JPH04324311A - Vibration-type gyroscope - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a vibration-type gyroscope which is stable and has a wide dynamic range as well as a high sensitivity for measuring a rotary speed of a traveling body. CONSTITUTION:Cut groove 15a and 15b are provided at diagonal lines whose directions are at right angle each other, one for each surface, on opposing surfaces of an elastic body 11 whose section is in square shape and further a pair of turning forks 10 and 12 with an equal resonance frequency so that the vibration directions are at right angle each other and they are at 45 degrees for the cut grooves are formed on each surface. When the turning forks are rotated, a couple according to a Coriolis force which is generated by the first turning fork 10 is converted to be in vibration direction of the second turning fork 12 by two grooves 15a and 15b which are provided at the elastic body 11, thus enabling a rotary speed to be detected according to a size of vibration of the second tuning fork 12.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】本発明は，移動体の角速度の検出
に使用される振動式ジャイロの構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a vibrating gyro used to detect the angular velocity of a moving body.

【０００２】0002

【従来の技術】振動ジャイロとは“振動している物体に
角速度が加わると，振動方向と垂直にコリオリの力が生
ずる”という力学現象を利用した回転体を持たないジャ
イロであり，質量ｍの質点が慣性座標系に対して一定角
速度Ωで回転する場合，回転座標系に設置されたセンサ
が検出する質点に作用する力Ｆは，Ｆ＝ｍα−ｍΩ・（
Ω・ｒ）−２ｍΩ・ｖ　　と表わすことができる。上式
において，右辺第１項は加速度αによる力，第２項は遠
心力（ｒは室点の動系ベクトル），第３項はコリオリの
力（ｖは質点の速度ベクトル）を表わしている。そして
右辺第３項のみに着目すると，質点に作用する力は，速
度ベクトルｖと角速度ベクトルΩに直交し，かつ，一軸
方向の速度のみを与えたとき，コリオリの力は角速度に
比例する。従って上式の右辺第１項および第２項を無視
できる様にジャイロを製作し，質点にｖなる速度を持た
すことができれば，その質点に作用する力から入力した
角速度を知ることができる。[Prior Art] A vibrating gyro is a gyro that does not have a rotating body and utilizes the mechanical phenomenon that "when angular velocity is applied to a vibrating object, a Coriolis force is generated perpendicular to the vibration direction." When the mass point rotates at a constant angular velocity Ω with respect to the inertial coordinate system, the force F acting on the mass point detected by the sensor installed in the rotating coordinate system is F=mα−mΩ・(
Ω·r)−2mΩ·v. In the above equation, the first term on the right side represents the force due to acceleration α, the second term represents the centrifugal force (r is the dynamic system vector of the chamber point), and the third term represents the Coriolis force (v is the velocity vector of the mass point). . Focusing only on the third term on the right side, the force acting on the mass point is perpendicular to the velocity vector v and the angular velocity vector Ω, and when only uniaxial velocity is applied, the Coriolis force is proportional to the angular velocity. Therefore, if a gyro is manufactured so that the first and second terms on the right side of the above equation can be ignored, and the mass point has a velocity v, the input angular velocity can be determined from the force acting on the mass point.

【０００３】図１１は角柱振動方式と呼ばれる従来例を
示す斜視図である。図において１は角柱からなる振動体
であり，その４面の中央部に圧電素子２が接着されてい
る。対向する２面が振動体の駆動用，残りの２面がジャ
イロ信号の検出用として用いられる。３は振動体１の支
持部材であり，振動モ―ドの節になる位置で振動体の振
動に悪影響を与えないように振動体１を支持している。FIG. 11 is a perspective view showing a conventional example called the prismatic vibration method. In the figure, 1 is a vibrating body made of a prism, and a piezoelectric element 2 is bonded to the center of its four sides. Two opposing surfaces are used for driving the vibrating body, and the remaining two surfaces are used for detecting gyro signals. Reference numeral 3 denotes a support member for the vibrating body 1, which supports the vibrating body 1 at the nodes of the vibration mode so as not to adversely affect the vibration of the vibrating body.

【０００４】上記の構成において，角柱１上に配置され
た駆動用圧電素子に両端自由支持の１次の曲げ振動共振
周波数の電圧を加え，角柱の長手方向を軸とする角速度
を加えると，上式のコリオリの力により駆動振動面と直
角な面の振動が発生する。この振動を検出振動面内の一
方の圧電素子により検出し，ダンピング回路を介して他
方の圧電素子を制動することにより検出ル―プを構成し
ている。このジャイロは単純な形状の振動体であるが，
回転式のジャイロに比較して入力角度のダイナミックレ
ンジが広く，低消費電力，長寿命という特徴がある。[0004] In the above configuration, when a voltage of the first-order bending vibration resonance frequency with both ends freely supported is applied to the drive piezoelectric element placed on the prism 1, and an angular velocity about the longitudinal direction of the prism is applied, the upper Vibrations in a plane perpendicular to the driving vibration plane are generated by the Coriolis force in the equation. This vibration is detected by one piezoelectric element within the detection vibration plane, and the other piezoelectric element is damped via a damping circuit, thereby forming a detection loop. This gyro is a vibrating body with a simple shape,
Compared to rotary gyros, it has a wider dynamic range of input angle, lower power consumption, and longer life.

【０００５】図１２は他の従来例を示す音叉形振動方式
の斜視図である。図において４ａ，４ｂは圧電体からな
るベ―スクリスタルであり，このベ―スクリスタル上に
接続部材５ａ，５ｂを介してベ―スクリスタルと直交し
て同じく圧電体からなるセンサクリスタル６ａ，６ｂが
形成されている。FIG. 12 is a perspective view of another conventional tuning fork type vibration system. In the figure, reference numerals 4a and 4b are base crystals made of piezoelectric material, and sensor crystals 6a and 6b also made of piezoelectric material are connected to the base crystals through connecting members 5a and 5b, and are connected perpendicularly to the base crystals. is formed.

【０００６】上記の構成においてベ―スクリスタル４ａ
，４ｂを音叉と同様に振動させ，測定軸周りに角速度を
入力すると，ベ―スクリスタルの振動方向と垂直にコリ
オリの力が作用するので，そのコリオリの力をクリスタ
ルセンサ６ａ，６ｂにより検出することにより入力した
角速度を知ることができる。このジャイロは感度が高い
という特徴がある。In the above structure, the base crystal 4a
, 4b in the same way as a tuning fork, and when an angular velocity is input around the measurement axis, a Coriolis force acts perpendicular to the vibration direction of the base crystal, so the Coriolis force is detected by the crystal sensors 6a and 6b. This allows you to know the input angular velocity. This gyro is characterized by high sensitivity.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来例における角柱振動方式は感度が低いという問題があ
り，音叉形振動方式は感度は高いが，温度係数が大きく
，ダイナミックレンジが狭いという問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional prismatic vibration method described above has the problem of low sensitivity, and the tuning fork vibration method has high sensitivity, but has the problems of a large temperature coefficient and a narrow dynamic range. .

【０００８】本発明は，このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり，その目的は，ダイナミックレンジが広
く，安定で高感度なジャイロを提供することである。The present invention has been made in view of these problems, and its purpose is to provide a stable and highly sensitive gyro with a wide dynamic range.

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
る本発明は，請求項１においては断面が正方形の弾性体
の対向する面に，それぞれの面に１本ずつ，互いに方向
が直角となる対角線に切り込み溝をいれ，さらに，それ
ぞれの面に，振動方向が互いに直角で，切り込み溝に対
して４５度となるような，共振周波数が等しい１対の音
叉を形成し，該音叉に回転が与えられたとき，第１の音
叉に発生したコリオリの力による偶力が，前記弾性体に
設けられた２つの溝によって，第２の音叉の振動方向と
なるように変換され，第２の音叉の振動の大きさにより
回転速度を検出することを特徴とするものであり，[Means for Solving the Problems] In claim 1, the present invention solves the above problems, and in claim 1, on the opposing surfaces of an elastic body having a square cross section, one wire is provided on each surface, and the directions are perpendicular to each other. In addition, a pair of tuning forks with the same resonance frequency are formed on each surface so that the vibration directions are perpendicular to each other and at an angle of 45 degrees to the notch, and the tuning fork is rotated. is given, the Coriolis force couple generated in the first tuning fork is converted by the two grooves provided in the elastic body so that it becomes the vibration direction of the second tuning fork, and It is characterized by detecting the rotation speed based on the magnitude of vibration of the tuning fork.

【０
００９】請求項２においては，断面が正方形の弾性体の
対向する面に，それぞれの面に１本ずつ，前記面の辺と
平行，または所定の角度を有する切り込み溝が面の中心
を通って（２つの溝のなす角度も任意でよい），かつ，
その切り込み溝深さが，互いに直角な面方向に形成され
，第２の音叉の共振周波数が，第１の音叉から生じるコ
リオリ力による振動の振動数に等しいか，または高次の
周波数に等しく，第２の音叉の振動モードが第１の音叉
と同一の振動モードまたは，異なった振動モードと関連
を有するように形成したことを特徴とするものであり，0
[009] In claim 2, on the opposite surfaces of the elastic body having a square cross section, one groove is provided on each surface, and the cut groove is parallel to the side of the surface or has a predetermined angle, passing through the center of the surface. (The angle formed by the two grooves may also be arbitrary), and
The depth of the cut grooves is formed in plane directions perpendicular to each other, and the resonant frequency of the second tuning fork is equal to the frequency of vibration due to the Coriolis force generated from the first tuning fork, or equal to a higher frequency, The second tuning fork is characterized by being formed so that the vibration mode is the same as that of the first tuning fork or is related to a different vibration mode,

【００１０】請求項３においては，２つの音叉にそれぞ
れ，駆動系と検出系をつけ，各々を同相または位相が９
０度異なった正弦波で駆動し，２つの検出信号の相関を
取ることによって，回転を検出することを特長とするも
のであり，[0010] In claim 3, each of the two tuning forks is provided with a drive system and a detection system, and each of the two tuning forks is in phase or has a phase of 9.
It is characterized by detecting rotation by driving with sine waves that differ by 0 degrees and correlating the two detection signals.

【００１１】請求項４においては，断面が正方形の弾性
体の１つの面の角部のそれぞれに４本の角柱が形成され
，該４本の角柱の隣あった２本によって構成される２つ
の音叉を，位相が１８０度異なる正弦波により振動させ
，回転が加わったときのコリオリの力による振動を，前
記の音叉と方向が９０度異なる向きの２本の角柱から構
成される２組の音叉の振動として検出することを特徴と
するものである。[0011] In claim 4, four prisms are formed at each corner of one surface of the elastic body having a square cross section, and two prisms constituted by two adjacent prisms of the four prisms are formed. The tuning fork is vibrated by a sine wave with a phase difference of 180 degrees, and the vibrations due to the Coriolis force when rotation is applied are transmitted to two sets of tuning forks made up of two prisms whose directions are 90 degrees different from the tuning fork. It is characterized by detecting it as a vibration.

【００１２】0012

【作用】請求項１，２において，回転が無い場合は，第
１の音叉が振動すると，その振動は第２の音叉に伝搬さ
れるが，ブロックに刻まれた溝の方向が異なっているた
めにその振動は大幅に減衰される，また，漏洩により振
動が伝搬されても，第２の本来の振動方向とは直角の方
向になるために第２の音叉は振動しない。回転が加えら
れた場合，第１の音叉には振動方向と直角の向きの偶力
が働くために，この力はブロックによって減衰されずに
第２の音叉に伝搬され，この振動方向は第２の音叉の振
動方向と一致しているために効率よく振動が起こる。[Operation] In claims 1 and 2, when there is no rotation, when the first tuning fork vibrates, the vibration is propagated to the second tuning fork, but since the grooves carved in the block are in different directions. The vibration is greatly attenuated, and even if the vibration is propagated due to leakage, the second tuning fork does not vibrate because the direction is perpendicular to the second original vibration direction. When rotation is applied, a force couple acting perpendicular to the vibration direction acts on the first tuning fork, so this force is not attenuated by the block and is propagated to the second tuning fork, and this vibration direction is The vibration occurs efficiently because it matches the vibration direction of the tuning fork.

【００１３】請求項４において，回転が無い場合は，第
１および第２の音叉が振動して，漏洩により振動が伝搬
されても，第３および第４音叉の本来の振動方向とは直
角の方向になるために第３および第４の音叉は振動しな
い。回転が加えられた場合，第１および第２の音叉には
振動方向と直角の向きの偶力が働き，この振動方向は第
３および第４の音叉の振動方向と一致しているために効
率よく振動が起こる。また，第３および第４の音叉に発
生する振動は位相が１８０度異なっているため，２つの
音叉の信号の差をとれば信号の振幅が２倍になる。[0013] In claim 4, when there is no rotation, even if the first and second tuning forks vibrate and the vibration is propagated due to leakage, the direction of vibration is perpendicular to the original vibration direction of the third and fourth tuning forks. The third and fourth tuning forks do not vibrate due to the orientation. When rotation is applied, a couple acts on the first and second tuning forks in a direction perpendicular to the vibration direction, and this vibration direction coincides with the vibration direction of the third and fourth tuning forks, which increases efficiency. Vibrations often occur. Further, since the vibrations generated in the third and fourth tuning forks have a phase difference of 180 degrees, if the difference between the signals of the two tuning forks is taken, the amplitude of the signal will be doubled.

【００１４】[0014]

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す斜視図，図２
は図１のＡ視図，図３は図１のＢ視図である。これらの
図において，１０は板片１０ａ，１０ｂを一対とし，支
持部材１１を振動の節とする第１の音叉，１２は板片１
２ａ，１２ｂを一対とし，同じく支持部材１１を振動の
節とする第２の音叉１２であり，これら第１，第２の音
叉は互いに直角の向きに形成されるとともに形状および
共振周波数が等しく形成されている。[Embodiment] Fig. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2
is a view from A in FIG. 1, and FIG. 3 is a view from B in FIG. In these figures, 10 is a pair of plate pieces 10a and 10b, and 12 is a first tuning fork with support member 11 as a vibration node, and 12 is plate piece 1.
2a and 12b are a pair, and the second tuning fork 12 also uses the support member 11 as a node of vibration, and these first and second tuning forks are formed to be perpendicular to each other and have the same shape and resonance frequency. has been done.

【００１５】１３は支持部材１１に形成された貫通孔，
１４は音叉が設けられた面の両側から中央付近の僅かな
部分を残して形成された座ぐり穴である。１５ａ，１５
ｂは切り込み溝で，音叉が設けられたそれぞれの面の対
角線上に互いに直角に形成され，その深さは互いの溝が
相手の溝にわずかに入込む程度とする。13 is a through hole formed in the support member 11;
14 is a counterbore hole formed on both sides of the surface where the tuning fork is provided, leaving a small portion near the center. 15a, 15
b is a cut groove, which is formed at right angles to each other on the diagonal lines of each surface on which the tuning fork is provided, and the depth is such that each groove slightly enters the other groove.

【００１６】１６ａは第１の音叉１０の励振用圧電素子
，１６ｂは振幅制御の為の圧電素子，１７は第２の音叉
１２の検出用圧電素子で各音叉の所定の面に張りつけら
れている。なお，この構造体は恒弾性合金を用いて放電
ワイヤ−ソ−等により一体に加工され，これらの音叉は
支持部材１１の中央の穴に通したシャフト（図示せず）
によって，振動の節で支持される。また図では省略する
が，各圧電素子を励振する為の電気回路が設けられ，第
１の音叉１０の振幅を常に一定に制御し，さらに周波数
を音叉の共振周波数にトラッキングするための電気回路
，および，第２の音叉１２の振幅の信号を処理して表示
し，必要であれば，この信号を第１の音叉の駆動系にフ
ィードバックする電気回路が設けられている。16a is an excitation piezoelectric element for the first tuning fork 10, 16b is a piezoelectric element for amplitude control, and 17 is a detection piezoelectric element for the second tuning fork 12, which is attached to a predetermined surface of each tuning fork. . This structure is integrally machined using a constant elastic alloy using a discharge wire saw, etc., and these tuning forks are connected to a shaft (not shown) passed through a hole in the center of the support member 11.
is supported at the nodes of vibration. Although not shown in the figure, an electric circuit is provided to excite each piezoelectric element, to control the amplitude of the first tuning fork 10 to be constant, and to track the frequency to the resonant frequency of the tuning fork. Further, an electric circuit is provided for processing and displaying the amplitude signal of the second tuning fork 12, and feeding this signal back to the drive system of the first tuning fork if necessary.

【００１７】上記の構成において，ジャイロに回転が加
わらない場合は，図４の斜視図に示す様に第１の音叉１
０が矢印ｖ方向に振動すると，その振動は第２の音叉１
２に伝搬されるが，支持部材１１に刻まれた切り込み溝
１５ａ，１５ｂの方向が異なっているために第２の音叉
１２に伝搬する振動は大幅に減衰される。また，漏洩に
より振動が伝搬されても，第２の音叉１２の本来の振動
方向とは直角の方向になるために第２の音叉１２は振動
しない。In the above configuration, when no rotation is applied to the gyro, the first tuning fork 1 is rotated as shown in the perspective view of FIG.
0 vibrates in the direction of arrow v, the vibration is caused by the second tuning fork 1
However, since the directions of the cut grooves 15a and 15b cut in the support member 11 are different, the vibration propagated to the second tuning fork 12 is significantly attenuated. Further, even if vibration is propagated due to leakage, the second tuning fork 12 does not vibrate because the direction is perpendicular to the original vibration direction of the second tuning fork 12.

【００１８】図５はジャイロに回転が加えられた場合を
示す斜視図である。回転Ωによって発生したコリオリの
力による偶力Ｆｃは，第１の音叉１０には振動方向と直
角の向きに働くために，この力は支持部材１１によって
減衰されずに第２の音叉１２に伝搬され，この振動方向
は第２の音叉１２の振動方向ｕと一致しているために効
率よく振動が起こる。そして，この実施例においては２
つの音叉の共振周波数が一致しているため，コリオリの
力により発生した信号を，第２の音叉１２により高いＳ
／Ｎ比で検出することが可能である。第２の音叉１２で
検出された信号は第１の音叉を駆動している信号によっ
て同期検波される。FIG. 5 is a perspective view showing the case where rotation is applied to the gyro. Since the force couple Fc due to the Coriolis force generated by the rotation Ω acts on the first tuning fork 10 in a direction perpendicular to the vibration direction, this force is not attenuated by the support member 11 and propagates to the second tuning fork 12. Since this vibration direction coincides with the vibration direction u of the second tuning fork 12, the vibration occurs efficiently. In this example, 2
Since the resonant frequencies of the two tuning forks are the same, the signal generated by the Coriolis force is transmitted to the second tuning fork 12 at a higher S.
/N ratio. The signal detected by the second tuning fork 12 is synchronously detected by the signal driving the first tuning fork.

【００１９】なお，コリオリの力の検出方法として，２
つの音叉にそれぞれ，駆動系と検出系をつけ，各々を同
相または位相が９０度異なった正弦波で駆動し，２つの
検出信号の相関を取ることによって，回転を検出しても
よい。図６は請求項２に関する一実施例を示す斜視図，
図７は図６のＡ視図，図８は図６のＢ視図である。本実
施例においても第１，第２の音叉は互いに直角の向きに
形成されているが，形状および共振周波数は異なる様に
形成されており，１５ａ，１５ｂで示す切り込み溝は，
音叉が設けられた面の中央付に音叉の辺に平行に，かつ
，互いに直角に形成され，その深さは互いの溝が相手の
溝にわずかに入込む程度に形成されている。[0019] As a method for detecting the Coriolis force, 2
The rotation may be detected by attaching a drive system and a detection system to each of the two tuning forks, driving each with a sine wave in the same phase or with a 90 degree different phase, and correlating the two detection signals. FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment related to claim 2;
7 is a view from A in FIG. 6, and FIG. 8 is a view from B in FIG. In this embodiment as well, the first and second tuning forks are formed at right angles to each other, but they are formed to have different shapes and resonance frequencies, and the cut grooves indicated by 15a and 15b are
They are formed at the center of the surface on which the tuning fork is provided, parallel to the sides of the tuning fork, and at right angles to each other, and their depth is such that each groove slightly enters the groove of the other.

【００２０】本実施例によれば，回転によって発生した
コリオリの力による偶力は，中央部の支持部材１１によ
って第２の音叉１２が高次のモードで振動するような方
向の力に変換される。第２の音叉１２は，この周波数に
共振するように設計されている。なお切り込み溝１５ａ
，１５ｂは図示の例に限ることなく，交差角を直角に保
った状態で板辺１０ａ，１２ａに対する角度を任意に選
択することにより高次のモードに感度よく振動させる様
にする。According to this embodiment, the Coriolis force couple generated by rotation is converted by the central support member 11 into a force in a direction that causes the second tuning fork 12 to vibrate in a higher order mode. Ru. The second tuning fork 12 is designed to resonate at this frequency. Note that the cut groove 15a
, 15b are not limited to the illustrated example, but the angles relative to the plate sides 10a and 12a are arbitrarily selected while keeping the intersection angles at right angles, so as to vibrate sensitively to higher-order modes.

【００２１】図１２は請求項４に関する一実施例を示す
斜視図である。図において２０は角柱からなる支持部材
，２１ａ〜２１ｄは支持部材２０の４角に垂直に形成さ
れた同一形状の角柱であり，例えば角柱２１ａと２１ｂ
で第１の音叉が形成され，２１ｃと２１ｄで第２の音叉
が形成され，角柱２１ａと２１ｃで第３の音叉が形成さ
れ，２１ｂと２１ｄで第４の音叉が形成されている。 この構造体は恒弾性合金を用いて放電ワイヤ−ソ−等に
より一体に加工され，これらの角柱には音叉を駆動する
為の圧電素子２２ａ，振幅制御の為の圧電素子２２ｂ，
振動を検出する為の圧電素子２２ｃが所定の面に張りつ
けられており，図では省略するが，各圧電素子を励振す
る為の電気回路が設けられ，第１，第２の音叉１０，１
２の振幅を常に一定に制御し，さらに周波数を音叉の共
振周波数にトラッキングするための電気回路，および，
第３，第４の音叉２３，２４の振幅の信号を処理して表
示し，必要であれば，この信号を第１，第２の音叉の駆
動系にフィードバックする電気回路が設けられている。FIG. 12 is a perspective view showing an embodiment related to claim 4. In the figure, reference numeral 20 denotes a support member made of a prism, and 21a to 21d are prisms of the same shape formed perpendicular to the four corners of the support member 20. For example, prisms 21a and 21b
A first tuning fork is formed by 21c and 21d, a third tuning fork is formed by prisms 21a and 21c, and a fourth tuning fork is formed by 21b and 21d. This structure is integrally machined using a constant elastic alloy using a discharge wire saw, etc., and these square columns are equipped with a piezoelectric element 22a for driving the tuning fork, a piezoelectric element 22b for amplitude control,
A piezoelectric element 22c for detecting vibration is pasted on a predetermined surface, and although not shown in the figure, an electric circuit for exciting each piezoelectric element is provided, and the first and second tuning forks 10, 1
an electric circuit for controlling the amplitude of 2 to always be constant and further tracking the frequency to the resonant frequency of the tuning fork, and
An electric circuit is provided that processes and displays the amplitude signals of the third and fourth tuning forks 23 and 24, and if necessary feeds back this signal to the drive systems of the first and second tuning forks.

【００２２】上記の構成において，角柱２１ａ，２１ｂ
からなる第１の音叉１０と角柱２１ｃ，２１ｄからなる
第２の音叉１２は位相が１８０度異なる正弦波により振
動が与えられ，振幅検出用の圧電素子と電気回路により
振幅が一定になるように制御されている。また，駆動周
波数は，音叉の共振周波数と一致するように制御されて
いる。そして，ジャイロに回転が加わらない場合は，図
９に示す様に第１，第２の音叉１０，１２が矢印ｖ方向
に振動して，漏洩により振動が伝搬されても，その振動
は第３および第４の音叉の本来の振動方向とは直角の方
向になる為にこれらの音叉には伝搬しない。[0022] In the above configuration, the prisms 21a, 21b
The first tuning fork 10 consisting of the square pillars 21c and 21d and the second tuning fork 12 consisting of the square pillars 21c and 21d are vibrated by a sine wave with a phase difference of 180 degrees, and the amplitude is kept constant by a piezoelectric element and an electric circuit for amplitude detection. controlled. Further, the driving frequency is controlled to match the resonance frequency of the tuning fork. If no rotation is applied to the gyro, even if the first and second tuning forks 10 and 12 vibrate in the direction of arrow v as shown in FIG. Since the vibration direction is perpendicular to the original vibration direction of the fourth tuning fork, it does not propagate to these tuning forks.

【００２３】次に，ジャイロに回転が与えられた場合，
回転によって発生したコリオリの力による偶力は，角柱
２１ａと２１ｄからなる第３の音叉２３と角柱２１ｂ，
２１ｄからなる第４の音叉２４の振動方向と一致してい
るために，２つの音叉は位相が１８０度ことなり，振幅
が回転の角速度に比例した振動を起こす。この振動は，
信号検出用の圧電素子に検出される。Next, when rotation is given to the gyro,
The Coriolis force couple generated by the rotation causes the third tuning fork 23 consisting of the prisms 21a and 21d, the prism 21b,
Since the vibration direction coincides with that of the fourth tuning fork 24 made up of 21d, the two tuning forks have a phase difference of 180 degrees and cause vibration with an amplitude proportional to the angular velocity of rotation. This vibration is
It is detected by a piezoelectric element for signal detection.

【００２４】第３および第４の２つの音叉２３，２４の
共振周波数は，第１および第２の音叉１０，１２の共振
周波数と等しいために，コリオリの力により発生した信
号を，第３および第４の音叉により高いＳ／Ｎ比で検出
が可能である。第３および第４の音叉で検出された信号
は第１および第２の音叉を駆動している信号によって同
期検波される。２つの音叉によって検出される信号は，
位相が１８０度異なっているため，差を取ることにより
，目的の回転による信号を２倍にして，同相で加わる加
速度による外乱や，温度の変動による外乱を打ち消すこ
とができる。Since the resonance frequency of the third and fourth tuning forks 23, 24 is equal to the resonance frequency of the first and second tuning forks 10, 12, the signal generated by the Coriolis force is transmitted to the third and fourth tuning forks 23, 24. The fourth tuning fork allows detection with a high S/N ratio. The signals detected by the third and fourth tuning forks are synchronously detected by the signals driving the first and second tuning forks. The signals detected by the two tuning forks are
Since the phases differ by 180 degrees, by taking the difference, it is possible to double the signal due to the target rotation and cancel out disturbances due to acceleration applied in the same phase and disturbances due to temperature fluctuations.

【００２５】なお，本実施例においてはジャイロの材質
を恒弾性金属としたが材料は，金属に限ることはなく，
シリコンや水晶をマイクロ加工で作成してもよく，振動
体全体を圧電材料で作成してもよい。In this embodiment, the material of the gyro is a constant elastic metal, but the material is not limited to metal.
The vibrating body may be made of silicon or crystal by micro-machining, or the entire vibrating body may be made of piezoelectric material.

【００２６】[0026]

【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明した様
に，本発明の振動式ジャイロによれば，　　請求項１，
２においては，振動方向が直交する２つの音叉を切り込
み溝を入れたブロックを介して結合することにより，以
下のような効果が得られる。 １．構造が対称であるために，温度変化等の外乱の影響
を自動的に補正できる。 ２．切り込み溝を入れたブロックにより不要な振動の漏
洩を低減できる。 ３．駆動，検出系を対称に構成することにより，漏洩に
よる信号を電気的にキャンセルできる。また，信号を差
動出力で取り出すことが可能になる。請求項４において
は，４本の角柱から構成された，振動方向が直交する２
組の音叉を逆相で駆動しているので， １．構造が対称で，２つの信号が逆相で得られるため，
加速度や温度変化等の外乱の影響を自動的に補正できる
。 ２．角柱で構成される音叉であるため，剛性が大きく，
加速度の影響を受けにくい。[Effects of the Invention] As specifically explained above with the embodiments, according to the vibrating gyro of the present invention, claims 1,
In No. 2, the following effects can be obtained by connecting two tuning forks whose vibration directions are perpendicular to each other through a block with cut grooves. 1. Because the structure is symmetrical, the effects of disturbances such as temperature changes can be automatically compensated for. 2. Blocks with cut grooves can reduce unnecessary vibration leakage. 3. By configuring the drive and detection systems symmetrically, signals caused by leakage can be electrically canceled. Additionally, it becomes possible to extract signals as differential outputs. In claim 4, two vibration directions are perpendicular to each other and are composed of four prisms.
Since the tuning fork set is driven in opposite phase, 1. Since the structure is symmetrical and the two signals are obtained in opposite phases,
The effects of disturbances such as acceleration and temperature changes can be automatically corrected. 2. Since the tuning fork is made up of a square prism, it has great rigidity.
Less affected by acceleration.

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

【図１】本発明の振動式ジャイロの請求項１に関する一
実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a vibrating gyro according to claim 1 of the present invention.

【図２】図１のＡ視図である。FIG. 2 is a view from A in FIG. 1;

【図３】図１のＢ視図である。FIG. 3 is a view from B in FIG. 1;

【図４】図１のジャイロを回転が加わらない状態で振動
させた場合の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the gyro in FIG. 1 when it is vibrated without rotation;

【図５】図４のジャイロに回転が加えられた状態を示す
斜視図である。5 is a perspective view showing a state in which the gyro in FIG. 4 is rotated; FIG.

【図６】本発明の振動式ジャイロの請求項２に関する一
実施例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment of the vibrating gyro according to claim 2 of the present invention.

【図７】図６のＡ視図である。FIG. 7 is a view from A in FIG. 6;

【図８】図６のＢ視図である。FIG. 8 is a view from B in FIG. 6;

【図９】本発明の振動式ジャイロの請求項２に関する一
実施例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment of the vibrating gyro according to claim 2 of the present invention.

【図１０】図９のジャイロに回転が加えられた状態を示
す斜視図である。10 is a perspective view showing a state in which the gyro in FIG. 9 is rotated; FIG.

【図１１】従来例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a conventional example.

【図１２】他の従来例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０　　第１音叉 １１，２０　　支持部材 １２　　第２音叉 １５ａ，１５ｂ　　切り込み溝 １６ａ，１６ｂ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ　　圧電素子
２３　　第３音叉 ２４　　第４音叉10 First tuning fork 11, 20 Support member 12 Second tuning fork 15a, 15b Notch grooves 16a, 16b, 22a, 22b, 22c Piezoelectric element 23 Third tuning fork 24 Fourth tuning fork

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】断面が正方形の弾性体の対向する面に，そ
れぞれの面に１本ずつ，互いに方向が直角となる対角線
に切り込み溝をいれ，さらに，それぞれの面に，振動方
向が互いに直角で，切り込み溝に対して４５度となるよ
うな，共振周波数が等しい１対の音叉を形成し，該音叉
に回転が与えられたとき，第１の音叉に発生したコリオ
リの力による偶力が，前記弾性体に設けられた２つの切
り込み溝によって，第２の音叉の振動方向となるように
変換され，第２の音叉の振動の大きさにより回転速度を
検出することを特徴とする振動式ジャイロ。Claim 1: Diagonal grooves are cut into opposing surfaces of an elastic body with a square cross section, one on each surface, the directions of which are perpendicular to each other, and furthermore, the directions of vibration are perpendicular to each other on each surface. Then, a pair of tuning forks with the same resonance frequency are formed at 45 degrees to the notched groove, and when the tuning fork is rotated, the Coriolis force couple generated in the first tuning fork is , a vibration type characterized in that the vibration direction of the second tuning fork is changed by the two cut grooves provided in the elastic body, and the rotational speed is detected based on the magnitude of the vibration of the second tuning fork. gyro. 【請求項２】断面が正方形の弾性体の対向する面に，そ
れぞれの面に１本ずつ，前記面の辺と平行，または所定
の角度を有する切り込み溝が面の中心を通って（２つの
溝のなす角度も任意でよい），かつ，その切り込み溝の
深さが，互いに直角な面方向に形成され，第２の音叉の
共振周波数が，第１の音叉から生じるコリオリ力による
振動の振動数に等しいか，または高次の周波数に等しく
，第２の音叉の振動モードが第１の音叉と同一の振動モ
ードまたは，異なった振動モードと関連を有するように
形成したことを特徴とする振動式ジャイロ。[Claim 2] On opposing faces of an elastic body with a square cross section, cut grooves parallel to the sides of the faces or at a predetermined angle are provided, one on each face, passing through the center of the faces (two grooves). (The angle of the grooves may be arbitrary), and the depth of the grooves is formed in plane directions perpendicular to each other, and the resonant frequency of the second tuning fork is equal to the vibration caused by the Coriolis force generated from the first tuning fork. vibration equal to the number or equal to a higher frequency, characterized in that the vibration mode of the second tuning fork is formed to be related to the same vibration mode or a different vibration mode from the first tuning fork. formula gyro. 【請求項３】２つの音叉にそれぞれ，駆動系と検出系を
つけ，各々を同相または位相が９０度異なった正弦波で
駆動し，２つの検出信号の相関を取ることによって，回
転を検出することを特長とする請求項１および請求項２
記載の振動式ジャイロ。[Claim 3] Rotation is detected by attaching a drive system and a detection system to each of the two tuning forks, driving each with a sine wave that is in phase or with a phase difference of 90 degrees, and taking a correlation between the two detection signals. Claims 1 and 2 are characterized in that
Vibrating gyro as described. 【請求項４】断面が正方形の弾性体の１つの面の角部の
それぞれに４本の角柱が形成され，該４本の角柱の隣あ
った２本によって構成される２つの音叉を，位相が１８
０度異なる正弦波により振動させ，回転が加わったとき
のコリオリの力による振動を，前記の音叉と方向が９０
度異なる向きの２本の角柱から構成される２組の音叉の
振動として検出することを特徴とした振動式ジャイロ。4. Four prisms are formed at each corner of one surface of an elastic body having a square cross section, and two tuning forks constituted by two adjacent prisms are arranged in phase. is 18
Vibrate with a sine wave that differs by 0 degrees, and when rotation is applied, the vibration due to the Coriolis force is
A vibrating gyro characterized by detecting the vibrations of two sets of tuning forks made up of two square columns facing different degrees.