JPH01503809A - コリオリ量センサ用のフレーム装置およびディザー駆動装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 コリオリ量センサ用のフレーム 装置およびディザ−駆動装置 技Ｘｉ万一 この発明はコリオリ量センサ、特にこの様なセンサに使用される平行四辺形フレ ームおよび平行四辺形フレームを振動する駆動装置に関するものである。

ｌｉｌ」 与えられた座標軸回りの回転角度は、加速度計感応軸に直角で且つ回転が測定さ れる定格軸に直角な軸に沿って加速度計を動かす、例えば振動することによって 測定できる０回転量が測定される本体に固着された一連のＸ、Ｙ、Ｚ座標軸と、 ｚＮに沿って整列された感応軸を有する本体に固着された加速度計が例えば考慮 される。もし、本体の角回転ベクトルがＸ軸に沿った構成成分を有するならば、 Ｙ軸に沿った加速度計の周期的運動は、加速度計によって感知されるＺ軸方向に 作用する周期的コリオリ加速度に起因する。コリオリ加速度の大きさはＹ軸に沿 った速度とＸ軸回りの回転量に比例する。従って、加速度計の出力はＺ軸に沿っ た本体の線形加速度を表すＤＣすなわち緩やかに変化する構成成分と、Ｘ軸回り の本体の回転を表す周期的構成成分とを有する。加速度計出力は、ＸおよびＹ軸 方向の感応軸を有すると共に、線形加速度とＸ、Ｙ、Ｚ軸回りの角度とを生じる ようにＺおよびＸ軸に沿って夫々動かされる加速度計の出力と一緒に処理できる 。この様な信号処理が米国特許第４，４４５．３７５号、第４，５９０，８０１ 号明細書に記載され米国特許第４，５９０，８０１号明細書に記載される様平行 または平行でない感応軸によって方向付けされた２つの加速度計と、感応軸に直 角な軸に沿って加速度計を振動する装置とを有している。この様な加速度計の組 を取付ける適宜な方法が米国特許第４，５１０，８０２号明細書に記載されてい る。該特許明細書の第３図に示される構造の側面図は平行四辺形フレームの頂部 および底部の取付面に中心法めされた２つの加速度計の取付を示している０図示 の平行四辺形フレームの側部は平行に曲げ軸と整列された薄い金属撓み部を有す る６つのピボットを備え、各撓み部が四隅の各々と、平行四辺形フレームの垂直 側面の中心とに配置されている。

上記に概略的に説明されたものと同様な回転量センサにおける従来の設計におい ては、平行四辺形フレーム楕／造の動的な不平衡に関連した問題や、振動される 軸と平行な方向以外の方向に生じる振動に対する構造の８度の問題等が見られる ０例えば、丁度説明された平行四辺形フレームが加速度計の感応軸と平行な軸に 沿った振動をもし受ければ、両加速度計は共通モードの力を経験して角度チャン ネル内にて抹消される等しい対向した出力を生じる。併し乍ら、薄い金属の撓み 部や、加速度計が取付けられる支持面等の横方向すなわち横軸の弾性に基いて、 同一振動運動が２つの加速度計に作用されない、フレーム内の如何な構成レゾナ ンスもこの問題を大きくしてしまう、従って、コリオリ量センサによって生じら れる出力信号は、加速度計が受ける公称共通モード振動の差に比例する誤差を角 度チャンネル内に有する。

加速度計の感応軸の横切る軸に沿ったディザ−運動すなわち振動を設けるよう使 用される従来の駆動ｔｉ楕は平行四辺形フレームの一側に隣接して一般的に配置 されている。駆動機構と平行四辺形フレーム間の質量配分（または慣性モーメン ト）の不平等に起因して、フレームおよび駆動機構が加速度計感応軸に平行に方 向付けられた振動を受ける時に、平行四辺形フレームは不平衡なトルクを経験す る。更に、駆動機構と平行四辺形フレームの慣性モーメントの差は、回転感応軸 回りの角振動を受ける時に、フレームに作用される駆動力の変化を生じる。

これら２つのいずれの作用も角度チャンネル信号の実質的な誤差に起因している 。

光」ＷりＪＬ豹− この発明は、コリオリ量センサによって生じられる出力信号に誤差を責してしま う無関係な運動または振動が切り離されるか或は抹消されるコリオリ量センサ装 置を教えるものである。この発明の別の態様はコリオリ量センサフレームを振動 する駆動装置を教えている。

この発明に従って構成されたコリオリ量センナは、弾性部材の両端に取付けられ た２つの加速度計用支持面を有する平行四辺形フレームを有している。弾性部材 は平行な曲げ軸を有する６つの撓み部を有する１弾性部材の一方の側の両端に設 けられた２つの撓み部は加速度計用支持面にはゾ平行な横軸を有している。

加速度計は、２つの撓み部の１つと整列した加速度を感知するための好適な軸を 有する加速度計用支持面の各々に取付けられている。更に、各加速度計は、振動 の中心が他方の加速度計の振動の中心に２つの撓み部と弾性部材の一側とによっ て強固に連結されるように配置されている。

駆動装置は平行四辺形フレームに隣接して設けられると共に、平行四辺形フレー ムが各撓み部にて枢動する時に好適な軸を実質的に横切る方向に前後に加速度計 が振動するように加速度計を所要の周波数で駆動するよう作動する。駆動装置と 平行四辺形フレームは無関係な運動を切り離したり或は抹消する特長を有してい る１例えば、駆動装置の慣性モーメントが平行四辺形フレームと加速度計の組合 った慣性モーメントに等しくなるように造られる。更に、各加速度計用支持面と 該支持面に取付けらｔ’Ｌり加速度計とに関連した重心が加速度計の振動の中心 と一致され、重心が整列された撓み部と、振動の中心と同じ側の弾性部材の一側 とによって互いに強固に連結されている。

平行四辺形フレームは中心に大体設けられた白板を有する０弾性部材の一側から 他方の側に延びる横棒は白板に連結されると共に、支持構造に連結するように出 来る。

各横棒は撓み部の１つによって弾性部材の一側に連結される６弾性部材の一側に 横棒を連結する撓み部の曲げ軸回りの弾性部材の一側のモーメントは、横棒を弾 性部材の他方の側に連結する撓み部の曲げ軸回りの弾性部材の他方の側のモーメ ントに等しい。従って、平行四辺形フレームは、加速度計の好適な軸に平行に方 向付けられた振動構成成分に起因する回転トルクを受けない。更に、平行四辺形 フレームは、両加速度計の中間を通り且つ好適な軸を横切って延びる白板の中心 によって決められる中心面回りに形状と買置の両方が実質的に対称である。

従って、平行四辺形フレームは、加速度計の好適な軸を横切り且つ撓み部の曲げ 軸に平行に方向付けられた振動成分に起因する回転トルクを受けない。

また、平行四辺形フレームは、加速度計の振動中心を通り且つ撓み部の曲げ軸を 横切って延びる面の回りに形状と質量の両方が実質的に対称的である。従って、 平行四辺形フレームは、駆動装置によって設けられる前後方向の振動に対して動 的に釣合わされる。固体のリンクは駆動装置と平行四辺形フレームを連結する。

従って、平行四辺形フレームと駆動装置の１つに作用する回転感応軸回りの如何 な角振動もリンクを介して平行四辺形フレームと駆動装置の他方に作用されねば ならない。

整反トラップは加速度計用支持面を白板に連結し、撓み部の剛さを丁度釣合う剛 さを有するように選ばれる。この結果、撓み部の横軸コンプライアンスに起因す る非共通モード傾斜回転が除去され、加速度計は振動中心回りの傾斜回転だけを 受ける。

コリオリ量センサの駆動装置は、コリオリ量センナに隣接した位置の支持構造に 支持板を取付ける手段を有した支持板を備えている。電磁コイルが取付けられる コイルフレームが設けられる。コイルフレームが枢動変位できる曲げ軸を有した 撓み部に沿って支持板にコイルフレームが連結される。電磁コイルが設けられる 鉄心面は、コリオリ量センサに取付けられる磁極片の対応する磁極面に向かって 面し且つ近接している。電磁コイルを附勢するように電力供給源が接続される時 に、鉄心面と対応する磁極面とが互いに向かい合って引付けられる。

・・　の　′　ｆ　舌　日 第１図は、２つの加速度計が取付けられて好適な軸心、すなわち感応軸に直角な 軸心に沿って振動される平行四辺形フレーム装置を概略的に示す図、 第２図はフレームに隣接する正常取付位置から駆動機構が離れている、コリオリ 量センサ用の平行四辺形フレームと、平行四辺形フレームを振動する駆動機構と を示す斜視図、 第３図はこの発明に従った平行四辺形フレームと駆動８！楕を有するコリオリ量 センサの側面図、第４図は第３図に示されるコリオリ量センサの平面図、第５図 は第３．４図のコリオリ量センサの端面図、第６図はコリオリ量センサの内部機 構を示す第４図の６−６線に沿った断面図、 第７図はこの発明に従って構成される駆動機構の一部破断した斜視図、 第８図は平行四辺形フレームに使用される台板の斜視図、 第９図は平行四辺形フレームに使用される撓み部に関連したばねの剛さを相殺す るよう調整ストラップの使用を示す簡略した型の図、 第１０図は、２つの面が互いに傾斜された時の一定位置の２つの間に面の中心を 維持するようにコア面と極面の作用される斜面を誇張した状態で示す駆動機構に 使用される電磁鉄心と磁極片の概略側面図、第１１図は２つが互いに傾斜された 時に第１０図の鉄心面と磁極面を示す概略図、 第１２図は撓み部に関連した３つの直角な軸心と一致して撓み部の一部を示す斜 視図である。

色　の＝日 第１図は、Ｙ軸に沿って加速度計２０．２２を振動するための平行四辺形構造を 概略的に示している。加速度計２０．２２は、Ｚ軸にはは一′平行で相互には平 行でない感応軸に取付けられており、加速度計２０の感応軸はＺ軸に沿った正の 方向を向き、加速度計２２の感応軸はＺ軸に沿った負の方向を向いている。加速 度計２０．２２は加速度計用支持部材２４．２６に夫々固着されており、更にピ ボット３２〜３８によって一対のリンク部材２８．３０に連結されている。リン ク部材２８．３０は中央ピボット４０．４２に夫々取付けられている。支持部材 ２４．２６はＹ軸に夫々平行である。リンク部材２８．３０が角度±θ宛中央ピ ボット４０．４２回りに夫々振動される時に、加速度計２０．２２はＲθにはゾ 等しい大きさＹ軸に沿って振動する。但し、Ｒは、中央ピボット４０．４２の１ つから別のとポット３２〜３８の１つまで測ったリンクアームすなわちリンク部 材２８．３０の長さを表している。第１図にて、角度ψは振動が発生する初期偏 り（Ｚ軸に対する）を表している。

正弦駆動力が第１図に示される構成に作用される時に、加速度計の動きに起因す るＹ、Ｚ軸に沿った加速度は次式で表される。

Ａ　、＝　ω２Ｒθｃｏｓψｓｉｎωｔ　（１）Ａ２＝ω２Ｒθｓｉｎψｓｉｎ ωｔ　＋　（１１３２Ｒθ２ｅＯ３ψＣ０８２ωｔ但し、ωは角度θの角振動周 波数を示す、上記の式（１）、（２）において、駆動力はｓｉｎωｔに比例して いるもの、すなわち時間零で駆動力が零であるものとする。第１図に示される平 行四辺形フレーム装置に依る振動に基く加速度計２０．２２のＺ軸心（Ａ２）に 沿った加速度は比較的小さな値の角度θ、ψのために比較的小さく、加速度計か らの信号出力が発信される時に実質的に抹消される。加速度計２０．２２の動き は従って小さな角度のθ、ψにおいてＹ軸に沿って実質的に直線である。角度θ は０．０１〜０．１ラジアンの値が好適で、角度ψは０．０１ラジアン以下の値 が好適である０周波数ωの最適な値は２００〜１０００ラジアン／秒の範囲であ る。Ｘ軸（回転感応軸）回りの回転角度Ω。は式（２）によって決められる加速 度を有したコリオリの力を生じる。

第１図に概略的に示される振動する平行四辺形運動を実施するための平行四辺形 フレーム装置の推奨実施例と、／平行四辺形フレーム装置を駆動する駆動装置は 第２図乃至第８図に示されており、加速度計が感応軸に対して横方向に前後に振 動される。先ず、この発明の推奨実施例の側面図が示されている第３図に注意が 向けられる。加速度計２０．２２（第３図には示されていない）が夫々取付けら れた２つの加速度計用支持面２４．２６を有する平行四辺形フレームに符号５０ が付けられている。平行四辺形フレーム５０は、良好な弾性疲労限度特性を有す るステンレス鋼から好適に造られる。第１図に丁度図示される様に、第３図に示 される平行四辺形フレーム５に４つのピボットを有している。各々３つの直角な 軸を有する薄い円弧状金属の撓み部を用いるピボット３２〜３８が推奨実施例に て実施されている。これら直角な軸を決めるために、１つのピボットすなわち撓 み部３２が第１２図に示されており、曲げ軸４７と横軸４８と縦すなわち“長手 ”軸４９が認められる。第３図に戻って参照するに、弾性部材５２は、加速度計 支持部材２４．２６間に延びるリンク部材２８．３０を更に有している。

リンク部材２８．３０の中心は弾性部材すなわち中央ピボット４０．４２によっ て読合用取付タブ５４に連結されている。読合用取付タブ５４は弾性部材５２の は一゛平らな面から外方に延び、平行四辺形フレーム５０を支持構造（図示しな い）に固着するようにボルトが差し込まれる取付孔５６を有している。支持構造 は、測定するようコリオリ量センサが意図する角運動と直線加速度を受ける目的 物の一部を一般に成している。

各撓み部すなわちピボット３２〜４２は、弾性部材５２の平面を横切る上述の様 に決められる特有な曲げ軸な有しているが、撓み部３４．３８の“長手”軸は他 の撓み部の“長手”軸に対して９０°の向きを置いていて、両割速度計２０．２ ２の振動の中心を通って延びる平面５８内に在って、撓み部の曲げ軸に平行であ る。更に、加速度計２０．２２は加速度計支持面２４．２６に取付けられている ので、平面５８内にて、加速度計２０と支持面２４と関連した釣合い錘４４と電 気部材２１との組合った質量の重心は加速度計２０の振動の中心と一致し、加速 度計２２と支持面２６と関連した釣合い錘４４と電気部材２５との組合った質量 の重心は加速度計２２の振動の中心と一致する。加速度計の振動の中心、および 加速度計並びに加速度計用支持面の重心に対する撓み部３４．３８の方向と整合 の重要性が更に以下に検討されよう。

第２図をいま参照するに、平行四辺形フレーム５０がはゾ立体的な形状を成して いて、弾性部材５２と実質的に対称で且つ平行に配置された第２の弾性部材５２ ′を有することが理解されよう。以下の説明が弾性部材５２すなわち撓み部３２ 〜４２における部材に向けられているが、弾性部材５２°も同一部材を実質的に 有することが理解されよう、白板６０（第８図に示される様に）は弾性部材５２ ．５２′間の平行四辺形フレーム５０の内部を通って延びており、取付タブ１０ ０に係合する様にできる２つの７１１１０２を有する。取付タブ１００は読合用 取付タブ５４から内方に突出し、２つのボルト（図示しない）によって白板６０ に固着されている。

第２図を続けて参照するに、駆動８！楕６４は感応軸を横切る方向に加速度計２ ０．２２を前後に振動するように設けられている。駆動機構６４は、２つの電磁 コイル７０が取付けられたコイルフレーム６６を有する。電磁コイル７０は、コ イルフレーム６６の頂部と底部に設けられてボルト６９によってコイルフレーム ６６に連結されたコイルクランプ棒６８によって所要位置に保持される。取付板 ７２はコイルフレーム６６の中心から外方に延びており、コリオリ量センサが取 付けられる支持構造の本体に取付けるための２つの取付孔７４を有している。

駆動１１０１１１６４の対向面が第７図に示されており、薄い金属の撓み部７６ によってピボット板７８に取付板７２が取付けられているのが理解できる。ピボ ット板７８はコイルフレーム６６内に取付けられているので、ピボット板７８と コイルフレーム６６は取付板７２の対して撓み部７６の曲げ軸の回りに枢動する よう自由である。電磁コイル７０ははゾ“Ｃ”字形の鉄心８０に各々関連してお り、鉄心８０の両端には平行四辺形フレーム５０に向かって面した２つの鉄心面 ８２が在る。鉄心面８２は僅かに傾斜しているので、第３図および第６図の誇張 した図から明らかな様に内縁が外縁よりも僅かに外方に延びている。

第２図に示される様に、２つの磁極片８４が平行四辺形フレーム５０内に形成さ れた切欠き内に取付けられていて、電磁コイル７０の１つの磁極面すなわち鉄心 面８２に近接して夫々設けられている。各磁極片８４は僅かに傾斜した磁極面８ ６を有しているので、内縁が外縁よりも僅かに外方に延びている。鉄心面８２と 磁極面８６の傾斜角の重要性が以下に説明されよう。

第３図を参照して、駆動機構６４が薄板金属のリンク　８８（第２図および第７ 図に両端が破断して示される）によって平行四辺形フレーム５０に連結されてい るのが理解できる。リンク８８の一端はボルト９０によって平行四辺形フレーム ５０に取付けられ、他端は例えばスポット溶接によってコイルフレーム６６に固 着されている。

電磁コイル７０は電力供給源（図示しない）から供給される交流によって交互に 附勢されて、鉄心８０の一方、次いで他方および磁極片８４間に吸引力を生じる 。鉄心８０と磁極片８４間の交流電磁吸引力は平行四辺形フレーム５０を振動さ せて、第１図に示される様に加速度計２０．２２を前後に横方向に動かすように する。リンク８８はコイルフレーム６６と平行四辺形フレーム５０を正確に前後 に枢動するように押すが、−ｍ的にはリンク８８はコリオリ量センサが回転感応 軸回りの角振動を受けるのでなければ、２つのフレーム間に如何な力も伝えるよ うには要求されない。

第３図から明らかな様に、取付板７２と台板６０との中心を通る面４３は撓み部 ４０．４２の中心を通り、駆動機構６４と平行四辺形フレーム５０を２つの実質 的に対称な半休に垂直方向に分けている。駆動機構６４と平行四辺形フレーム５ ０が前後に対称なことは第４図に示度針２０．２２の振動中心４６を通って延び 、平行四辺形フレーム５０と駆動機構６４を分けている。従って、第３．４図の 図面に対して、平行四辺形フレーム５０と駆動１ａ楕６４は垂直方向に且つ前後 に対称である。この様な構成の対称的な配置の重要性は以下の説明から明らかで あろう。

第６図を参照するに、平行四辺形フレーム５ｏと駆動８！楕６４の断面図は加速 度計２０．２２の詳細を示すと共に、白板６０の溝１０４（第８図参照）内に取 付けられる線形可変差動変成器（ＬＶＤＴ）１０６の配置を示している。線形可 変差動変成器１０６は形が円形状で、平行四辺形フレーム５０の上部に適宜に取 付けられているので、平行四辺形フレーム５０が左右に振動される時／に加速度 計２０と一緒に動く。線形可変差動変成器１０６の鉄心１０８は線形可変差動変 成器１０６の中心を通って延び、両端が平行四辺形フレーム５０の下部に連結さ れ、加速度計２２が左右に振動する時に加速度計２２と一緒に動く、従って、線 形可変差動変成器１０６と鉄心１０８の相対的動きは、電磁コイル７０を附勢す る交流を制御するようにサーボ制御装置（図示しない）によって使用される加速 度計２０．２２の振動変位に比例する電気信号を従って生じる。

加速度計２０は撓み部２０ｂ回りに枢動するよう吊下げられた保証質量２０ａを 有する。クリスタル１９の一端が保証質量２０ａに取付けられているのいで、感 応軸に沿った加速度がクリスタル１つに作用される張力を変えて共振周波数変調 する。加速度計２２も同様にクリスタル２３と、撓み部２２ｂ回りに枢動する保 証質量２２ａとを有する。釣合い錘５１が各保証質量２０ａ、２２ａのために設 けられて、面５８の両側の加速度計２０．２２に隣接して平行四辺形フレーム５ ０の内側に配置されている。第６図は、保証質量２０ａ、２２ａを通る２つの加 速度計２０．２２の振動中心を面５８が如何に連接するかを示している。

終りに、第５図を参照するに、駆動機構６４によって作用される振動駆動力が調 整ストラップ１１０の配置を表すよう示されることに平行四辺形フレーム５ｏの 端部が対向している。調整ストラップ１１０は、加速度計用支持面２４．２６と 台板６０との間にボルト１１２によって連結された比較的薄い金属ストラップで 、以下の説明から明らかな様に撓み部４０の剛さを設定するように用いられる。

明の作用的利点 平行四辺形フレーム５０の設計は、加速度計２０．２２の感応軸と一致する方向 の振動に基いて起こる加速度計２０．２２によって発生される出力信号の誤差を 避けるよう意図されている。撓み部３４．３８は“長手”軸が加速度計２０．２ ２の振動の中心を接続する線と平行な面５８内に在るように方向付けられる。撓 み部３４．３８は長手軸に沿って非常に剛く、２００，０００ボンド／平方イン チ（１４，０３０ｋｇ／ｃ肩２）もの圧縮降伏強さを有しているので、振動中心 間の加速度計を接続する実質的に固体の金属通路を設けている。面５８および感 応軸と整列して方向付けられた如何な振動も、撓み部３４．３８のためにリンク 部材３０を介して加速度計２０．２２に等しく作用されるので、両割速度計２０ ．２２は同一共通モード入力を経験する。結果的に、共通モード振動はコリオリ 量チャンネル内で解消する。更に、第３図に示される様に整列された撓み部３４ ．３８によって表される剛さは平行四辺形フレーム５０の固有周波数を比較的高 い値、例えば６キロヘルツまたはそれ以上に上げる。撓み部３４．３８が各加速 度計２０．２２の重心、加速度計２０．２２の関連した質！および加速度計２０ ．２２の２０．２２の振動の中心と１つの面で一般に整列されるために、加速度 計２０．２２の感応軸と整列して方向付けられた振動は、加速度計出力信号の疑 似角度誤差を生じるように為すトルクを発生することがなく、平行四辺形フレー ム５０の共振反応を促進しない。

撓み部３２．３６は、比較的削い長手軸が駆動機構６４によって形成された駆動 力を加速度計２０．２２とその取付面２４．２６との組合った質量の重心に直接 伝達し、各鉄心８ｏと磁極片８４０組によって形成される駆動力の力の中心がこ れら撓み部３２．３６と大体整列される。加速度計２０．２２と取付面２４．２ ６の重心の　”位置は、各電気部材２１．２５に適宜な釣合い錘４４を加えると 共に平行四辺形フレーム５０の内側に適宜な釣合い錘５１を加えることによって 調節されるので、加速度計２０．２２および関連した質量の重心は撓み部３２． ３６の１つと整列して位置される。撓み部３２．３６を介した力の中心と重心の 整列は、加速度計２０．２２を振動するよう駆動機構６４により形成される力量 外の無関係な横軸方向の力の除去によって平行四辺形フレーム５０の励振を減少 する。

リンク部材３０の形状と寸法はリンク部材２８と同一質量釣合いを設けるように 選ばれる。繰返コンピュータ算法を用いて、リンク部材３０の形状が連続的に調 節されるので、一体にされる時に撓み部４２の曲げ軸とリンク部材３０の各質量 素子との間の間隔の形成は同様な状態に計算されたリンク部材２８のモーメント に等しいモーメントに基いている。従って、平行四辺形フレーム５０は感応軸と 整列して方向付けられる振動に対して釣合わされる。加速度計２０．２２の感応 軸と整列された方向に作用する振動力の適用により生じるリンク部材２８．３０ のトルクは一致され、従って抹消される。

上述した様に、平行四辺形フレーム５０と駆動機［６４は、白板６ｏを通って第 ３図に示される様に水平に延びる面４３回りに質量と形状が対称である。この結 果、コリオリ量センサは、ディザ−振動以外の面４３と整列して方向付けられた 無関係な線形振動には感応しない。

第４図に示される面９２に就いて注意される様に、駆動機構６４と平行四辺形フ レーム５０は質量と形状が対称で、丁度説明された垂直方向の対称性と対になっ たこの前後方向の対称性はコリオリ量センサを実際に動的に釣合わせて、駆動機 構６４によって形成される駆動力を防止したり、或は平行四辺形フレーム５０を 同様に転動するように為す不釣合いに基くトルクの発生から駆動機構６４と整列 して作用される他の外部の力を防止する。

駆動ｍ楕６４の慣性モーメントは、コイルクランプ棒６８の重量の調整によって 、取付けられた加速度計２０．２２と一緒に平行四辺形フレーム５ｏの慣性モー メントを等しくするように調節される。コイルフレーム６６と平行四辺形フレー ム５０が正確に前後に揺動するので、駆動ａ！楕６４は台板６０や取付板７２、 或は駆動機構６４が取付けられる支持構造等に正味反力を生じることがない。

駆動機構６４と平行四辺形フレーム５０は角振動に反応しない。幾らかは、これ は水平および垂直軸回り、すなわち面４３．９２回りの対称性に起因しており、 また多少は等しい慣性モーメントを有するように調節されるためである。更に、 コイルフレーム６６と平行四辺形フレーム５０の間に延びるリンク８８は、コイ ルフレーム６６か平行四辺形フレーム５０のいずれかに作用する角トルクリンク ８８を介して他のフレームに伝達されることを確実にする。従って、平行四辺形 フレーム５０と駆動機１６４の前後の振動運動は、回転感応軸（第１図のＸ軸） 回りのコリオリ量センサの基本角振動によって動かされないま＼残る。

第１図を再び参照するに、平行四辺形フレーム５０が駆動機構６４によって生じ られる駆動力の下に撓む時に、加速度計２０．２２が取付けられた加速度計用支 持面２４．２８は、撓み部３２．３４．３６．３８．４０．４２の横軸コンプラ イアンスに基いて角度軸Ｘ回りに僅かに傾斜するか或は回転できるように取付け られていることが明らかであろう。コリオリ量センサは線形加速度計を使用して いるので、加速度計２０．２２によって経験される傾斜は回転中心の位置に基い ている。併し乍ら、加速度計の回転中心の制御によって、加速度計の振動中心を 接続する線と整列されるので、単一釣合い状態が適する。

加速度計の１つの回転に作用される様な力釣合い状態を示す一層簡略された例が 第９図に示される。図示される様に、回転中心は加速度計の振動中心４６と一致 するように造られるので、加速度計用取付面を回転するように２つだけの力、撓 み部４０の横軸コンプライアンスにおと付加された調整力に８が作用される。力 Ｋｓが調節されて、積ＫａｘＤ＋が積ＫｅｘＤ２に等しくされる。但し、Ｄ２は 回転中心と撓み部３２（または３６）間の間隔に等しく、Ｄｌは回転中心と、力 に５が加速度計用取付面２４（または２６）に作用される点との開の開隔に等し い。

２つの積を等しくすることによって、撓み部４２の横軸剛さに等しくされる力Ｋ ｖの付与は式から除去される。

力に１は、上述した“力×間隔”特性を造るように必要な剛さに８を有した加速 度計用支持面２４．２６と台板６０間の４つの調整ストラップ１１０の連結によ って形成される。この状態が達成される時に、角度信号の処理の際に消去される ディザ−周波数の２倍の非常に小さな共通の状態の遠心力だけを感知する。

駆動機構６４は鉄心８０と磁極片８４の間に電磁吸引力を設ける。この電磁吸引 力は鉄心面８２と磁極面８６間の間隔の逆数の平方に比例する。第１０図に大い に誇張した状態で示される様に、鉄心面８２と磁極面８６は角度α傾斜されてい る。電磁コイル７０が附勢される時に、吸引力がｔｉＬに沿って力の中心１１４ 間に生じられて、コイルフレーム６６を撓み部７６回りに枢動させると共に、平 行四辺形フレーム５０を撓み部４２、特に撓み部４０を介して撓み部３２回りに 枢動するように為す。

鉄心８０の磁力の中心１１４は撓み部７６から半径Ｒ７の処に位置され、磁極片 ８４の磁力の中心１１４は撓み部４０から半径Ｒ２の処に位置される。鉄心面８ ２と磁極面８６が互いに向かい合って揺動する時に、これら鉄心面８２と磁極面 ８６は傾斜して沈む。傾斜角αの適宜な選択によって、磁力の中心１１４は間隔 りと半径Ｒの接合点にて維持される。もし鉄心面と磁極面が傾斜しなければ、鉄 心面と磁極面の間の間隔が底部におけるよりも頂部近くにて小さくなるために、 鉄心面と磁極面の２つが互いに向かい合って揺動する時にこれら鉄心面と磁極面 の中心は持ち上げられる。この効果は角度αで鉄心面と磁極面を傾斜することに よって相殺されるので、鉄心と磁極片の下がりに基いて起こる磁力中心の変化は 傾斜された鉄心面および磁極面に起因する変化によって丁度相殺法れる。撓み部 ３２．３６と整列した鉄心８０と磁極片８４間に磁力の中心を維持するために、 鉄心８０と磁極片８６は間隔ｄにより転換され、これによって鉄心面８２と磁極 面８４を角度α傾斜することに基く磁力中心の位置の変化を相殺する。結果とし て、磁力の中心１１４は撓み部３２．３６と整列して常に維持される。

この発明が推奨実施例および変形例に就いて説明されたが、以下の請求の範囲の 範囲内にて一層の変更が当業者には明らかであろう、この発明が上述の説明によ って制限されることを意図するものではなく、それよりも、この発明の範囲が以 下に記載される請求の範囲によって専ら決められることを意図するものである。

ｊス′ 九を匂７ｙ、−ｉ・ ６４Ｑ八５− ａ〆’ｙ−Ｅ３・ 今・９・ θ電り、１２・ 国際調査報告 本工、　Ｃｌａｉｍｓ　２９−３５　ｃｉｒａｗｎ　ｔｏ　ａ　＆ｉｖｅ　ｕｎ ｉｔ　ｆａｒ　ａ　Ｃｃｒｉｏｌｉｓ　ｒａｔｅ　５ｅｎｓ盾秩G　ｃｌａｓｓ 　７３゜ ｓ′ｔｈ：１ａｓｓ　５１７Ａ。

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. １．弾性部材の両端に取付けられた２つの加速度計用支持面を有する平行四辺形 フレームであって、弾性部材は平行四辺形フレームが枢動ずる平行な曲げ軸を有 する複数個の撓み部を有し、弾性部材の一方の側の両端に設けられた２つの撓み 部が加速度計用支持面にほゞ平行な横軸を有している平行四辺形フレーム、 加速度計用支持面の１つに夫々取付けられ、２つの撓み部の１つと整列した加速 度を感知するための好適な軸を有すると共に、振動の中心が２つの撓み部の他方 と弾性部材の一側とに強固に連結された２つの加速度計、平行四辺形フレームが 撓み部にて枢動する時に好適な軸を実質的に横切る方向に前後に加速度計を振動 するよう加速度計を所要の周波数で駆動すべく平行四辺形フレームに隣接して設 けられた駆動装置、 から成る、好適な軸に沿ったコリオリ量および加速度の両方を指示する信号を発 信すると共に該信号に誤差を生じる無関係な運動を切り離すための装置。
2. ２．駆動装置の慣性力が平行四辺形フレームと加速度計の組合った慣性力と等し い請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．各加速度計用支持面および該加速度計用支持面に取付けられた加速度計とに 関連した重心が加速度計の振動の中心を接続する線と一致し、各重心が撓み部に の他方と弾性部材の一側とに強固に連結された請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．平行四辺形フレームは中心に大体配置された台板を有し、弾性部材は弾性部 材の一側から、支持構造に連結するよう出来ると共に台板に連結する他方の側に 延びる横棒を有する請求の範囲第１項記載の装置。
5. ５．横棒の各端が１つのたわみ部により弾性部材の側連結された請求の範囲第４ 項記載の装置。
6. ６．横棒を該一側に連結するたわみ部の曲げ軸回りの弾性部材の一側のモーメン トは横棒を他方の側に連結するたわみ部の曲げ軸回りの弾性部材の他方の側のモ ーメントに等しいので、平行四辺形フレームは加速度計の好適な軸に平行に方向 付けられた振動成分に基く回転トルクを受けることのない請求の範囲第５項記載 の装置。
7. ７．台板の中心は両加速度計の中間に在る平行四辺形フレームを通る中心面を形 成し、平行四辺形フレームは該中心面回りの両形状と質量が実質的に対称なので 、加速度計の好適な軸の横方向に且つたわみ部の曲げ軸に平行に方向付けられた 振動成分に基く回転トルクを受けることがない請求の範囲第４項記載の装置。
8. ８．弾性部材の一側に隣接して配置された複数個の調整ストラップを有するので 、加速度計が駆動装置によって前後に振動される時に加速度計が振動の中心回り の傾斜回転を受ける請求の範囲第４項記載の装置。
9. ９．平行四辺形フレームはたわみ部の曲げ軸に垂直な加速度計の振動の中心を通 って延びているので、駆動装置によって形成される好適な軸の横方向に方向付け られた前後振動に基く動的な不平衡を平行四辺形フレームが受けることがない請 求の範囲第１項記載の装置。
10. １０．駆動装置を平行四辺形フレームに連結する固体のリンクを有するので、平 行四辺形フレームと駆動装置の１つに作用するたわみ部の曲げ軸に平行な軸回り の角振動がリンクを介して他方の平行四辺形フレームに作用する請求の範囲第１ 項記載の装置。
11. １１．平行四辺形フレームの両側に設けられ好適な軸と整列して取付け出来る２ つの加速度計、 両側の２つの加速度計支持体間に夫々延びる２つのほゞ平行な弾性部材、 を備え、各弾性部材は中心に設けられて平行四辺形フレームを支持構造に取付け るように出来る横棒と、平行な曲げ軸を有する複数個のたわみ部とを有し、たわ み部は平行四辺形フレームの隅部に設けられ、たわみ部の１つが各隅部の平行四 辺形フレームの２つの側部を連結し且つ１つのたわみ部が横棒の各端に設けられ て平行四辺形フレームの２つの側部の中心を連結し、各弾性部材の２つの側部の １つの各端のたわみ部が２つの支持体の間の線上に最大剛さを設けるように方向 付け配置されているので、２つの加速度計が支持体に取り付けられる時に、各支 持体の質量と支持体に取り付けられた加速度計の中心が該一側の各端にてたわみ 部と整列された、好適な軸を各々有する２つの加速度計を有したコリオリ量セン サに使用するフレーム。
12. １２．各弾性部材において、弾性部材の一側に横棒を連結する撓み部の曲げ軸回 りの弾性部材の一側のモーメントが、弾性部材の他方の側に横棒連結する撓み部 の曲げ軸回りの弾性部材の両側の他方の側のモーメントに等しく、これによって 加速度計の好適な軸に平行に方向付けられた振動成分の合力として平行四辺形フ レームに作用される回転トルクを防止するようになった請求の範囲第１１項記載 のコリオリ量センサのフレーム。
13. １３．フレームの中心に設けられて各横棒の中心部に連結された台板を有し、台 板の一端が支持構造に取付けるように出来る請求の範囲第１１項記載のコリオリ 量センサのフレーム。
14. １４．台板の中心が両支持体の中間に在るフレームを通る中心面を形成し、フレ ームが該面回りに形状と質量がほゞ対称で、好適な軸を横切って撓み部の曲げ軸 に平行に方向付けられた垂直成分の合力としてフレームに回転トルクが作用され ることを防止するようにした請求の範囲第１３項記載のコリオリ量センサのフレ ーム。
15. １５．台板に加速度計支持体を連結すると共に撓み部に関連した横軸コンプライ アンスを釣合わせる剛さを有するように選ばれる少なくとも１つの調整ストラッ プを有している請求の範囲第１３項記載のコリオリ量センサのフレーム。
16. １６．弾性部材から等距離に且つ弾性部材の中間に在って動的釣合いを設ける面 の回りにフレームは形状と質量がほゞ対称である請求の範囲第１１項記載のコリ オリ量センサのフレーム。
17. １７．加速度計を前後に振動するように作用する駆動装置に弾性部材を電磁機械 的に連結するよう出来る手段を有する請求の範囲第１１項記載のコリオリ量セン サのフレーム。
18. １８．フレームの両側に設けられ各々加速度計の１つを取付けるように出来て、 従って好適な軸が整列された２つの加速度計取付用バッド、 平行な構成に加速度計取付用バッドをリンク連結し、加速度計取付用バッドと該 加速度計取付用バッドに取付けられた加速度計とを該好適な軸を横切る方向に前 後に振動するように出来る複数個の撓み部を有した平行四辺形装置、 複数個の撓み部によって平行四辺形装置枢着連結された、支持構造にフレームの 中央部を取付ける取付装置、各加速度計と関連した振動の中心を通って延びる線 と整列された通路に沿って２つの加速度計取付用バッドを強固に連結すると共に 、平行四辺形装置の一部を成しており、該通路と整列し且つ平行四辺形装置の撓 み部以外と異なって方向付けされて該方向付けにて両加速度計が該好適な軸に沿 って方向付けられた同一運動を受けることを確実にする複数個の撓み部を有する 共通モード連結装置、 を備えた、好適な軸と整列して取付けられた２つの加速度計を有するコリオリ量 センサに使用するフレーム。
19. １９．各加速度計に関連した振動の中心が各取付バッドと加速度計とに関連した 重心と一致し、加速度計の重心が該通路に沿った共通モード連結装置によって強 固に連結された請求の範囲第１８項記載のコリオリ量センサのフレーム。
20. ２０．取付装置は、一端が支持構造に、他端に隣接して平行四辺形装置の中心部 に連結された台板を有している請求の範囲第１８項記載のコリオリ量センサのフ レーム。
21. ２１．フレームは、フレームの中心を通って延びる２つの直角な面の回りに形状 と質量が対称で、該直角な面の１つが加速度計の好適な軸と整列された請求の範 囲第１８項記載のコリオリ量センサのフレーム。
22. ２２．平行四辺形装置が動的に釣合わされた請求の範囲第２１項記載のコリオリ 量センサのフレーム。
23. ２３．加速度計が前後に振動する時に同様に生じられる加速度計の非共通モード 回転傾斜に起因する誤差信号を除去するように撓み部と関連した横軸コンブライ アンス補償する装置を有する請求の範囲第１８項記載のコリオリ量センサのフレ ーム。
24. ２４．フレームの両側に設けられて好適な軸と整列して２つの加速度計を取付け 出来る２つの加速度計支持体、２つの加速度計支持体の間に各々延び、支持構造 に取付できるよう中心に設けられた横棒と、平行四辺形の各隅部にて平行四辺形 の側部を連結すると共に加速度計支持体間に横方向に延びる平行四辺形の２つの 側部の中心に横棒を連結して平行四辺形を形成するよう配置された複数個の撓み 部とを夫々有する２つの実質的に平行な弾性部材、 を備え、平行四辺形の２つの側部の１つは２つの加速度計支持体間の一線上に最 大剛さを設けるよう方向決め配置された撓み部を各端に有するので、２つの加速 度計が加速度計支持体に取付けられる時に、各加速度計支持体と加速度計支持体 に取付けられる加速度計との質量の中心と、各加速度計と関連した振動の中心と が該１つの側部の各端にて撓み部と整列されている、好適な軸を夫々有した２つ の加速度計を備えたコリオリ量センサに使用されるフレーム。
25. ２５．各加速度計の好適な軸が互いに整列されるように２つの対向する取付バッ ドに加速度計を取付け、好適な軸を横切る方向に前後に振動するよう加速度計が 出来る弾性の平行四辺形フレームによって、該対向する取付バッドを平行に整列 してリンク連結し、平行四辺形フレームが弾性的に枢動する支持構造に平行四辺 形フレームの中央部を取付け、 両加速度計が好適な軸に沿って方向決めされる同一運動を受けることを確実にす るように各加速度計に関連した振動の中心を通る線と整列して延びる通路に沿っ て２つの取付バッド強固に連結する、 ことから成る、組合ったコリオリ量および加速度センサとして使用するために２ つの加速度計を取付けると共にコリオリ量および加速度センサからの出力に誤差 を齎す無関係な運動を切り離すための方法。
26. ２６．各取付バッドおよび該取付バッドに取付けられた加速度計に関連した重心 を通って線が延びている請求の範囲第２５項記載の方法。
27. ２７．前後振動の方向整列した加速度計の好適な軸を通る第１の面と、加速度計 間に中心決めされて第１の面と直角な第２の面とに対して平行四辺形フレーム内 に対称な質量を設ける工程を有する請求の範囲第２５項記載の方法。
28. ２８．平行四辺形フレームと関連した横軸コンブライアンスにより生じられる加 速度計の非共通モード傾斜回転を補償する工程を有する請求の範囲第２５項記載 の方法。
29. ２９．支持板をコリオリ量センサに隣接した位置の支持構造に取付ける手段を有 する支持板、 電磁コイルが取付けられて、コイルフレームが枢動できる曲げ軸を有した撓み部 に沿った支持板に連結されたコイルフレーム、 コリオリ量センサに取付けられた対応する磁極面に近接して該磁極面と向かい合 って配置された電磁コイルの鉄心面、 を備えたコリオリ量センサの駆動装置。
30. ３０．電磁コイルは“Ｃ”字形の鉄心を有し、該鉄心の両端が対応する磁極面に 近接して該磁極面と向かい合って配置されている請求の範囲第２９項記載の駆動 装置。
31. ３１．駆動装置の全慣性力がコイルフレームの質量の調節によってコリオリ量セ ンサの全慣性力と等しいように造られた請求の範囲第２９項記載の駆動装置。
32. ３２．コイルフレームの重心が撓み部の曲げ軸と整列されている請求の範囲第２ ９項記載の駆動装置。
33. ３３．コイルフレームとコリオリ量センサ間に延びる固体のリンクを有する請求 の範囲第２９項記載の駆動装置。
34. ３４．鉄心面と磁極面が互いに引付けられる時に一定の力中心を維持するように 鉄心面と磁極面が互いに鋭角に傾斜されている請求の範囲第２９項記載の駆動装 置。
35. ３５．２つの電磁コイル間に撓み部が設けられたコイルフレームに２つの電磁コ イルが取付けられ、電磁コイルが電力供給源から交互に附勢されるよう出来る請 求の範囲第２９項記載の駆動装置。