材を配置してお
き、駆動用圧電振動子、検知用圧電振動子、弾性限界内
のたわみ量にて衝撃吸収用弾性部材がセンサケースにあ
たりそれ以上たわまないようにし、振動子とケース壁面
との衝突による検知用圧電素子の先端部破壊を防くこと
ができる。
実施例
図は本発明の角速度センサの一実施例を示す構造図であ
る。図において、ｌは検知用圧電素子、２は駆動用圧電
素子、３は電極ブロック、４は支持棒、５はベース、６
は接合部材、７は衝撃吸収用弾性部材、８はケースを示
す。
る。図において、ｌは検知用圧電素子、２は駆動用圧電
素子、３は電極ブロック、４は支持棒、５はベース、６
は接合部材、７は衝撃吸収用弾性部材、８はケースを示
す。
以上のように構成された本実施例の角速度センサについ
て以下その動作を説明する。
て以下その動作を説明する。
まず駆動用圧電素子を駆動するには対向している面を共
通電極としてそれぞれ外側の面との間に交流信号をかけ
る。信号を印加された駆動用圧電素子２は電極ブロック
３をベースとして１８ｏ°の位相差にて振動を始める、
いわゆる音叉振動である。
通電極としてそれぞれ外側の面との間に交流信号をかけ
る。信号を印加された駆動用圧電素子２は電極ブロック
３をベースとして１８ｏ°の位相差にて振動を始める、
いわゆる音叉振動である。
一般に片持ちぼり構造を有する圧電素子は材料の圧電定
数、寸法形状によって決定されるが、この場合には検知
用圧電素子１、駆動用圧電素子２、接合部材６、そして
接合に用いる接着剤等の総合的な性能で決まる。
数、寸法形状によって決定されるが、この場合には検知
用圧電素子１、駆動用圧電素子２、接合部材６、そして
接合に用いる接着剤等の総合的な性能で決まる。
本実施例での音叉振動子の共振周波数は２６０〜３００
１１ｚに設計してあり、検知用圧電素子１の自由端での
振幅量は１００μｍ程度に振動させている。
１１ｚに設計してあり、検知用圧電素子１の自由端での
振幅量は１００μｍ程度に振動させている。
この時、衝撃吸収用弾性部材としてブチルゴムを検知用
圧電素子１の自由端に厚さ１ｍｌになるようにディップ
法にてかぶせている。実施例ではブチルゴムとしたが一
般に衝撃を吸収する物質（ゴム、プラスチック、繊維）
であれば同じ効果が得られることは明らかである。がぶ
せる距離は自由端近傍のみにするのがよい。これはコリ
オリカを検知する感度を低下させないためである。又、
先端に質量を付加されることによってコリオリカはより
大きく働らくのでセンサとしての感度も高めることとな
る。しかし、重くなると振動系のＱｍが小さくなるので
あまり大きくすることは好ましくない。
圧電素子１の自由端に厚さ１ｍｌになるようにディップ
法にてかぶせている。実施例ではブチルゴムとしたが一
般に衝撃を吸収する物質（ゴム、プラスチック、繊維）
であれば同じ効果が得られることは明らかである。がぶ
せる距離は自由端近傍のみにするのがよい。これはコリ
オリカを検知する感度を低下させないためである。又、
先端に質量を付加されることによってコリオリカはより
大きく働らくのでセンサとしての感度も高めることとな
る。しかし、重くなると振動系のＱｍが小さくなるので
あまり大きくすることは好ましくない。
音叉振動子とケース内壁面との距離は本実施例では約Ｉ
＋１−程度に設計しである。
＋１−程度に設計しである。
発明の効果
以上述べてきたように本発明方法によれば角速度センサ
の耐衝撃性を高めてセンサの機能を撰なうことなく、実
用性の高い角速度センサが実現される。
の耐衝撃性を高めてセンサの機能を撰なうことなく、実
用性の高い角速度センサが実現される。
図は本発明の角速度センサの一実施仔１１を示すｔｉ造
図である。 １・・・・・・検知用圧電素子、２・・・・・・駆動用
圧電素子、３８００１０．電極プ０．７り、４１０８０
３．支持Ｉ奉、５０１．１０．ベース、６・・・・・・
接合部材、７・・・・・・衝撃吸収用弾性９１５材、８
・・・・・・ケース。 代理人の氏名 弁理士 中堀敏男 むより・１名／−＆
クレ用／Ｌｔ、木か ２−−一に動用圧」ひゑ子 Ｊ −・−電衿フ′ローフ ４−Ｌ行衿 ５− ベース ６一−−拷合（ｐ朝 ７−ｆｒｒｔ！東収用譚柾好羽 δ−−− ケース
図である。 １・・・・・・検知用圧電素子、２・・・・・・駆動用
圧電素子、３８００１０．電極プ０．７り、４１０８０
３．支持Ｉ奉、５０１．１０．ベース、６・・・・・・
接合部材、７・・・・・・衝撃吸収用弾性９１５材、８
・・・・・・ケース。 代理人の氏名 弁理士 中堀敏男 むより・１名／−＆
クレ用／Ｌｔ、木か ２−−一に動用圧」ひゑ子 Ｊ −・−電衿フ′ローフ ４−Ｌ行衿 ５− ベース ６一−−拷合（ｐ朝 ７−ｆｒｒｔ！東収用譚柾好羽 δ−−− ケース
Claims (1)
- 駆動用圧電振動子と検知用圧電バイモルフ素子が検知軸
に平行でかつ互いに直交接合されたセンサ素子があり、
前記検知用圧電バイモルフ素子の自由端を衝撃吸収用弾
性部材にて被覆したことを特徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60211454A JPS6270715A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60211454A JPS6270715A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270715A true JPS6270715A (ja) | 1987-04-01 |
Family
ID=16606209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60211454A Pending JPS6270715A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270715A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02272318A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60211454A patent/JPS6270715A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02272318A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
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