JPH0344247B2 - - Google Patents

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JPH0344247B2
JPH0344247B2 JP58136180A JP13618083A JPH0344247B2 JP H0344247 B2 JPH0344247 B2 JP H0344247B2 JP 58136180 A JP58136180 A JP 58136180A JP 13618083 A JP13618083 A JP 13618083A JP H0344247 B2 JPH0344247 B2 JP H0344247B2
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JP
Japan
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gyroscope
gyro
horizontal
azimuth
tank container
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JP58136180A
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Japanese (ja)
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JPS6027810A (en
Inventor
Nakayasu Hirono
Takashi Aoki
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Tokyo Keiki Inc
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Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6027810A publication Critical patent/JPS6027810A/en
Publication of JPH0344247B2 publication Critical patent/JPH0344247B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/34Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
    • G01C19/38Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 1個のジヤイロロータを収めたジヤイロ球がけ
ん吊線でタンク容器の液体中に吊り下げられた構
造をもち、上記ジヤイロロータのスピン軸の指北
運動を静定するダンピング手段に起立安定手段を
設けることによつて起動を安定を行うことができ
るジヤイロ装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] A gyro ball containing one gyro rotor is suspended in a liquid in a tank container by a suspension line, and the damping means statically determines the directed north motion of the spin axis of the gyro rotor. The present invention relates to a gyro device capable of stabilizing startup by providing an upright stabilizing means.

従来、この種のジヤイロ装置としては例えば第
1図に示すようなものがある。第1図に示すジヤ
イロ装置は1個のジヤイロロータを収めたジヤイ
ロ球1がけん吊線3でタンク容器2の液体7中に
吊り下げられた構造をもつジヤイロで、ジヤイロ
球1は球軸受を一切用いずに支持され、従つて有
害な摩擦トルクが少く、小さな角運動量のジヤイ
ロを用いても高精度でコンパクトな小型ジヤイロ
装置が得られるという特徴をもつものである。ま
たこのジヤイロ装置のダンピング手段はジヤイロ
球1の垂直軸まわりの動きに対して一次側コイル
4と2次側コイル5とからなる偏位検出器から
の方位誤差信号とジヤイロ傾斜信号を得て、追従
環16を追従させると共にジヤイロ球1にダンピ
ングトルクを与える方位追従装置である。すなわ
ち上記方位誤差信号にジヤイロ傾斜信号を加える
ことにより追従環16をサーボシステムによりこ
れらの誤差信号が零となるように追従させる。そ
の結果ジヤイロ傾斜信号によるジヤイロの垂直軸
まわりのトルクだけジヤイロ球1のけん吊線3を
捩ることになり、この捩れトルクがダンピングト
ルクになる。しかしジヤイロ傾斜信号に比例した
信号ではダンピングによつて静定するジヤイロ装
置は緯度誤差を含んでいるので、このジヤイロ傾
斜信号を微分する回路が緯度に依つて生ずる誤差
を自動的に修正する回路として方位追従装置に含
まれている。このような緯度誤差が発生しないダ
ンピング手段もまた特徴の一つである。
Conventionally, as this type of gyro device, there is one shown in FIG. 1, for example. The gyro device shown in Fig. 1 has a structure in which a gyro ball 1 containing one gyro rotor is suspended in a liquid 7 in a tank container 2 by a suspension line 3, and the gyro ball 1 does not use any ball bearings. Therefore, even if a gyro with a small angular momentum is used, it is possible to obtain a highly accurate and compact gyro device. Further, the damping means of this gyro device obtains an azimuth error signal and a gyro tilt signal from a deflection detector 6 consisting of a primary coil 4 and a secondary coil 5 with respect to the movement of the gyro ball 1 around the vertical axis. , is an azimuth follower that causes the follower ring 16 to follow and applies damping torque to the gyro ball 1. That is, by adding the gyroscope tilt signal to the azimuth error signal, the follower ring 16 is caused to follow by the servo system so that these error signals become zero. As a result, the suspension wire 3 of the gyro ball 1 is twisted by the torque around the vertical axis of the gyro due to the gyro tilt signal, and this twisting torque becomes damping torque. However, since the signal proportional to the gyro inclination signal is statically determined by damping, the gyro device includes a latitude error, so the circuit that differentiates this gyro inclination signal can be used as a circuit that automatically corrects the error that occurs depending on latitude. Included in the orientation tracking device. Another feature is a damping means that does not cause such latitude errors.

しかしながら、このような従来のジヤイロ装置
にあつては、時折起動時にスピン軸の起立が不安
定になる不具合が生ずる。これはジヤイロ装置を
小形とする目的からタンク容器2を小型にするた
めにジヤイロ球1とタンク容器2との間隙が狭く
制約されるとともに緯度誤差が発生しないように
方位追従装置にジヤイロ傾斜信号を微分する回路
が含まれているためである。すなわち起動時にた
またまジヤイロ球1の傾斜が大きく、ジヤイロ球
1がタンク容器2に接触している状態でジヤイロ
装置が起動されると、ジヤイロ傾斜信号は一定で
変化しないために微分された出力信号は零とな
り、ジヤイロ球1の傾斜を復元するトルクが発生
しない。従つてジヤイロロータのスピン軸の起立
が不可能になるという問題があつた。
However, in such conventional gyro devices, a problem sometimes arises in that the spin shaft becomes unstable when starting up. This is because the gap between the gyro ball 1 and the tank container 2 is restricted to be narrow in order to make the gyro device compact and the tank container 2 is small. This is because it includes a differentiating circuit. That is, if the gyroscope device is started with the gyroscope 1 accidentally having a large inclination and in contact with the tank container 2 at the time of startup, the gyroscope inclination signal is constant and does not change, so the differentiated output signal will be The torque becomes zero, and no torque is generated to restore the tilt of the gyro ball 1. Therefore, there was a problem in that the spin shaft of the gyro rotor could not be erected.

本発明は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、ジヤイロロータのスピン軸の傾
斜量、すなわち偏位検出器にて検出されるジヤ
イロ傾斜信号が所定値以上に大きくなつたならば
方位追従装置の緯度誤差修正用の微分回路を操作
し、微分動作を停止させるような起立安定手段を
備えることにより上記の問題点を解決することを
目的とする。
The present invention has been made by focusing on such conventional problems, and it is a problem in which the amount of inclination of the spin axis of the gyro rotor, that is, the gyro inclination signal detected by the deflection detector 6 becomes larger than a predetermined value. Therefore, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems by providing a standing stabilizing means that operates the differential circuit for correcting the latitude error of the azimuth tracking device and stops the differential operation.

本発明のジヤイロ装置においては、その起動時
にジヤイロ球の傾斜が大きく、タンク容器に接触
しているような状態にあつても、この傾斜によつ
て発生する所定値以上に大きいジヤイロ傾斜信号
は微分回路を通過するが、起立安定手段が働い
て、例えば微分回路を短絡するので微分されるこ
となく単に増巾されるから、ダイピングトルクと
してはジヤイロ傾斜信号に比例したトルクをジヤ
イロ球に与えることができる。従つてジヤイロ球
は大きな傾斜復元力によりタンク容器から離脱し
て指北運動を継続することができる。やがて指北
運動が進行してジヤイロ傾斜信号が減少し、上記
所定値以下になると再び微分回路が開放されてジ
ヤイロ傾斜信号は微分され、ダンピングトルクは
微分動作により作用し、ジヤイロ球は緯度誤差を
残さない静定に向う。このようにしてジヤイロ装
置は安定な起動動作を行うことができる。
In the gyro device of the present invention, even if the gyro ball has a large inclination at the time of activation and is in contact with the tank container, the gyro inclination signal that is larger than a predetermined value caused by this inclination is differentiated. It passes through the circuit, but the standing stabilizing means works, for example, by short-circuiting the differential circuit, so that it is simply amplified without being differentiated.As a dipping torque, a torque proportional to the gyroscope inclination signal should be applied to the gyroscope. I can do it. Therefore, the gyroscope can detach from the tank container due to the large tilting restoring force and continue its pointing north motion. Eventually, as the pointing north movement progresses, the gyro tilt signal decreases, and when it becomes below the predetermined value, the differential circuit is opened again, the gyro tilt signal is differentiated, the damping torque is applied by the differential operation, and the gyro ball corrects the latitude error. Heading towards a static setting that leaves no trace behind. In this way, the gyro device can perform a stable starting operation.

以下図面に基づき詳細な説明を行う。第1図は
従来のジヤイロ装置の一部を示す略線図である。
第1図に於て、1はその内部に高速にて回転する
ジヤイロロータを内蔵するジヤイロ球で液密構造
である。2はジヤイロ球1を包囲するタンク容
器、3はジヤイロ球1を支持するけん吊線で、そ
の上端をタンク容器2に、下端をジヤイロ球1に
それぞれ固定する。4N,4S及び5N,5Sは
夫々無接触で偏位した角度を検出する偏位検出装
の一次側及び2次側のコイルで、一次側コイ
ル4Nおよび4Sは例えばジヤイロ球1の表面
で、ジヤイロロータのスピン軸の延長との交点す
なわちジヤイロ球の北及び南側にそれぞれ設置さ
れる。一方二次側コイル5N,5Sはタンク容器
2の内側で一次側コイル4N,4Sに対応した位
置に設置され、3組の差動的に巻かれたコイルよ
りなりそれぞれ水平誤差信号、方位誤差信号およ
びジヤイロ傾斜信号を検出できるように配置され
る。7は高粘性のダンピングオイル、例えばシリ
コンオイルが利用される液体でタンク容器2に充
填される。タンク容器2の赤道上スピン軸と直交
する東西位置に一対の水平軸8,8′の一端を取
り付け、それ等の他端を水平環12の対応する位
置に設けた軸受13,13′に回動的に嵌合する。
10は水平追従用サーボモータで、これを水平環
12に取付ける。一方の水平軸8に水平歯車9を
取付け、これをサーボモータ10の回転軸に取付
けた水平ピニオン11と噛合はせる。水平環12
の水平軸の軸受13,13′と直交する位置にジ
ンバル軸14,14′をそれぞれ取付け、これら
を追従環16の対応する位置に取付け、ジンバル
軸軸受15,15′にそれぞれ回動的に嵌合する。
追従環16の上下に追従軸17,17′を取付け、
これらの遊端部を盤器24の対応する位置に設け
た追従軸軸受25,25′に回動的に嵌合する。
方位歯車21を一方の追従軸17に取付ける。1
9は盤器24に取付けた方位追従用サーボモータ
20はその回転軸に取付けた方位ピニオンでこれ
は方位歯車21と噛合せる。22はコンパスカー
ドで、これを追従軸17′に取付ける。23は盤
器24の上面に於てコンパスカード22と対応す
るように取付けた基線板で、その中央に引かれた
基線26と、コンパスカード22とにより、この
ジヤイロ装置を装備した航行体の針路が読みとら
れる。第1図においては省略したが偏位検出器6
と水平追従用サーボモータ10との間に水平環1
2に固着される水平軸サーボアンプが設けられ、
これらが水平追従装置を形成する。同様に偏位検
出装置6と方位追従用サーボモータ19との間に
盤器24に固着される方位軸サーボアンプが設け
られ、これらが方位追従装置を形成する。
A detailed explanation will be given below based on the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a part of a conventional gyro device.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gyroscope having a liquid-tight structure and containing a gyroscope rotor that rotates at high speed. Reference numeral 2 denotes a tank container surrounding the gyroscope 1, and numeral 3 denotes a suspension line for supporting the gyroscope 1, the upper end of which is fixed to the tank container 2, and the lower end fixed to the gyroscope 1, respectively. 4N, 4S and 5N, 5S are the primary and secondary coils of the deflection detection device 6 , respectively, which detect the deflected angle without contact, and the primary coils 4N and 4S are, for example, the surface of the gyroscope 1, They are installed at the intersection with the extension of the spin axis of the gyro rotor, that is, on the north and south sides of the gyro sphere, respectively. On the other hand, the secondary coils 5N and 5S are installed inside the tank container 2 at positions corresponding to the primary coils 4N and 4S, and are composed of three sets of differentially wound coils, and each signal a horizontal error signal and a direction error signal. and a gyro tilt signal. 7 fills the tank container 2 with a liquid such as high viscosity damping oil, such as silicone oil. One end of a pair of horizontal shafts 8, 8' is attached to the east and west positions perpendicular to the equatorial spin axis of the tank container 2, and the other ends of these shafts are rotated by bearings 13, 13' provided at corresponding positions of the horizontal ring 12. Dynamically mate.
10 is a horizontal tracking servo motor, which is attached to the horizontal ring 12. A horizontal gear 9 is attached to one horizontal shaft 8, and is meshed with a horizontal pinion 11 attached to the rotating shaft of a servo motor 10. horizontal ring 12
The gimbal shafts 14 and 14' are respectively installed at positions perpendicular to the horizontal shaft bearings 13 and 13', and these are installed at corresponding positions on the follower ring 16, and rotatably fitted into the gimbal shaft bearings 15 and 15', respectively. match.
Follower shafts 17 and 17' are installed above and below the follower ring 16,
These free ends are rotatably fitted into follower shaft bearings 25, 25' provided at corresponding positions on the panel 24.
A direction gear 21 is attached to one of the following shafts 17. 1
Reference numeral 9 denotes an azimuth following servo motor 20 attached to the board 24, and an azimuth pinion attached to its rotating shaft, which meshes with the azimuth gear 21. 22 is a compass card, which is attached to the follower shaft 17'. Reference numeral 23 denotes a base plate attached to the upper surface of the board 24 so as to correspond to the compass card 22. A base line 26 drawn in the center of the base plate 23 and the compass card 22 determine the course of the navigation vehicle equipped with this gyro device. is read. Although omitted in Fig. 1, the deviation detector 6
A horizontal ring 1 is installed between the horizontal tracking servo motor 10 and the
A horizontal axis servo amplifier fixed to 2 is provided,
These form the horizontal tracking device. Similarly, an azimuth axis servo amplifier fixed to the board 24 is provided between the deviation detection device 6 and the azimuth tracking servo motor 19, and these form the azimuth tracking device.

第2図は従来装置のジヤイロ球1の動作を説明
する略線図である。第2図はタンク容器2以内を
略線的に示したもので、ジヤイロ球1内のジヤイ
ロロータのスピン軸の指北端A側(ジヤイロ球1
の上にある)が水平面H−H′に対して角度θだ
け上昇している場合である。ここで、ジヤイロ球
1の重心O1、けん吊線3とジヤイロ球1との結
合点をQ、けん吊線3とタンク容器2との結合点
をP、タンク容器2の中心をO2とし、ジヤイロ
球1内のジヤイロロータのスピン軸が水平(θ=
0)の時、O1とO2は一致しているものとする。
又Aを指北端、BをAと180度ずれたジヤイロ球
1上の点とし、A′,B′をA,Bに対応するタン
ク容器2の点とする。さてけん吊線3は実際には
曲げ剛性がある為に、同図点線の如き撓み曲線を
呈するので、タンク容器2に対するジヤイロ球1
の軸方向移動量ξ(O2からO1の距離)は極くわず
か減少する筈であるが実用的な設計ではこの影響
が極めて小さく、ここでは一応けん吊線3は完全
に可撓性のものとして説明を進める。サーボ系
(水平および方位追従装置)の作用で、タンク容
器2上の点A′,B′と、ジヤイロ球1上の点A,
Bとは常に直線上にあるようにされるので、タン
ク容器2もジヤイロ球1と同様θ度だけ水平面H
−H′に対して傾斜する。今外部の加速度がない
ものとすれば、ジヤイロ球1のスピン軸方向には
何等外力が作用してないので、けん吊線3は鉛直
線に一致する。けん吊線3の張力をTとし、ジヤ
イロ球1のダンピングオイルである液体7による
浮力を除いた残留重量をmgとすれば、けん吊線3
の張力Tが点O1のまわりに M=T・rsinθ=mg・rsinθ≒mg・rθ なるモーメントMを作り、これがジヤイロ球1の
トルクとして、その水平軸(O1を通つて紙面に
直角)のまわりに加わることになる。またここで
はrは第2図のジヤイロ球1の重心O1とけん吊
線3とジヤイロ球1との結合点Qとの間の距離で
ある。このようにしてスピン軸の水平面に対する
傾斜に比例したトルクをジヤイロ球1の水平軸の
まわりに加えることが出来る。これがジヤイロ球
1の指北運動の要因である。ジヤイロ球1の慣性
と地球の重力に基づくトルクによつて発生するプ
レセツシヨンと地球の回転に基づくスピン軸の水
平面に対する傾斜によつてジヤイロ球1は指北運
動を起す。更にこのジヤイロ球1の指北運動を減
衰させるダイピングトルクの加え方を第2図によ
つて説明する。第1図において示したように第2
図に偏位検出装置の一次側コイル4N,4Sを
点AとBの位置に、二次側コイル5N,5Sを点
A′とB′の位置に備える。この偏位検出装置6は
三組の差動コイルからなりジヤイロ球1とタンク
容器2との相対角変位を検出する。二次側コイル
5の第1コイルは水平軸まわりの相対角変位を水
平誤差信号として検出し、第2コイルに垂直軸
(方位軸)まわりの相対角変位を方位誤差信号と
して検出し、第3コイルはジヤイロロータのスピ
ン軸方向の相対角変位をジヤイロ傾斜信号として
検出する。水平ならびに方位誤差信号はそれぞれ
水平軸ならびに方位軸アンプで増巾されて水平追
従用ならびに方位追従用サーボモータ10と19
に入力し、タンク容器2を常にジヤイロ球1に追
従させて、水平軸及び垂直軸(方位軸)回りの相
対角変位を零に保つている。ジヤイロ球が傾斜
し、それにタンク容器2が追従して傾斜すると、
けん吊線3が常に鉛直になる性質があるため、ジ
ヤイロ球1は第2図に示すようにタンク容器2の
中心にはとどまれず、傾斜の低い方に移動する。
この移動距離はジヤイロロータのスピン軸の傾斜
角度θに比例するため、二次側コイル5の第3の
コイルによつて検出されるジヤイロ傾斜信号によ
つて上記移動距離xを知ることができる。第2図
で点O1とO2との距離がxでけん吊線3の長さを
aとすれば x=a・sinθ≒aθとなる。そこでこのようなジ
ヤイロ傾斜信号を方位追従装置に与えてジヤイロ
球1とタンク容器2の間の追従誤差を作り出す。
つまり、けん吊線3が捩じられる。このけん吊線
3を捩ることによりジヤイロ球1に垂直軸回りの
トルクを与え、ジヤイロ装置の指北運動にダンピ
ングを与えるのである。しかし単にジヤイロ傾斜
信号に比例した垂直軸トルクで指北運動を減衰さ
せると緯度誤差が残ることは周知のとおりであ
る。従つてこのジヤイロ装置は独特の技術を利用
している。すなわちジヤイロ傾斜信号を微分して
傾斜速度信号とし、更に、これに一次遅れ特性を
もたせ、この遅れた傾斜速度信号に比例するトル
クを垂直軸回りに加えてダンピングトルクとして
いる。このことにより緯度誤差の無い静定が行れ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operation of the gyroscope 1 of the conventional device. Figure 2 schematically shows the inside of the tank container 2, and shows the north end A side of the spin axis of the gyro rotor in the gyro sphere 1 (the gyro sphere 1).
) is raised by an angle θ with respect to the horizontal plane H-H'. Here, the center of gravity of the gyroscope 1 is O 1 , the connection point between the suspension line 3 and the gyroscope 1 is Q, the connection point between the suspension line 3 and the tank vessel 2 is P, the center of the tank vessel 2 is O 2 , and the gyroscope The spin axis of the gyro rotor in sphere 1 is horizontal (θ=
0), it is assumed that O 1 and O 2 match.
Also, let A be the north end of the finger, B be a point on the gyroscope 1 that is 180 degrees off from A, and A' and B' be the points on the tank container 2 that correspond to A and B. Now, since the suspension wire 3 actually has bending rigidity, it exhibits a bending curve as shown by the dotted line in the same figure.
The amount of axial movement ξ (distance from O 2 to O 1 ) should decrease very slightly, but in a practical design this effect is extremely small, and here the suspension wire 3 is completely flexible. The explanation will proceed as follows. Due to the action of the servo system (horizontal and azimuth tracking device), points A' and B' on the tank container 2 and points A and B on the gyroscope 1 are
B is always on a straight line, so the tank container 2 is also parallel to the horizontal plane H by θ degrees, similar to the gyroscope 1.
−H′. Assuming that there is no external acceleration, no external force is acting on the spin axis direction of the gyro ball 1, so the suspension line 3 coincides with the vertical line. If the tension of the suspension line 3 is T, and the residual weight after removing the buoyant force due to the liquid 7, which is the damping oil of the gyroscope 1, is mg, then the suspension line 3 is
The tension T creates a moment M around the point O1 such that M=T・rsinθ=mg・rsinθ≒mg・rθ, and this is the torque of the gyroscope 1 on its horizontal axis (perpendicular to the plane of the paper through O1 ) will be added to the surroundings. Here, r is the distance between the center of gravity O1 of the gyroscope 1 in FIG. 2 and the connection point Q between the suspension line 3 and the gyroscope 1. In this way, a torque proportional to the inclination of the spin axis with respect to the horizontal plane can be applied around the horizontal axis of the gyro ball 1. This is the cause of the pointing north movement of the gyroscope 1. The gyroscope 1 causes a pointing north motion due to the preset generated by the inertia of the gyroscope 1 and the torque based on the earth's gravity, and the inclination of the spin axis with respect to the horizontal plane based on the rotation of the earth. Furthermore, how to apply a dipping torque to attenuate the pointing north motion of the gyro ball 1 will be explained with reference to FIG. As shown in Figure 1, the second
In the figure, the primary coils 4N and 4S of the deflection detection device 6 are placed at points A and B, and the secondary coils 5N and 5S are placed at points A and B.
Prepare for positions A′ and B′. This displacement detection device 6 is composed of three sets of differential coils and detects the relative angular displacement between the gyro ball 1 and the tank container 2. The first coil of the secondary coil 5 detects the relative angular displacement around the horizontal axis as a horizontal error signal, the second coil detects the relative angular displacement around the vertical axis (azimuth axis) as an azimuth error signal, and the third coil detects the relative angular displacement around the vertical axis (azimuth axis) as an azimuth error signal. The coil detects the relative angular displacement of the gyro rotor in the spin axis direction as a gyro tilt signal. The horizontal and azimuth error signals are amplified by the horizontal axis and azimuth axis amplifiers, respectively, and are sent to the horizontal tracking and azimuth tracking servo motors 10 and 19.
The tank container 2 is always made to follow the gyroscope 1, and the relative angular displacement around the horizontal axis and the vertical axis (azimuth axis) is kept at zero. When the gyroscope tilts and the tank container 2 follows it and tilts,
Since the suspension line 3 has the property of always being vertical, the gyroscope 1 does not stay at the center of the tank container 2 as shown in FIG. 2, but moves toward a lower slope.
Since this moving distance is proportional to the inclination angle θ of the spin axis of the gyro rotor, the moving distance x can be known from the gyro inclination signal detected by the third coil of the secondary coil 5. In Figure 2, if the distance between points O 1 and O 2 is x and the length of the suspension line 3 is a, then x = a・sinθ≒aθ. Therefore, such a gyroscope inclination signal is given to the azimuth tracking device to create a tracking error between the gyroscope 1 and the tank container 2.
In other words, the suspension wire 3 is twisted. By twisting the suspension wire 3, a torque is applied to the gyro ball 1 about the vertical axis, thereby damping the northward motion of the gyro device. However, it is well known that if the pointing north motion is simply damped by a vertical axis torque proportional to the gyroscope inclination signal, a latitude error will remain. Therefore, this gyroscope device utilizes a unique technology. That is, the gyro tilt signal is differentiated to obtain a tilt speed signal, which is further given a first-order lag characteristic, and a torque proportional to this delayed tilt speed signal is added around the vertical axis to form a damping torque. This allows static determination without latitude errors.

第3図は従来装置の方位追従装置のブロツク線
図である。第3図は偏位検出装置と方位追従用
サーボモータ19との間に方位軸サーボアンプ3
0が設けられたものである。28と29とは偏位
検出装置の二次側コイル5の第2と第3のコイ
ルで方位誤差信号とジヤイロ傾斜信号とをそれぞ
れ検出する。方位誤差信号とジヤイロ傾斜信号と
は方位信号系と傾斜信号系に分れて方位軸サーボ
アンプ30のプリアンプ31と32にそれぞれ入
力する。各信号はそれぞれプリアンプ31と32
によつて波形整形、増巾され、傾斜信号系には、
このプリアンプにゲイン調整機能をもたせ、ジヤ
イロのダンピング調整としている。方位信号系で
はプリアンプ32の出力は両波デモジユレータを
形成するデモジユレータ34ならびに逆相にする
ための増巾器35とデモジユレータ36に入力
し、傾斜信号系ではプリアンプ31の出力は後段
に十分増巾可能なフイルタがあるため半波のデモ
ジユレータ33に入力し、それぞれ交流を直流に
変換する。デモジユレータ33の直流出力はKA
フイルタ37に入力する。KAフイルタ37は
20μFのコンデンサーC1と100MΩの抵抗器R1
による2000秒余の微分時定数をもつ微分回路とフ
イルタから形成されるアンプである。KAフイル
タ37の傾斜信号系出力とデモジユレータ34と
36の方位信号系出力は加算されて加算アンプ3
8に入力する。加算アンプ38の出力はモジユレ
ータ39に入力して交流に変換され、その出力は
ゲイン調整器を経てサーボパワーアンプ40に入
力する。サーボパワーアンプ40は方位追従用サ
ーボモータ19を駆動し、このモータはギヤ21
を介して係合している追従環16を回動しジヤイ
ロ球1に対して方位追従動作を行うとともに、上
逆のジヤイロ傾斜信号を微分し、更に一次遅れ特
性をもたせるようにしたKAフイルター37の出
力信号に比例したダンピングトルクをジヤイロ球
1の垂直軸回りに加えている。
FIG. 3 is a block diagram of a conventional orientation tracking device. FIG. 3 shows an azimuth axis servo amplifier 3 between the deviation detection device 6 and the azimuth tracking servo motor 19.
0 is set. Reference numerals 28 and 29 are the second and third coils of the secondary coil 5 of the deflection detecting device 6 , which respectively detect the azimuth error signal and the gyro tilt signal. The azimuth error signal and the gyro tilt signal are divided into a azimuth signal system and a tilt signal system and input to preamplifiers 31 and 32 of the azimuth axis servo amplifier 30, respectively. Each signal is preamplified by 31 and 32 respectively.
The waveform is shaped and amplified by
This preamplifier has a gain adjustment function and is used to adjust the damping of the dial. In the azimuth signal system, the output of the preamplifier 32 is input to a demodulator 34 forming a double-wave demodulator, as well as an amplifier 35 and a demodulator 36 for reverse phase, and in the slope signal system, the output of the preamplifier 31 can be sufficiently amplified in the subsequent stage. Since there is a filter, the signal is input to a half-wave demodulator 33, which converts alternating current to direct current. The DC output of demodulator 33 is KA
input to filter 37; KA filter 37 is
20μF capacitor C1 and 100MΩ resistor R1
This amplifier is formed from a differential circuit and a filter with a differential time constant of over 2000 seconds. The slope signal system output of the KA filter 37 and the azimuth signal system output of the demodulators 34 and 36 are added and sent to the summing amplifier 3.
Enter 8. The output of the summing amplifier 38 is input to a modulator 39 and converted into alternating current, and the output is input to a servo power amplifier 40 via a gain adjuster. The servo power amplifier 40 drives the azimuth tracking servo motor 19, which is driven by the gear 21.
A KA filter 37 rotates the follower ring 16 that is engaged with the gyro ball 1 to perform an azimuth tracking operation with respect to the gyro ball 1, and also differentiates the upside-down gyro tilt signal to give it a first-order lag characteristic. A damping torque proportional to the output signal of is applied around the vertical axis of the gyro ball 1.

第4図は本発明のジヤイロ装置に利用される方
位追従装置の起立安定手段の一実施例を示す回路
図である。本発明のジヤイロ装置は第1図および
第2図に示す従来装置の構造および動作に関して
全く同一であるので説明は省略する。また本発明
のジヤイロ装置の方位追従装置はKAフイルター
37を制御する起立安定手段を示す起立安定回路
41以外は従来装置と同一であるから図示を省略
し、第3図の相互に関連する一部と起立安定回路
41の回路図を第4図に示す。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the standing stabilizing means of the direction tracking device used in the gyro device of the present invention. Since the gyro device of the present invention is completely the same in structure and operation as the conventional device shown in FIGS. 1 and 2, the explanation thereof will be omitted. Further, since the azimuth tracking device of the gyro device of the present invention is the same as the conventional device except for the standing stabilizing circuit 41 indicating standing stabilizing means for controlling the KA filter 37, illustration thereof is omitted, and some mutually related parts shown in FIG. A circuit diagram of the standing stability circuit 41 is shown in FIG.

第4図で入力端子Dにはジヤイロ傾斜信号が入
力し、プリアンプ31にて波形整形および増巾さ
れ出力が調整され、半波のデモジユレータ33に
入力し、交流を直流に変換する、デモジユレータ
33の直流出力はコンデンサーC1と抵抗器R1
による微分回路を含むKAフイルタ37に入力
し、その出力は出力端子Eに出力する。以上は既
に説明した通りである。
In FIG. 4, a gyro tilt signal is input to the input terminal D, the waveform is shaped and amplified by the preamplifier 31, the output is adjusted, and the signal is input to the half-wave demodulator 33, which converts alternating current into direct current. DC output is capacitor C1 and resistor R1
The signal is input to a KA filter 37 including a differentiator circuit, and its output is output to an output terminal E. The above is as already explained.

起立安定回路41は交流入力を直流に変換する
デモジユレータ49と、増巾器42と、増巾器4
2の出力である脈流を平滑する増巾器43と、増
巾器43の正又は負の出力電圧を入力抵抗器R3
を介して入力し所定値と比較し所通値以上のとき
は負又は正の出力電圧を出力し、出力側のトラン
ジスタ46あるいは45を駆動し、その出力でリ
レー47を駆動し、KAフイルタ37のコンデン
サーC1に並列に挿入されたスイツチ48を閉止
する作用を行う比較器44とからなる。この比較
器44においてはその一の入力端子は+15Vと−
15Vの電源からそれぞれ抵抗器R2を介して直流
を供給されるブリツジ形に配置される4個のダイ
オードの零電位点に接続され他の零電位点は比較
器44の出力端子に接続される。デモジユレータ
49はデモジユレータ33と同時にFET(電界降
下トランジスタ)からなり、直流の増巾器42と
変調形直流増巾器を形成する。またFETは一般
のトランンジスタに比べドリフト又はオフセツト
が非常に少ないので優秀なスイツチ特性をもつチ
ヨツパーとして利用される。端子Fから交流電源
に同期した信号をデモジユレータ49のゲイトに
入力すると同期整流作用によつて交流を直流に変
換することができる。比較器44は入力電圧が所
定値±α間においては出力電圧は零を示し、入力
電圧が負の方向に所定値−αを越えるときは正の
出力電圧を示し、入力電圧が正の方向に所定値+
αを越るときは負の出力電圧を示すような動作を
する。所定値±αの絶対値|α|は次式で示され
る。|α|=R3/R2×15V入力端子Dには極性をも つジヤイロ傾斜信号が入力する故、その何れに対
しても所定値の絶対値|α|に対応する必要があ
るためにこのような比較器44が必要である。す
なわち所定値−αより大きい負の入力電圧が入力
すると比較器44の出力電圧は正となり、トラン
ジスタ46を駆動し、リレー47においても電流
は接地に向つて流れ、リレー47は作動してスイ
ツチ48を閉止し、コンデンサーC1を短絡す
る。比較器44への入力電圧が所定値−αより小
さい負の値になると出力電圧は零となりトランジ
スタ46のベース電流は断となり、リレー47は
作動せずスチツチ48に開放される。入力電圧が
正の場合も全く同様にトランジスタ45を駆動す
ることになるが説明は省略する。リレー47のコ
イルに並列に備えられるゼナーダイオードはリレ
ー47を過電圧から保護するものである。
The standing stability circuit 41 includes a demodulator 49 that converts AC input into DC, an amplifier 42, and an amplifier 4.
An amplifier 43 smoothes the pulsating flow that is the output of the amplifier 43, and inputs the positive or negative output voltage of the amplifier 43 to an input resistor R3.
It is inputted through the input terminal and compared with a predetermined value, and when it is equal to or higher than the specified value, it outputs a negative or positive output voltage, drives the transistor 46 or 45 on the output side, drives the relay 47 with the output, and connects the KA filter 37. The comparator 44 has the function of closing a switch 48 inserted in parallel with the capacitor C1. In this comparator 44, one input terminal is +15V and -
It is connected to the zero potential points of four diodes arranged in a bridge shape, each supplied with direct current from a 15V power supply via a resistor R2, and the other zero potential points are connected to the output terminal of a comparator 44. The demodulator 49 is made of an FET (field drop transistor) at the same time as the demodulator 33, and forms a modulation type DC amplifier with the DC amplifier 42. Furthermore, FETs have very little drift or offset compared to general transistors, so they are used as choppers with excellent switching characteristics. When a signal synchronized with the AC power source is inputted from the terminal F to the gate of the demodulator 49, the AC can be converted into DC by synchronous rectification. The comparator 44 shows zero output voltage when the input voltage is within a predetermined value ±α, and shows a positive output voltage when the input voltage exceeds the predetermined value −α in the negative direction; Predetermined value +
When it exceeds α, the output voltage behaves to show a negative output voltage. The absolute value |α| of the predetermined value ±α is expressed by the following equation. |α| = R3/R2 A comparator 44 is required. That is, when a negative input voltage larger than the predetermined value -α is input, the output voltage of the comparator 44 becomes positive, driving the transistor 46, and the current also flows to the ground in the relay 47, so that the relay 47 is activated and the switch 48 is turned on. is closed and capacitor C1 is shorted. When the input voltage to the comparator 44 becomes a negative value smaller than the predetermined value -α, the output voltage becomes zero, the base current of the transistor 46 is cut off, and the relay 47 is not operated and is opened to the switch 48. Even when the input voltage is positive, the transistor 45 is driven in exactly the same way, but the explanation will be omitted. A Zener diode provided in parallel with the coil of the relay 47 protects the relay 47 from overvoltage.

このように起動安定回路41は本発明のジヤイ
ロ装置がその起動時にジヤイロ球1の傾斜が大き
く、タンク容器2に接触しているような状態にあ
つて、この傾斜によつて発生する所定値の絶対値
|α|以上に大きいジヤイロ傾斜信号が微分回路
であるコンデンサーC1と抵抗器R1を含むKA
フイルター37を通過するとき、コンデンサーC
1をスイツチ48の閉止によつて短絡するので、
微分されてジヤイロ傾斜信号が零になることがな
く、KAフイルター37は単なる増巾器として作
用する故に、このジヤイロ傾斜信号に比例したト
ルクをジヤイロ球1に与えることができる。従つ
てジヤイロ球1は大きな傾斜復元力によつてタン
ク容器2から離脱して指北運動を継続することが
できる。次にやがて指北運動が進行してジヤイロ
傾斜信号が減少し、所定値の絶対値|α|以下に
なると、起動安定回路41は比較器44の出力電
圧を零としリレー47の作動を停止し、スイツチ
48を開放させる故、コンデンサーC1の短絡は
開放となり、ジヤイロ傾斜信号は微分され、ダン
ピングトルクが作用し、ジヤイロ球1はタンク容
器2と共に緯度誤差を残さない静定に向う。この
ようにして本発明のジヤイロ装置は安定な起動動
作を行うことができる。
In this way, the starting stabilizing circuit 41 is configured to control the predetermined value generated by this inclination when the gyro device of the present invention is in a state where the gyro ball 1 has a large inclination and is in contact with the tank container 2. A gyroscope slope signal larger than the absolute value |α| is a differentiating circuit that includes capacitor C1 and resistor R1.
When passing through filter 37, condenser C
1 is short-circuited by closing the switch 48, so
Since the gyro tilt signal does not become zero due to differentiation and the KA filter 37 acts as a mere amplifier, it is possible to apply a torque proportional to the gyro tilt signal to the gyro ball 1. Therefore, the gyroscope 1 can be detached from the tank vessel 2 due to the large tilting restoring force and continue its pointing motion. Next, as the pointing north movement progresses and the gyroscope inclination signal decreases and becomes less than the predetermined absolute value |α|, the start stabilizing circuit 41 makes the output voltage of the comparator 44 zero and stops the operation of the relay 47. Since the switch 48 is opened, the short circuit of the capacitor C1 is opened, the gyroscope inclination signal is differentiated, a damping torque is applied, and the gyroscope 1 and the tank container 2 move toward static position without leaving any latitude error. In this way, the gyro device of the present invention can perform a stable starting operation.

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

第1図は従来のジヤイロ装置の一部を示す略線
図、第2図は従来のジヤイロ球1の動作を説明す
る略線図、第3図は従来のジヤイロ装置の方位追
従装置のブロツク線図、第4図は本発明のジヤイ
ロ装置における方位追従装置の起立安定手段の一
実施例を示す回路図である。 1……ジヤイロ球、2……タンク容器、3……
けん吊線、4……1次側コイル、……偏位検出
装置、5……2次側コイル、7……液体、8……
水平軸、9……水平歯車、10……水平追従用サ
ーボモータ、11……水平ピニオン、12……水
平環、13と13′……軸受、14と14′……ジ
ンバル軸、15と15′……ジンバル軸軸受、1
6……追従環、17と17′……追従軸、19…
…方位追従用サーボモータ、20……方位ピニオ
ン、21……方位歯車、22……コンパスカー
ド、23……基線板、24……盤器、25と2
5′……追従軸軸受、26……基線、28と29
……コイル、30……方位軸サーボアンプ、31
と32……プリアンプ、33と34と36と49
……デモジユレータ、35と42と43……増巾
器、37……KAフイルタ、38……加算アン
プ、39……モジユレータ、40……サーボパワ
ーアンプ、41……起立安定回路、44……比較
器、45と46……トランジスタ、47……リレ
ー、48……スイツチ。
Fig. 1 is a schematic diagram showing a part of a conventional gyro device, Fig. 2 is a schematic diagram illustrating the operation of a conventional gyro ball 1, and Fig. 3 is a block diagram of a direction tracking device of a conventional gyro device. 4 are circuit diagrams showing an embodiment of the standing stabilizing means of the direction tracking device in the gyro device of the present invention. 1... Gyro ball, 2... Tank container, 3...
Suspension wire, 4...Primary coil, 6 ...Displacement detection device, 5...Secondary coil, 7...Liquid, 8...
Horizontal axis, 9...Horizontal gear, 10...Horizontal tracking servo motor, 11...Horizontal pinion, 12...Horizontal ring, 13 and 13'...Bearing, 14 and 14'...Gimbal axis, 15 and 15 '...Gimbal shaft bearing, 1
6...Following ring, 17 and 17'...Following shaft, 19...
... Direction tracking servo motor, 20 ... Direction pinion, 21 ... Direction gear, 22 ... Compass card, 23 ... Base board, 24 ... Panel, 25 and 2
5'...Following shaft bearing, 26...Base line, 28 and 29
...Coil, 30 ...Azimuth axis servo amplifier, 31
and 32...preamplifier, 33, 34, 36, and 49
... Demodulator, 35, 42 and 43 ... Amplifier, 37 ... KA filter, 38 ... Addition amplifier, 39 ... Modulator, 40 ... Servo power amplifier, 41 ... Standing stability circuit, 44 ... Comparison equipment, 45 and 46...transistor, 47...relay, 48...switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 スピン軸を略々水平にしたジヤイロロータを
液体密に収めるジヤイロ球と、このジヤイロ球を
けん吊線で液体中に吊り下げるタンク容器と、こ
のタンク容器を支持する水平環と、上記ジヤイロ
球を3軸の自由度を有するようにこの水平環を支
持する追従環と、上記ジヤイロ球の外側に設けら
れる一次側コイルとこれに対向して上記タンク容
器の内側に設けられる二次側の三組の差動コイル
とからなる偏位検出装置と、この偏位検出装置の
第1コイルからの水平誤差信号を得て上記ジヤイ
ロ球の水平軸まわりの動きに対して上記タンク容
器を追従させ、上記水平環に固着される水平追従
装置と、上記偏位検出装置の第2および第3コイ
ルからの方位誤差信号およびジヤイロ傾斜信号を
得て上記ジヤイロ球の垂直軸まわりの動きに対し
て上記追従環を追従させると共に上記ジヤイロ球
にダンピングトルクを与える方位追従装置と、こ
の方位追従装置を保持するとともに上記追従環を
回転自在に支持する盤器とを具備するジヤイロ装
置において、このジヤイロ装置の起動を安定に行
うために上記ジヤイロ傾斜信号の所定値以上にお
いて上記方位追従装置の微分動作を停止させるよ
うにした起立安定手段を設けることを特徴とする
ジヤイロ装置。
1. A gyroscope that liquid-tightly houses a gyroscope rotor with its spin axis approximately horizontal, a tank container in which the gyroscope is suspended in the liquid by a suspension line, a horizontal ring that supports this tank container, and A follower ring that supports this horizontal ring so as to have an axial degree of freedom, a primary coil provided outside the gyroscope, and a secondary coil provided oppositely inside the tank container. A horizontal error signal is obtained from a first coil of the deflection detecting device, and the tank container is made to follow the movement of the gyroscope around the horizontal axis. A horizontal tracking device fixed to the ring and a direction error signal and a gyroscope inclination signal from the second and third coils of the deflection detecting device are obtained to control the tracking ring with respect to the movement of the gyroscope around the vertical axis. In a gyroscope device comprising an azimuth following device that causes the gyroscope to follow the gyroscope and applies damping torque to the gyroscope ball, and a board that holds the azimuth follower device and rotatably supports the follower ring, the starting of the gyroscope device is stabilized. A gyro device, characterized in that it is provided with an upright stabilizing means configured to stop the differential operation of the azimuth tracking device when the azimuth tilt signal exceeds a predetermined value.
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