JPS5861405A - ジヤイロスコ−プのサスペンシヨン - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はジャイロスコープに関するものであり。

更に峰しくいえばリング・レーデ・ジャイロスコープの
サスペンションに関するものである。

〔発明の背景技術とその問題点〕

リング・レーザ・ジャイロ−スコープはその中心に形成
されている空洞の中に、その空洞の長手方向シ゛こ沿っ
てレーザ・ビームを反射するための反射鏡を一般に含む
。ある特定の反射鏡に入射したビームは、その反射鏡の
表面が完全には平らでないために、完全には反射されな
い。それどころかある程度の後方散乱が起る。その後方
散乱のためにジャイロスコープ内の２つのビームの間の
うなり振動数が低慣性回転転入力率において消失をせら
れる。この効果はロック・インと呼ばれているものであ
って、従来から知られているものであり、ジャイロスコ
ープのボデーを回転振動（ディデー）させることによっ
て解決されている。このディデーを行うための手段は、
ジャイロスコープのサスペンションに連結されて、ジャ
イロスコープの、ボデーをサスベ／７ヨンの固有の機械
的共掘振動数で角蚕動させる圧電アクチュエータを含ん
でいた。

そのＩイザーは、慣性空間内でジャイロスコープの実際
の回転Ｖこ型費きせられる。先行技術に６は、ディデー
のない慣性回転−データを回復する九めに櫨々の技術を
用いている。しかし、それは不発明の構成部分ではない
。

リング・レーデ・ジャイロスコープにディデーを起させ
るようにリング・レーザ・ジャイロスコーｔを支持する
ために、何種類かのねじれサスインジョン装置が提案さ
れている。そのうちの１つは、ジャイロスコーｌのメゾ
−がちょうつがいの間にサンドイッチ状にはさ１れるよ
うに、予め荷重をかけられる２個のワゴンホイール形ね
じればねすなわちちょうつがいを利用するものである。

そのようなアセンブリの往能は広い範囲の温度変化を受
けた時に低下する。ちょうつがいの材料とジャイロスコ
ープのメゾ−の材料との熱膨張率と異るため、およびち
ょうつがいとボデーとの間の摩擦が大きいために、付着
／すべりの問題が起る。

その結果として、光路長が不安定に変化し、ジャイロス
コープのドリフト率を変化させる大きな傾斜が生ずる。

更に、゛そのようなちょうつがい構造で光路長が大きく
変化すると、それらの光路長変化を補償するために採用
せねばならない光路長側トランスデユーサの設計が複雑
となるっより新しい先行技術は、リンク・レーデ・ジャ
イロスコープのボデーに実際に採用されている中心穴の
中にワゴンホイーク、の形のねじれちょうつがいをとり
つけるものである。この構造にもそれなりの利点はある
が、ちょうつがいの材料が熱膨張するとジャイロスコー
プのブロックがひずみ。

光路長が変化することが知られている。梃に、ワゴンホ
イール形ねじれちょうつがいは、ジャイロスコープの出
力に誤差を生じさせるｍ変質化に応じて生ずる中だるみ
のような傾斜をノヤイ、、ｃ＋スコーグのブロックが妨
けるようにするのに十分な材（ 料に欠けることがある。

〔発明の概要〕

本発明は、ジャイロスコープの〆ｒ−の中心部分に軸線
方向に設けられた円筒形の穴の中に接合きれた■つのち
ょうつがいを用いる。ちょうつがいとメゾ−の間の接触
力により１ｍｆ￥：錦度範囲におけるちょうつがいの膨
張・収縮に応じて光路長があまり変化しないような条件
が得られる。本発明のねじれちょうつがいは角度をおい
て隔てられる複数の翼部分を有するユそれらの誠部分は
、ちょうつがいを中心としてジャイロスコープがねじれ
運動できるようにするために、全体として半径方向に延
びるスリツＨ−有する。隔てられている複数の弧状セグ
メントが翼部分と穴の向き合う表面との間の間隙を橋絡
し、かつそれらのセグメントはちょうつがいを固定する
ために前記表面に接合される。ちょうつがいの対するセ
グメントを穴の中に正しく位置させるために、ちょうつ
がいの熱膨張による影響は非常に小さくなり、そのため
に温度変化によるボデーのひずみと、光路長の変化とが
禁止される。また、前記サンドイッチ状にｔよさまれる
２つのワゴンホイール形のちょうつがいの代りに中心に
とりつけられる１つのちょうつがいを用いることりこよ
り、動作温度範囲における付着とすべりがなくなる。更
に１本発明のサスペンションは小型であるからジャイロ
スコープの中に十分な材料が存在するようになり、その
ためにジャイロスコープの傾斜に対する安定度が高くな
る。

〔発明の実施例〕

以下、図面をＶ照して本発明の詳細な説明する。

本発明を説明するための基礎づくりのために。

従来のリング・レーザ・ジャイロスコープがホされてい
る第１図をまず参照して説明することにする。リング・
レーザ・ジャイロスコープは三角形のがラスセラミック
・ボデー１０を有する。管状の空洞部６，７．８が三角
形の部分を形成する。それらの三角形部分の中にはヘリ
ウムとネオンのような混合がスが充填される。レーデ空
洞２，３゜４が三角形部分を連結して連続空洞を形成す
る。高反射率の反射鏡１２がジャイロスコープの上の隅
を閉じ、同様な反射鏡１３が右下隅を閉じる。出力反射
鏡１４がジャイロスコープの右下隅を閉じる。半透明＃
２１が出力反射＠１４の一部を構成する。反射＠１４と
２１の組合わせにより、それに入射した光が反射される
とともに、ジャイロスコーｌの右’Ｐｉ部から光を外へ
透過させる。１５Ｕ光検出器である。

第１のアノード１５がジャイロスコープのメガ−１０に
とりつけられる。この第１の１ノードは空洞部６への入
口を有する。第２のアノード１６がボデ−１０に同様に
とりりけらねる。カソード１７が？グー１０の下側縁部
にとりつけられる。カソード１７と対応する空洞部８と
の間に入口がある。アンード電極とカソード電極を電気
的に附勢するとヘリウム−ネオンの混合ガス中にレーザ
作用が起り、相互に連結されている空洞部６，７．８の
中に時計回り（ＣＣ）と逆苛計回り（ＣＣＷ）とのビー
ムが生ず。

る。支柱１９と？デーＩＯとの間に半径方向のねじれち
ょうつがい１８が設けられる。反射鏡１２　、１３　、
１４の表面は完全な平面ではないから、ある１つの反射
鏡に入射した光ビームは隣の空洞部へは完全には反射さ
れず、ある程度の後方散乱が起る。その後方散乱のため
に、低い慣性回転入力速度では２本のビームの間のうな
り振動数が消される。この現象はロック・イン効果と呼
ばれているものであって、以前から知られているもので
ある。このロック・イン効果はジャイロスコープのボデ
ー１０に回転振動（ディザ−）を加えることにより解決
されている。このディデーを行う九めの装置は、ちょう
つがい１８Ｖｃ連結されてメツ’　−１０をその固有の
機械的共蛋振動数で角振動させる圧電アクチュエニタ（
図示せず）を含んでいた。

ディサーバ慣性空間内においてジャイロスコープの実際
の回転に重畳される。したがって、ｆイザーのない慣性
回転データを回復する会費がある。

慣性回転データを回復するためていくつかの技術が開発
されている。

温度変化にもとづく光路長の変化を考慮する際には、ジ
ャイロスコープのボデーの向き合う表面とちょうつがい
の間の接触点は重要である。第２Ａ図を参照して１反射
鏡１２　、１３　、１４を外方へ移動させるように３つ
の接触点ａ、ｂ、ｃが変形力をメゾ−１０へ伝えている
ことがこの図かられかる。

この望ましくない作用は、動作温度上昇のためにちょう
つがいが膨張する一Ｃつれて大きくなる。ｌ友、動作温
度が下ってちょうつがいが収縮すると上記とは逆の現象
が起る。第２８図は、ちょうつがいと、ちょうつがいの
〆ｒ−との間の３つの接触点がａ、ｂ、Ｃで表されてい
る場合において。

ちょうつがいのブロックを通じての変形力伝送を示すも
のである。第２Ｂ図かられかるように、各力ａ、ｂ、ｃ
は第２Ａ図にボす位置示ら約６０度ずらされているっ第
２Ｂ図に示されているような力の分布の結果として、ジ
ャイロスコープの三角形ぎデーの側面が外側へ弓なりに
曲げられるために、反射鏡１２　、１３　、１４は半径
方向内向きへ押される。その結果、ちょうつがいが膨張
した時は光路長は短くなる。動作温度が下ってちょうつ
がいが収縮すると上記とは逆の結果が起る。第２Ｃ図は
。

中央部に設けられているちょうつがいが、膨張している
ちょうつがいからジャイロスコープのボデーへ向かうよ
り一様に分布された力を有する状況を示すものである。

この第２Ｃ図に示す力の分布では、ちょうつがいが膨張
または収縮しても光路長は実質的には変化しない。以下
に詳しく説明するように１本発明により達成されるのは
この力の分布である。

次に第３，４図を参照する。リング・レーザ・ジャイロ
スコープの？デー１０の中央に設けられている軸線方向
の穴ｎの中心部に本発明のねじれちょうつがいＩが位置
させられる。このちょうつがい２Ｄは円筒の中に形成さ
れた・月形の翼部分あ。

２６．２８ヲ含んでいることがわかる。それらの翼部分
は互いに１２０度隔１て対称的に配置される。隣り合う
２つの翼部分の向き合う表面は、円筒内に形成されてい
る弧状セ２メント（９）、　３２　、３４により橋絡さ
れる。それらのセグメントは穴ρとちょうつがいの翼部
分との間の隙間Ｚ橋絡する。翼部分の向き合う表面は中
空の四角形開口部３６　、３８　、４０により分離させ
られる。

翼部分２に一考慮して、穴ρに接触するための表面がち
ょうつがいの頂部と底部に形成されるように、各翼部分
の円筒壁に環状の溝４１が形成される。

翼部分の材料中和全体として半径方向に延びるスリット
４４　、４８が形成される。それらのスリットは、翼部
分と対応する開口部（４０、４６）の間の境界面のすぐ
内側にそれらのスリットヲ形成することにより、ジャイ
ロスコープのボデー１０がちょうつがい２０に対してデ
ィザ−すなわち振動させられている間のちょうつがいの
ねじればね特性が強められる。

このちょうつがいの好適な構造においては、翼部分の材
料中を従来の技術に従って責通させられるＥＤＭ電極（
図示せず）によりスリット４４　、４Ｅｌ形成されるう
翼部分には隣りの弧状セグメント３２に近接して案内穴
４２が形成される。この案内穴４２によりＥＤＭ案内ソ
ールを正しく置くことができるようになる。つり合いの
とれた対称性を保持するために、各翼部分に第２の穴４
６が形成される。この穴はそれ以外の機能は有しない。

開口部（資）のような拡大された各翼部分の中央部に形
成されて。

ちょうつがいが対称的につり合いのとれたやり方でジャ
イロスコープの７１ウジンダ（図示せず）に同定具で固
足されるようにしている。

弧状セグメント３０　、３２　、３４の中央穴ｎに対す
る接触領域の寸法を正しく定め、かつ正しく位置させる
ことにより、第２Ｃ図に示すような等しい力の分布が得
られる。この偏性が満されると１周囲温匿の変化による
ちょうつがいの膨張・収縮による光路長の変化は巖小と
なる。

ちょうつがいの最適な位置は、第３図に示す位置から各
方向へ少しずつ角度位置を変えることにより見出される
。最適位置すなわち零位署が見出されると、ちょうつが
いの１つの角度方向への変位によって、ちょうつがいの
熱膨張に応じて光路長が長くなり、ヒ記とは逆の角度方
向へのちょうつがいの変位によって、ちょうつがいの収
縮に応じて光路長が短くなる。

ちょうつがいの材料の備えるべき性質は電気絶縁性、超
低熱膨張率およびヘリウムに対する不浸透性である。好
適な実施例では、そのような材料はインパール（１ｎＶ
ｅｒ　）である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリング・レーザ・ジャイロスコープの断
面図、第２Ａ図は温度上昇による光路長の延長を示すジ
ャイロスコープ・サスペンションの線図、第２Ｂ図は温
度降下による光路長／）短縮ヲ示ス・ジャイロスコープ
・サスペンションの砂図。 第２Ｃ図は温度変化に対してほぼ不変の光路長を示スジ
ャイロスコープ・サスペンションの線図。 第３図は本発明のリング・レーザ・ジャイロスコープの
平面図、第４図は本発明のジャイロスコープに用いるち
ょうつが込の側面図である。 １０・・・セグメント、勿・・・ねじれちょうつがい。 ρ・・・軸線方向の穴、　２４　、２６　、２８・・・
翼部分、（資）、　３２　、　：（４・・・弧状セグメ
ント。 ３６　、　：（８、４０・・・三角開口部、４１・・・
溝。 ４４　、４８・・・スリット。 出願人代理人　　猪　　股　　　清 ＦＩＧ　／ ＩＧ　３ Ｆ／に、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１＞ジャイロスコープのメｒ−内に形成された穴の中
   に位置させられる全体として円筒形のジャイロスコープ
   のサスペンションであって、穴と固定して傑触するため
   の所定領緘に対する複数の対称的に隔てられるセグメン
   トを備えることを特徴とするジャイロスコープのサスペ
   ンションＯ （２、特許請求の範囲第１項記載のナスペンションであ
   って、セグメントにとりつけられ、その半径方向内向き
   に延びる複数の対称的に隔てられる部分を備え、それら
   の部分には、ちょうつがいを中心としてジャイロスコー
   プを振動的に変位できるよう圧するための長平方向に延
   びるスリットが形成されることを特徴とするサスペンシ
   コン。 （３）、特許請求の範囲第１項記載のサスペンションで
   あって、ちょうつがいの隣り合う部分の間に　、は、そ
   のちょうつがいの中心から半径方向へ延びて、対称的に
   隔てられる開口部が配置される　　　゛ことを特徴とす
   るサス（／ジョン。 （４）、特許請求の範囲第１項記載のサスペンションで
   あって、ちょうつがいをジャイロスコープのハウジング
   に固定するために開口部が前記部分内に形成されること
   を特徴とするサスペンション （５）、　４１Ｆ許請求の範囲第２項記載のサスペンシ
   ョンであって、ちょうつがいの隣り合う部分の間には、
   そのちょうつがいの中心から半径方向へ延びて、対称的
   に隔てられる開口部が配置されることを特徴とするサス
   （ンション。 （６）、特許請求の範囲第５項記載のサスペン／コンで
   あって、ちょうつがいをジャイロスコープのハウジング
   に固定するために開口部が前記部分内に形成されること
   を特徴とするサスペンショ／。 （７）、全体として三角形のボデーと。 このボデーの中心に形成された軸線方向の穴と。 ボデー内に位置させられる全体として円筒形のちょうつ
   がいと。 を備え、このちょうつがいは。 ）−ＹイＯスコープのボデーに固定するたメツ半径方向
   へ延びる複数の隔てられた真部分と、ちょうつがいに対
   してメゾ−を振動変位できるようにするために翼部分に
   長手方向に形成されるスリットと。 複数の弧状セグメントと、 を含み、各セグメントは穴に接触するために隣り合う２
   つの翼部分を橋絡し、かつそれらの翼部分から半径方向
   外向きに延び、セグメントは穴との所定の接触領域に対
   し、三角形メゾ−の頂点に対して予め選択されている向
   きで位置させられることを特徴とするリング・レーザ・
   ジャイロスコープ。 （８）、特許請求の範囲第７項記載のジャイロスコープ
   であって、スリットは真部分の半径方向縁部に近接して
   全体として半径方向に延びることを特徴とするジャイロ
   スコープ。 （９）、特許請求の範囲第８項記載のジャイロスコープ
   であって、各翼部分の円筒形壁には弧状の溝が形成され
   ・それによりちょうつがいの両端に穴接触領域を生ずる
   ことを特徴とするジャイロスコープ。