JPH05141978A - Vibrating gyroscope - Google Patents
Vibrating gyroscopeInfo
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- JPH05141978A JPH05141978A JP3329981A JP32998191A JPH05141978A JP H05141978 A JPH05141978 A JP H05141978A JP 3329981 A JP3329981 A JP 3329981A JP 32998191 A JP32998191 A JP 32998191A JP H05141978 A JPH05141978 A JP H05141978A
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- vibrating
- groove
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- piezoelectric element
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、３角柱状の振動体に圧電素子が接着され
た振動ジャイロに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration gyro,
Particularly, for example, it relates to a vibration gyro in which a piezoelectric element is bonded to a vibration body having a triangular prism shape.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４（Ａ）はこの発明の背景となる従来
の振動ジャイロを示す斜視図であり、図４（Ｂ）はその
断面図である。振動ジャイロ１は、３角柱状の振動体２
を含む。振動体２の３つ側面には、圧電素子３，４，５
が取り付けられる。これらの圧電素子３，４，５は、た
とえば接着剤によって、振動体２に接着される。そし
て、２つの圧電素子３，４が、駆動用および出力信号検
出用として用いられる。また、もう１つの圧電素子５
は、帰還用として用いられる。2. Description of the Related Art FIG. 4 (A) is a perspective view showing a conventional vibrating gyro which is the background of the present invention, and FIG. 4 (B) is a sectional view thereof. The vibrating gyro 1 is a vibrating body 2 having a triangular prism shape.
including. The piezoelectric elements 3, 4, 5 are provided on the three side surfaces of the vibrating body 2.
Is attached. These piezoelectric elements 3, 4, 5 are adhered to the vibrating body 2 with an adhesive, for example. The two piezoelectric elements 3 and 4 are used for driving and detecting an output signal. In addition, another piezoelectric element 5
Is used for return.
【０００３】この振動ジャイロ１では、駆動用の圧電素
子３，４と帰還用の圧電素子５との間に、自励振駆動す
るための帰還ループとして発振回路などが接続される。
この発振回路からの信号によって、振動体２は帰還用の
圧電素子５形成面に直交する方向に屈曲振動する。この
状態で振動ジャイロ１が回転すれば、出力信号検出用の
２つの圧電素子３，４間に出力差が生じ、その出力差に
よって回転角速度を検知することができる。In this vibration gyro 1, an oscillation circuit or the like is connected between the driving piezoelectric elements 3 and 4 and the feedback piezoelectric element 5 as a feedback loop for self-excited driving.
The oscillator 2 flexurally vibrates in the direction orthogonal to the surface on which the feedback piezoelectric element 5 is formed by the signal from the oscillation circuit. When the vibration gyro 1 rotates in this state, an output difference occurs between the two piezoelectric elements 3 and 4 for detecting an output signal, and the rotational angular velocity can be detected by the output difference.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
振動ジャイロは、熱膨張係数の異なる振動体，圧電素
子，接着剤などを組み合わせて形成しているため、温度
変化によって振動体に応力が働く。そのため、図５に示
すように、大きい応力が働く方向に振動体が反ってしま
う。この振動ジャイロは、振動体のわずかな反りによる
圧電素子の出力を検出することにより、回転角速度を検
知しているため、温度変化による振動体の反りが測定誤
差となってしまう。そのため、高精度の振動ジャイロを
得るには、このような温度ドリフトを抑制する必要があ
る。However, since such a vibration gyro is formed by combining a vibrating body having different thermal expansion coefficients, a piezoelectric element, an adhesive, etc., stress acts on the vibrating body due to temperature change. .. Therefore, as shown in FIG. 5, the vibrating body warps in the direction in which a large stress acts. Since this vibrating gyroscope detects the rotational angular velocity by detecting the output of the piezoelectric element due to a slight warp of the vibrating body, the warping of the vibrating body due to a temperature change causes a measurement error. Therefore, in order to obtain a highly accurate vibration gyro, it is necessary to suppress such temperature drift.
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、温
度変化による測定誤差の少ない振動ジャイロを提供する
ことである。Therefore, a main object of the present invention is to provide a vibrating gyro with less measurement error due to temperature change.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、３角柱状の
振動体と、駆動用および出力信号検出用として併用する
ために振動体の２つの側面に形成される２つの圧電素子
とを含む振動ジャイロにおいて、振動体の２つの圧電素
子間の稜線部分から中心部に向かって溝が形成されるこ
とを特徴とする、振動ジャイロである。The present invention includes a vibrating body having a triangular prism shape, and two piezoelectric elements formed on two side surfaces of the vibrating body for combined use for driving and detecting an output signal. The vibrating gyroscope is characterized in that a groove is formed from a ridgeline portion between two piezoelectric elements of a vibrating body toward a central portion thereof.
【０００７】[0007]
【作用】２つの出力信号検出用圧電素子が形成された振
動体部分が、溝によって分割される。それによって、一
方の出力信号検出用圧電素子の接着部分などによって振
動体に生じる応力が、他方の出力信号検出用圧電素子が
形成された振動体部分に影響を及ぼさない。The vibrating body portion on which the two piezoelectric elements for detecting output signals are formed is divided by the groove. As a result, the stress generated in the vibrating body by the bonded portion of the one output signal detecting piezoelectric element does not affect the vibrating body portion in which the other output signal detecting piezoelectric element is formed.
【０００８】[0008]
【発明の効果】この発明によれば、２つの出力信号検出
用圧電素子と振動体との接着部分において生じる応力が
互いに影響しないため、温度変化による２つの出力信号
検出用圧電素子の出力を打ち消す方向に、振動体の反り
が生じる。そのため、温度変化による出力誤差が少なく
なり、正確な回転角速度を測定することができる。ま
た、温度による影響が少ないため、振動ジャイロの使用
温度範囲が広くなり、高精度の振動ジャイロを得ること
ができる。しかも、このような振動体の加工は簡単であ
り、出力誤差を補償するための回路などを用いる場合に
比べて、コストを抑えることができる。According to the present invention, the stress generated in the bonded portion between the two output signal detecting piezoelectric elements and the vibrating body does not affect each other, so that the outputs of the two output signal detecting piezoelectric elements due to the temperature change are canceled. The vibrating body warps in the direction. Therefore, the output error due to the temperature change is reduced, and the accurate rotational angular velocity can be measured. Further, since the influence of temperature is small, the operating temperature range of the vibrating gyro is widened, and a highly accurate vibrating gyro can be obtained. Moreover, the processing of such a vibrating body is simple, and the cost can be suppressed as compared with the case where a circuit or the like for compensating the output error is used.
【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。The above-mentioned objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
【００１０】[0010]
【実施例】図１（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視
図であり、図１（Ｂ）はその断面図である。振動ジャイ
ロ１０は、たとえば正３角柱状の振動体１２を含む。振
動体１２は、たとえば恒弾性金属材料などで形成され
る。この振動体１２の１つの稜線部分には、溝１４が形
成される。溝１４は、振動体１２の稜線部分から中心部
に向かって形成される。1A is a perspective view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view thereof. The vibrating gyro 10 includes a vibrating body 12 having, for example, a regular triangular prism shape. The vibrating body 12 is formed of, for example, a constant elastic metal material. A groove 14 is formed on one ridge portion of the vibrating body 12. The groove 14 is formed from the ridge portion of the vibrating body 12 toward the center.
【００１１】振動体１２の溝１４を挟む２つの側面に
は、駆動用と出力信号検出用とを兼ねる圧電素子１６，
１８が形成される。圧電素子１６は、たとえば圧電体１
６ａを含み、この圧電体１６ａの両面に電極１６ｂ，１
６ｃが形成されている。そして、一方の電極１６ｃが、
振動体１２の側面に接着される。同様に、圧電素子１８
は圧電体１８ａを含み、この圧電体１８ａの両面に電極
１８ｂ，１８ｃが形成されている。そして、一方の電極
１８ｃが、振動体１２の側面に接着される。Piezoelectric elements 16, which serve both for driving and for detecting output signals, are provided on the two side surfaces of the vibrating body 12 that sandwich the groove 14.
18 is formed. The piezoelectric element 16 is, for example, the piezoelectric body 1.
6a, and electrodes 16b, 1 on both sides of this piezoelectric body 16a.
6c is formed. And one electrode 16c is
It is bonded to the side surface of the vibrating body 12. Similarly, the piezoelectric element 18
Includes a piezoelectric body 18a, and electrodes 18b and 18c are formed on both surfaces of the piezoelectric body 18a. Then, the one electrode 18c is bonded to the side surface of the vibrating body 12.
【００１２】振動体１２の溝１４に対向する面には、帰
還用の圧電素子２０が形成される。帰還用の圧電素子２
０は圧電体２０ａを含み、圧電体２０ａの両面に電極２
０ｂ，２０ｃが形成されている。そして、一方の電極２
０ｃが、振動体１２の側面に接着される。A piezoelectric element 20 for feedback is formed on the surface of the vibrating body 12 facing the groove 14. Piezoelectric element 2 for feedback
0 includes the piezoelectric body 20a, and the electrodes 2 are provided on both surfaces of the piezoelectric body 20a.
0b and 20c are formed. And one electrode 2
0c is adhered to the side surface of the vibrating body 12.
【００１３】この振動ジャイロ１０では、駆動用として
用いられる圧電素子１６，１８と帰還用の圧電素子２０
との間に、自励振駆動するための帰還ループとして発振
回路などが接続される。したがって、発振回路からの信
号によって、振動体１２は、帰還用の圧電素子２０形成
面に直交する方向に屈曲振動する。In this vibrating gyro 10, the piezoelectric elements 16 and 18 used for driving and the piezoelectric element 20 for feedback are used.
An oscillation circuit or the like is connected as a feedback loop for self-excited driving. Therefore, the vibrating body 12 flexurally vibrates in the direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 20 for feedback is formed, by the signal from the oscillation circuit.
【００１４】この状態で、振動ジャイロ１０がその軸方
向を中心として回転すると、コリオリ力によって振動体
１２の振動方向が変わり、出力信号検出用として用いら
れる圧電素子１６，１８に発生する電圧に差が生じる。
したがって、これらの圧電素子１６，１８の出力電圧の
差を検出すれば、大きな出力を得ることができる。この
出力を測定することによって、振動ジャイロ１０に加わ
った回転角速度を検出することができる。In this state, when the vibrating gyro 10 rotates about its axial direction, the vibrating direction of the vibrating body 12 changes due to the Coriolis force, and the voltage generated in the piezoelectric elements 16 and 18 used for detecting the output signal is different. Occurs.
Therefore, a large output can be obtained by detecting the difference between the output voltages of the piezoelectric elements 16 and 18. By measuring this output, the rotational angular velocity applied to the vibration gyro 10 can be detected.
【００１５】この振動ジャイロ１０では、振動体１２に
反りなどがなければ、無回転時に出力信号検出用の圧電
素子１６，１８に発生する電圧は、同じ極性で同じ大き
さである。したがって、これらの圧電素子１６，１８の
出力電圧の差は０であり、回転角速度が加わっていない
ことがわかる。ところが、振動体１２，圧電素子１６，
１８および接着剤の間には、熱膨張係数の差があるた
め、温度変化によって振動体１２に応力が働く。この応
力によって、振動体１２に反りが生じる。このとき、振
動体１２に溝１４が形成されているため、振動体１２の
圧電素子１６が形成された部分と、圧電素子１８が形成
された部分とは、分割されている。したがって、図２に
示すように、温度変化によって、振動体１２の圧電素子
１６形成部分が外側に向かって反るとき、振動体１２の
圧電素子１８形成部分も外側に向かって反る。そのた
め、このような反りによって圧電素子１６，１８に電圧
が発生するが、これらの電圧は同じ極性であるため、こ
れらの電圧の差を検出することによって相殺される。し
たがって、温度変化による測定誤差を小さくすることが
できる。In the vibrating gyroscope 10, if the vibrating body 12 is not warped, the voltages generated in the piezoelectric elements 16 and 18 for detecting the output signal at the time of no rotation have the same polarity and the same magnitude. Therefore, it is understood that the difference between the output voltages of the piezoelectric elements 16 and 18 is 0, and the rotational angular velocity is not applied. However, the vibrating body 12, the piezoelectric element 16,
Since there is a difference in thermal expansion coefficient between 18 and the adhesive, stress acts on the vibrating body 12 due to temperature change. The stress causes the vibrating body 12 to warp. At this time, since the groove 14 is formed in the vibrating body 12, the portion of the vibrating body 12 where the piezoelectric element 16 is formed and the portion where the piezoelectric element 18 is formed are divided. Therefore, as shown in FIG. 2, when the portion of the vibrating body 12 where the piezoelectric element 16 is formed warps outward due to the temperature change, the portion of the vibrating body 12 where the piezoelectric element 18 is formed also warps outward. Therefore, a voltage is generated in the piezoelectric elements 16 and 18 due to such warpage, but since these voltages have the same polarity, they are canceled by detecting the difference between these voltages. Therefore, the measurement error due to the temperature change can be reduced.
【００１６】このように、この発明の振動ジャイロ１０
では、温度変化による測定誤差が少ないため、使用温度
範囲を広くすることができ、しかも高精度である。ま
た、この振動ジャイロ１０を使用するときに、温度補償
用の回路などを使用する必要がなく、安価に温度補償を
することができる。As described above, the vibrating gyroscope 10 of the present invention is used.
Since the measurement error due to temperature change is small, the operating temperature range can be widened and the accuracy is high. Further, when the vibrating gyro 10 is used, it is not necessary to use a circuit for temperature compensation or the like, and temperature compensation can be performed at low cost.
【００１７】なお、図３に示すように、溝１４は、振動
体１２の他の稜線部分に形成してもよい。このようにす
れば、帰還用の圧電素子による応力の影響も無視するこ
とができる。つまり、少なくとも出力信号検出用の圧電
素子１６，１８間の稜線部分に溝１４が形成されていれ
ばよい。As shown in FIG. 3, the groove 14 may be formed on another ridge portion of the vibrating body 12. By doing so, the influence of the stress due to the feedback piezoelectric element can be ignored. That is, the groove 14 may be formed at least at the ridge portion between the piezoelectric elements 16 and 18 for detecting the output signal.
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、（Ｂ）はその断面図である。FIG. 1A is a perspective view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view thereof.
【図２】図１に示す振動ジャイロの温度変化に対する変
形の状態を示す図解図である。FIG. 2 is an illustrative view showing a state of deformation of the vibration gyro shown in FIG. 1 with respect to temperature change.
【図３】この発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図４】（Ａ）はこの発明の背景となる従来の振動ジャ
イロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその断面図で
ある。FIG. 4A is a perspective view showing an example of a conventional vibrating gyro, which is the background of the present invention, and FIG. 4B is a sectional view thereof.
【図５】図４に示す従来の振動ジャイロの温度変化に対
する変形の状態を示す図解図である。5 is an illustrative view showing a state of deformation of the conventional vibration gyro shown in FIG. 4 with respect to a temperature change.
１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４ 溝 １６ 駆動用および出力信号検出用の圧電素子 １８ 駆動用および出力信号検出用の圧電素子 ２０ 帰還用の圧電素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration gyro 12 Vibrating body 14 Groove 16 Piezoelectric element for driving and detecting output signal 18 Piezoelectric element for driving and detecting output signal 20 Piezoelectric element for feedback
Claims (1)
信号検出用として併用するために前記振動体の２つの側
面に形成される２つの圧電素子とを含む振動ジャイロに
おいて、 前記振動体の前記２つの圧電素子間の稜線部分から中心
部に向かって溝が形成されることを特徴とする、振動ジ
ャイロ。1. A vibrating gyro that includes a vibrating body in the shape of a triangular prism and two piezoelectric elements formed on two side surfaces of the vibrating body for combined use for driving and detecting an output signal. 2. A vibrating gyro, wherein a groove is formed from a ridge portion between the two piezoelectric elements toward the center.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329981A JPH05141978A (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Vibrating gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329981A JPH05141978A (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Vibrating gyroscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141978A true JPH05141978A (en) | 1993-06-08 |
Family
ID=18227437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3329981A Pending JPH05141978A (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Vibrating gyroscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05141978A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1164354A2 (en) * | 2000-06-16 | 2001-12-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrator for a vibrating gyroscope, vibrating gyroscope using the vibrator, and electronic apparatus using the vibrating gyroscope |
-
1991
- 1991-11-18 JP JP3329981A patent/JPH05141978A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1164354A2 (en) * | 2000-06-16 | 2001-12-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrator for a vibrating gyroscope, vibrating gyroscope using the vibrator, and electronic apparatus using the vibrating gyroscope |
| US6668649B2 (en) | 2000-06-16 | 2003-12-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrator for a vibrating gyroscope, vibrating gyroscope using the vibrator, and electronic apparatus using the vibrating gyroscope |
| EP1164354A3 (en) * | 2000-06-16 | 2004-01-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrator for a vibrating gyroscope, vibrating gyroscope using the vibrator, and electronic apparatus using the vibrating gyroscope |
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