DE3333306A1

DE3333306A1 - Vibrating spring for ring laser gyroscopes

Info

Publication number: DE3333306A1
Application number: DE19833333306
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys. Dr. 7758 Meersburg Bernard; Klaus 7770 Überlingen Langner; Karl-Hans Dipl.-Ing. 7776 Owingen Schwarz
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1983-09-15
Filing date: 1983-09-15
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE3333306C2

Abstract

This vibrating spring consists of a cylindrical spring block 18 in which a ring of axial holes 16 is produced. The spring block 18 is cut open by further axial holes 20 between the holes 16 and the cylindrical surface 22. Thus, webs 14 are formed which are used as spring elements. Strips 24 are connected to the ring laser block and strips 26 are connected to a countermass. The vibrating spring can be inexpensively produced in this manner by turning and drilling. <IMAGE>

Description

Zitterfeder für Ringlasergyroskope Vibrating spring for ring laser gyroscopes

Die Erfindung betrifft eine Zitterfeder für Ringlasergyroskope mit Federgliedern, welche eine Zitterbewegung um eine Zitterachse zulassen.The invention relates to a trembling spring for ring laser gyroscopes with Spring members which allow a trembling movement about a trembling axis.

Bei einem Ringlasergyroskop wird durch drei oder vier Spiegel ein in einer Ebene verlaufender Resonanzweg bestimmt, der einen Resonanzhohlraum für einen Laser bildet. Es wird in diesem Resonanzhohlraum Strahlung erzeugt und dabei tritt Strahlung auf, welche den Resonanzweg "linksherum" durchläuft, und Strahlung, welche den Resonanzweg "rechtsherum" durchläuft. Es wird Laserstrahlung angeregt, deren Frequenz von der optischen Weglänge des Resonanzweges abhängt. Bei gegenüber dem inertialen Raum unverdreht gehaltenem Ringlasergyroskop ist die optische Weglänge des Resonanzweges und damit auch die Frequenz der aZngeregten Laserstrahlung für beide Umlaufrichtungen der Strahlung gleich. Wenn sich aber das Ringlasergyroskop um eine zur Ebene des Resonanzweges senkrechte Achse dreht, so ändern sich, wie durch den Versuch von Sagnac bekannt ist, die effektiven optischen Weglängen für die linksherum und die rechtsherum laufende Strahlung. Das führt zu entsprechenden Fre- quenzänderungen der angeregten Laserstrahlung. Wenn die rechtsherum und die linksherum laufende Laserstrahlung teilweise ausgespiegelt und auf photoelektrische Detektoren geleitet wird, tritt eine Schwebungsfrequenz entsprechend dem Frequenzunterschied zwischen der rechtsherum und der linksherum laufenden Laserstrahlung auf, die der Drehgeschwindigkeit um die zur Ebene des Resonanzweges senkrechte Achse proportional ist und gemessen werden kann.A ring laser gyroscope has three or four mirrors determines a resonance path running in a plane, which has a resonance cavity for forms a laser. Radiation is generated in this resonance cavity and thereby occurs radiation, which passes through the resonance path "counterclockwise", and radiation, which runs through the resonance path "to the right". Laser radiation is excited, whose frequency depends on the optical path length of the resonance path. At opposite the ring laser gyroscope held untwisted in the inertial space is the optical path length of the resonance path and thus also the frequency of the excited laser radiation for both directions of rotation of the radiation the same. But if the ring laser gyroscope rotates around an axis perpendicular to the plane of the resonance path, so change how known from the experiment of Sagnac, the effective optical path lengths for the radiation running to the left and to the right. That leads to corresponding Fre- changes in the frequency of the excited laser radiation. When the clockwise and the laser radiation running around to the left is partially reflected and converted to photoelectric Detectors is directed, occurs a beat frequency corresponding to the frequency difference between the right-hand and left-hand laser radiation that the Speed of rotation around the axis perpendicular to the plane of the resonance path is proportional is and can be measured.

Wenn die Frequenzen der linksherum und der rechtsherum laufenden Laserstrahlung nur wenig verschieden sind, dann kann durch Streuung der einen Laserstrahlung in die andere ein Mitzieheffekt (Lock-In) eintreten, der zu gleicher Frequenz der Laserstrahlungen und zu einer Ansprechschwelle des Ringlasergyroskops führt ("Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers" Band 157 "Laser Inertial Rotation Sensors", insbesondere Seite 22).When the frequencies of the laser radiation running to the left and to the right are only slightly different, then by scattering the one laser radiation in the other a pull-in effect (lock-in) occur, which leads to the same frequency of the laser radiation and leads to a response threshold of the ring laser gyroscope ("Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers "Volume 157" Laser Inertial Rotation Sensors ", especially page 22).

Es ist zur Vermeidung dieses Mitzieheffekts bekannt, die Frequenzen der rechtsherum und der linksherum laufenden Laserstrahlung durch geeignete Maßnahmen von vornherein hinreichend unterschiedlich zu pachen und den Unterschied bei der Signalauswertung zu berücksichtigen. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, dem Ringlasergyroskop eine bekannte Zitterbewegung um eine Zitterachse zu erteilen (Seite 22 der Literaturstelle). Zu diesem Zweck wird das Ringlasergyroskop über eine Zitterfeder mit Federgliedern verbunden, welche die Zitterbewegung um die Zitterachse zulassen.It is known to avoid this dragging effect, the frequencies the right-hand and the left-hand running laser radiation by means of suitable measures to lease sufficiently different from the start and the difference in the Signal evaluation to be taken into account. One solution to this problem is to to give the ring laser gyroscope a known trembling movement about a trembling axis (Page 22 of the reference). For this purpose, the ring laser gyroscope is used a trembling spring connected with spring members, which the trembling movement around the trembling axis allow.

Solche Zitterfedern sollen bei hoher Güte und guter Quersteifigkeit mit geringem Energieaufwand im System stabil schwingen.Such tremors should have a high quality and good transverse rigidity vibrate stably in the system with little energy expenditure.

Es sind verschiedene Ausführungen solcher Zitterfedern für Ringlasergyroskope bekannt. Die bekannten Zitterfedern werden entweder durch Drahterosion oder durch komplizierte Fräsarbeiten hergestellt.There are different designs of such vibrating springs for ring laser gyroscopes known. The well-known quiver springs are made either by wire erosion or by complicated milling work done.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Fertigung einer solchen Zitterfeder zu vereinfachen.In contrast, the invention is based on the object of manufacturing to simplify such a trembling spring.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Federglieder von Stegen zwischen Bohrungen eines Federblocks gebildet sind.According to the invention this is achieved in that the spring members of Web are formed between bores of a spring block.

Eine solche Ausbildung der Zitterfeder gestattet eine einfache, schnelle und preiswerte Herstellung. Das Federmaterial ist frei wählbar, kann z.B. auch Glas oder Keramik sein.Such a design of the trembling spring allows a simple, fast and inexpensive manufacture. The spring material can be freely selected, e.g. glass or be ceramic.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Refinements of the invention are the subject of the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt eine Endansicht der Zitterfeder in Richtung der Zitterachse gesehen.An embodiment of the invention is hereinafter referred to explained in more detail on the accompanying drawings: Fig. 1 shows an end view of the Tremble spring seen in the direction of the tremble axis.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Zitterfeder und ihre Verbindung mit einem Gyroskopblock des Ringlasergyroskops und einer Gegenmasse. Fig. 2 shows a side view of the trembling spring and its connection with a gyroscope block of the ring laser gyroscope and a counter mass.

Bei der dargestellten Zitterfeder 10, die eine Zitterbewegung um eine Zitterachse 12 zuläßt, sind die Federglieder von Stegen 14 zwischen Bohrungen 16 eines Federblocks 18 gebildet. Die Bohrungen 16 verlaufen parallel zur Zitterachse 12. Der Federblock 18 besitzt zylindrische Grundform. Die Zylinderachse fällt mit der Zitterachse zusammen. Die Bohrungen 16 sind zentralsymmetrisch und mit gleichen Winkelabständen in einem Kranz um die Zylinderachse herum angeordnet.Der zylindrische Federblock 18 ist durch Längsbohrungen 20 in durch die Achsen der Bohrungen 16 und die Zylinderachse gehenden Längsebenen von der Mantelfläche 22 des Federblocks 18 bis zu den Bohrungen aufgeschnitten.In the illustrated trembling spring 10, a trembling movement by one The trembling axis 12 allows the spring members of webs 14 between bores 16 a spring block 18 is formed. The bores 16 run parallel to the tremor axis 12. The spring block 18 has a cylindrical basic shape. The cylinder axis falls with it the tremor axis together. The bores 16 are centrally symmetrical and with the same Angular distances arranged in a ring around the cylinder axis. The cylindrical Spring block 18 is through longitudinal bores 20 in through the axes of the bores 16 and Longitudinal planes from the lateral surface 22 of the spring block 18 that go along the cylinder axis cut open to the holes.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist der zylindrische Federblock 18 um die Zylinderachse herum einen Kranz von sechs axialen Bohrungen 16 auf. Zwischen den Bohrungen sind radiale, als Federglieder wirkende Stege 14 und radial außerhalb von diesen längsverlaufende Leisten 24,26 von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt gebildet. Jede der Leisten 24 und 26 ist von der zylindrischen Mantelfläche 22 des Federblocks 18, den Wandungen zweier benachbarter Bohrungen 16 und je einer Wandung zweier benachbarter Längsbohrungen 20 begrenzt. Wie aus Fig.2 am besten ersichtlich ist, springt an einer Stirnseite des Federblocks 18 (oben in Fig.2) 11 ein erster Satz von drei um 1200 gegeneinander winkelversetzten Leisten 24 gegenüber den dazwischenliegenden Leisten 26 eines zweiten Satzes axial vor. Auf der anderen, gegenüberliegenden Stirnseite des Federblocks 18 (unten in Fig.2) springt der zweite Satz von drei um 1200 gegeneinander winkelversetzten Leisten 26 gegenüber den dazwischenliegenden Leisten 24 des ersten Satzes axial vor. Der erste Satz von Leisten 24 ist auf der besagten einen Stirnseite mit einem Ringlaserblock 28 verbunden. Der zweite Satz von Leisten 26 ist auf der besagten anderen Stirnseite mit einer Gegenmasse 30 verbunden.In the illustrated preferred embodiment, the cylindrical Spring block 18 around the cylinder axis around a ring of six axial bores 16 on. Radial webs 14 acting as spring members are located between the bores and radially outwardly of these longitudinal ridges 24,26 of substantially triangular cross-section. Each of the strips 24 and 26 is cylindrical Jacket surface 22 of the spring block 18, the walls of two adjacent bores 16 and one wall each of two adjacent longitudinal bores 20 limited. As can best be seen from FIG. 2, the spring block jumps on one end face 18 (above in FIG. 2) 11 a first set of three angularly offset from one another by 1200 Bars 24 axially opposite the intermediate bars 26 of a second set before. On the other, opposite face of the spring block 18 (below in Fig. 2) the second set of three bars, which are angularly offset from one another by 1200, jumps 26 in front of the intermediate strips 24 of the first set axially. Of the first set of strips 24 is on said one face with a ring laser block 28 connected. The second set of ledges 26 is on said other face connected to a counter mass 30.

Der Federblock weist weiterhin eine zu der Zylinderachse koaxiale zentrale Bohrung 34 auf.The spring block also has an axis coaxial with the cylinder axis central hole 34.

Die Zitterfeder kann, wie in den Figuren dargestellt ist, mit Gewindebohrungen 36 und 38 in den Leisten 24 bzw. 26 versehen und über Schrauben 40 bzw. 42 mit dem Ringlaserblock 28 bzw. der Gegenmasse 30 verbunden sein. Es ist aber auch möglich, die Zi tterfeder in einen Ringlaserblock einzuarbeiten, so daß sie mit diesem aus einem Stück besteht.The trembling spring can, as shown in the figures, with threaded bores 36 and 38 provided in the strips 24 and 26, respectively, and with the screws 40 and 42, respectively Ring laser block 28 or the counter mass 30 be connected. But it is also possible incorporate the Zi tterfeder in a ring laser block, so that it works with this one piece.

Claims

Claims l.2 trembling spring for ring laser gyroscopes with spring members, which allow a trembling movement about a trembling axis (12), characterized in that, that the spring members from webs (14) between bores (16) of a spring block (18) are formed.

2. trembling spring according to claim 1, characterized in that the bores (16) run parallel to the tremor axis (12).

3. Zi tterfeder according to claim 3, characterized in that the cylindrical Spring block (18) through longitudinal bores (20) in the through the axes of the bores (16) and the cylinder axis going longitudinal planes from the lateral surface (22) of the Spring block (18) is cut open to the bores (16).

4. trembling spring according to claim 4, characterized in that (a) the cylindrical spring block (18) around the cylinder axis (12) around a ring of axial Has bores (16), between the bores (16) radial, as spring members acting web (14) and radially outside of these longitudinal strips (24,26) are formed of substantially triangular cross-section, each of the cylindrical Jacket surface (22) of the spring block (18), the walls of two adjacent bores (16) and one wall of each of two adjacent longitudinal bores (20) are delimited, (b) on one end face of the spring block (18) a 3600 first set of n by n against one another angularly offset strips (24) opposite the intermediate strips (26) of a second set protrudes axially, (c) on the other opposite end face of the spring block (18) the second set of n angularly offset from one another by 360 Strips n (26) opposite the intermediate strips (24) of the first set axially protruding, and (d) the first set of ledges (24) on said one Face with a ring laser block (28) and the second set of strips (26) said other end face is connected to a counterweight (30).

5. trembling spring according to claim 5, characterized in that the spring block (18) has a central bore (34) coaxial with the cylinder axis.

6. trembling spring according to one of the preceding claims, characterized in that that it is incorporated into a ring laser block (28).