DE3590265T1

DE3590265T1 - Laserkreisel-Baugruppe mit Zitterschwingungen ausführendem Körper

Info

Publication number: DE3590265T1
Application number: DE19853590265
Authority: DE
Inventors: Gordon Renton Wash. Kirkpatrick
Original assignee: Sundstrand Data Control Inc
Current assignee: Sundstrand Data Control Inc
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-06-26
Also published as: IT8548214A0; NO860549L; AU4603685A; IT1181685B; WO1986000130A1; GB2171246A; JPS61502353A; GB8603598D0; ZA854142B; EP0186700A1

Description

— /β —

Sundstrand Data Control, Inc.
Redmond, WA 98o52, V.St.A.

Laserkreisel-Baugruppe mit Zitterschwingungen ausführendem Korper

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Ring-Laserkreisel, insbesondere eine
Baugruppe zur Beseitigung von Fehlern im Laserkreisel-Ausgangssignal infolge von Lock-in bzw. Mitzieherscheinungen zwischen den entgegengesetzt umlaufenden Laserstrahlen.

Stand der Technik

Bei einem Laserkreisel werden zwei monochromatische Lichtstrahlen erzeugt, die in entgegengesetzter Richtung auf einer geschlossenen Bahn umlaufen, die zu der Achse, um welche eine Rotation zu erfassen ist, senkrecht ist. Während der Kreisel um seine Empfindlichkeitsachse rotiert, so wird die effektive Bahnlänge des einen Strahls verlängert, während diejenige des ande^r®ⁿ Strahls verkürzt wird. Da die Schwingungsfrequenz
eines Lasers von der Länge der Laserbahn abhängt, bewirkt die Rotation des Kreisels einen Frequenzunterschied zwischen den beiden Strahlen. Größe und Vorzeichen dieses Frequenzunter-

schieds sind Anzeichen für die Rotationsgeschwindigkeit bzw» -richtung und können zur Bildung des erwünschten Kreisel-Ausgangssignals überwacht werden.

Mit abnehmender Rotationsgeschwindigkeit des Laserkreisels nimmt der Frequenzunterschied zwischen den beiden Strahlen gleichermaßen ab. Bei sehr niedrigen Rotationsgeschwindigkei*- ten stellen sich Fehler infolge von Lock-in-Effekten ein, So daß kein Frequenzunterschied zwischen den Strahlen beobachtet wird. Lock-in stellt sich ein, wenn die Frequenzteilung zwischen den beiden Strahlen klein ist, so daß eine Kopplung zwischen den Strahlen stattfindet und sie mit derselben Frequenz schwingen. Dies resultiert in einem ünempfindlichkeits- oder Lock-in-Bereich, in dem der Kreiselausgang dem Eingang nicht folgt.

Es wurden bereits verschiedene Verfahren angewandt bei dem Versuch, Lock-in bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten zu beseitigen. Eine solche Technik besteht darin, einen Zitter motor vorzusehen, der den Körper des Kreisels um dessen Empfindlichkeitsachse mit einer sinusförmigen Zitterbewegung mit der Eigenfrequenz der Baugruppe in Schwingungen versetzt. Eine Abwandlung dieser Methode besteht darin, dem sinusförmigen Antriebssignal eine Rauschkomponente hinzuzufügen. Solche Methoden erzeugen eine Zitterbewegung des Kreiselkorpers in der Größenordnung von 0,01°, was sich als im wesentlichen wirksam zur Verminderung von Lock-in erwiesen hat.

Bekannte Laserkreisel-Baugruppen, deren Körper mit Zitterschwingungen beaufschlagt sind, werden im allgemeinen so ausgeführt, daß sie eine hohe Güteziffer Q, d. h. eine geringe Dämpfung, haben, da nur sehr wenig Energie erforderlich ist, um eine Baugruppe mit hohem Q zum Zittern zu bringen, wenn sie mit ihrer Eigenfrequenz angetrieben wird. Eine Baugruppe mit hohem Q ist jedoch sehr empfindlich, und die Amplitude der dem Kreisel in einer solchen Baugruppe erteilten Schwingung wird durch unerwünschte externe Schwingungseingänge beeinflußt* Oa

drei Laserkreisel gemeinsam in einer einzigen Instrumentengruppe angeordnet sind, um Rotationsgeschwindigkeiten um drei zueinander orthogonale Achsen zu messen, enthalten solche unerwünschten externen Eingänge Schwingungen, die durch die Zittermotoren anderer Kreisel bewirkt sind^ Wenn daher Laserkreisel in einer gemeinsamen Instrumentengruppe angeordnet sind, ist jede aus Kreisel und Motor bestehende Baugruppe bevorzugt so ausgebildet, daß sie eine jeweils unterschiedliche Eigenfrequenz hat, und die entsprechenden Zittermotoren arbeiten so, daß sie jeden Kreisel mit dessen jeweiliger Eigenfrequenz antreiben. Bisher waren die Ausbildung jeder Kreiselbaugruppe derart, daß sie eine nur ihr eigene Eigenfrequenz hat, und die Vorausberechnung und Einstellung einer Solchen Frequenz zeitraubende und schwierige Aufgaben.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Laserkreisel-Baucjruppe mit Zitterschwingungen ausführendem Körper bereitgestellt, die so ausgebildet ist, daß die Eigenfrequenz der Baugruppe ohne weiteres vorausberechnet und eingestellt werden kanirv. '

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforra umfaßt die Laserkreisel-Baugruppe eine Basis, auf der Basis befestigte federnde Haltemittel, einer auf den Haltemitteln angeordneten Kopplungsvorrichtung, einen auf der Kopplungsvorrichtung angeordneten Laserkreisel und einen mit der Basis und der Kopplungsvorrichtung verbundenen Antrieb. Der Antrieb beaufschlagt die Kopplungsvorrichtung mit einer Zitterbewegung, und die Kopplungsvorrichtung koppelt ihrerseits diese Zitterbewegung in den Kreisel.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht die Kopplungsvorrichtung aus einem elastischen Ring, der in Kontakt mit dem Kreisel angeordnet ist, einer Membran, die in Kontakt mit dem :

federnden Ring angeordnet ist, einer in Kontakt mit der Membran angeordneten Richtscheibe und Befestigungsmitteln, die den Kreisel, den elastischen Ring, die Membran und die Richtscheibe aneinander festlegen. Ein innerer Abschnitt der Membran ist mit dem Antrieb verbunden, und ein äußerer Abschnitt ist in Kontakt mit dem elastischen Ring und der Richtscheibe angeordnet. Der innere und der äußere Abschnitt können durch eine Mehrzahl Stifte miteinander verbunden sein, durch die die Zitterbewegung gekoppelt wird. Die Haltemittel bestehen aus einer Mehrzahl von federnden Pfosten, an denen die Kopplungsvorrichtung und der Kreisel über der Basis aufgehängt sind. Diese Pfosten können Öffnungen im Kreisel durchsetzen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Kreisel eine Mittenbohrung auf, die ihn zwischen seinen Außenflächen durchsetzt. Die Kopplungsvorrichtung ist mit dem Kreisel nur an diesen Außenflächen und nicht an der Mittenbohrung verbunden. Der Antrieb kann in der Mittenbohrung positioniert sein, so daß er den Kreisel nicht kontaktiert.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

Fig. 1 eine isometrische Explosionsansicht der Laserkreisel-Baugruppe nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht der Oberseite eines Zittermotors, der zum Einsatz bei der Erfindung geeignet ist;

Fig. 3 eine Ansicht der Oberseite einer für die Erfindung geeigneten Membran; und

Fig. 4 ein Schwingungsmodell der Laserkreisel-Baugruppe nach der Erfindung.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Baugruppe eine Basis 10 mit vier darauf angeordneten aufrechten federnden Pfosten 12. Die Basis 10 ist typischerweise in einer Instruraentengruppe angeordnet, die zwei weitere Laserkreisel-Baugruppen umfaßt. Der Laserkreisel 20 ist in noch zu erläuternder Weise so angeordnet, daß er in geringer Entfernung über der Basis 10 aufgehängt ist. Der schematisch gezeigte Laserkreisel ist im wesentlichen ein Oktaeder mit einer großen zylindrischen Mittenöffnung Der Laserkreisel hat ferner kleine Öffnungen 22 und 24. Die Öffnungen 22, 24 und 28 durchsetzen den Körper des Kreisels in Vertikalrichtung vollständig.

Der Laserkreisel 20 ist Teil einer Unterbaugruppe 64, die ferner einen elastischen Ring 30, eine Membran 40, eine Richtspheibe 50 und eine Kappe 60 aufweist. Der elastische Ring besteht aus einem vergleichsweise unbiegsamen Elastomer wie Silikongummi und liegt unmittelbar auf der Oberseite 26 des Laserkreisels 20 auf. Die Membran 40 ist eine dünne Stahlscheibe und unmittelbar auf der Oberseite 36 des elastischen Rings 30 montiert. Teile der Membran 40 können zur Bildung von Schlitzen weggeschnitten sein, wie noch erläutert wird. Eine Richtscheibe 50 ist unmittelbar auf einer Oberfläche 46 der Membran 40 montiert und hat eine Mittenöffnung 62, in der eine Kappe 60 festgelegt ist. Die Richtscheibe 50 trägt ferner nach unten ragende Stifte 52 mit unteren Gewindeabschnitten 58. Die Stifte 52 haben die Funktion, die Teile der Unterbaugruppe aneinander festzulegen. Dabei verlaufen die Stifte 52 durch miteinander fluchtende Öffnungen in der Membran 40, dem elastischen Ring 30 und dem Laserkreisel 20, wobei diese Öffnungen im Laserkreisel 20 mit 24 bezeichnet sind. Die Länge der Stifte 52 ist so bemessen, daß beim Einführen der Stifte durch die Membran, den elastischen Ring und den Kreisel die Gewindeabschnitte 58 von der Unterseite des Laserkreisels vorstehen und in Beilegscheiben 54 und Muttern 56 eingreifen, wodurch die gesamte Unterbaugruppe 64 festgelegt wird.

• *· 3SÖ0265

Ein Zittermotor 70 ist auf der Basis 10 so montiert, daß er in bezug auf die Pfosten 12 zentriert ist. Die Unterbaugruppe 64 ist über den Pfosten 12 positioniert, so daß die Pfoöten miteinander fluchtende Öffnungen im Laserkreisel 20, im elastischen Ring 30 und in der Membran 40 durchsetzen, wobei diese öffnungen im Laserkreisel 20 mit 22 bezeichnet sind. Die Oberenden 14 der Pfosten 12 sind z. B. durch Schweißen an der Unterseite der Richtscheibe 50 befestigt. Die öffnungen 22 und damit fluchtende öffnungen im elastischen Ring 30 und der Membran 40 sind so bemessen, daß die Pfosten 12 den Laserkreisel, den elastischen Ring oder die Membran nicht kontaktieren. Wie nachstehend erläutert wird, sind die oberen Abschnitte des Zittermotors 70 an der Membran 40 befestigt. Wenn dem Zittermotor 70 ein geeignetes Ansteuersignal zugeführt wird, ruft er in der Membran 40 eine Zitterbewegung hervor, die durch die Unterbaugruppe 64 in den Laserkreisel gekoppelt wird*

Gemäß Fig. 2 hat der Zittermotor 70 eine zentrale Nabe 7 2 und mehrere davon ausgehende Arme 74 und 82. Die Nabe 72 hat.eine Mittenöffnung 73, die erwunschtenfalls für den Zugang zur Basis 10 genutzt werden kann. Die Arme 74 haben radiale Abschnitte 76, Umfangsabschnitte 77 und zylindrische Abschnitte 78. Ebenso haben die Arme 82 radiale Abschnitte 84, Umfangsabschnitte 85 und zylindrische Abschnitte 86. Die zylindrischen Abschnitte 78 erstrecken sich ein kurzes Stück über die Oberfläche des Zittermotors 70 hinaus, und jeder zylindrische Abschnitt 78 hat eine Bohrung 80, die an ihrem Oberende ein Innengewinde aufweist, so daß ihr zugehöriger Arm 7 4 an der Membran 40 befestigbar ist, wie noch erläutert wird. Ebenso erstrecken sich die zylindrischen Abschnitte 86 ein kurzes Stück über die Unterseite des Zittermotors hinaus, und jeder zylindrische Abschnitt 86 hat eine Bohrung 81 mit einem Innengewinde am Unterende zur Befestigung des zugehörigen Arms 82 an der Basis 10. Der Zittermotor ist in der Mittenöffnung 28 des Laserkreisels 20 positioniert. Dabei steht jedoch kein Teil des Zitterraotors mit dem Kreisel in Berührung. Da die

einzigen Teile der Kreiselhalterung und des Zitterantriebs, die den Kreisel berühren, der elastische Ring 30 und die Beilegscheiben 54 sind, ist ersichtlich, daß die Wärmeausdehnung der verschiedenen Teile der Halterung und des Antriebs das Kreiselausgangssignal nicht beeinflußt oder die Leistungsfähigkeit des Kreisels herabsetzt.

Piezokristalle 90 und 92 sind mit entgegengesetzten Seiten der radialen Abschnitte 76 und 84 der Arme 74 und 82 verbunden, wobei bevorzugt ein leitfähiger Kleber verwendet wird. Durch Anwendung eines solchen Klebers bilden die Arme 74 und 82 einen elektrischen Kontakt für jeden Piezokristall. Jeder Piezokristall ist in bezug auf die Kristallachse des piezoelektrischen Materials so orientiert, daß ein zwischen die Außenfläche des Kristalls und die am Arm 74 oder 82 anliegende innenfläche angelegtes alternierendes elektrisches Signal eine Expansion und Kontraktion des Kristalls in Radialrichtung bewirkt, wodurch der Arm 74 bzw. 82 in Umfangsrichtung ausgelenkt wird. Die statische Auslenkung jedes Kristalls hängt von der Amplitude und der Polarität des angelegten Felds ab. Die Außenflächen von Kristallen 9 0 sind mit einem ersten Leiter (nicht gezeigt), dem ein erstes Zitter-Ansteuersignal zugeführt wird, parallelgeschaltet, und die Außenflächen der Kristalle 92 sind mit einem zweiten Leiter (nicht gezeigt), dem ein zweites Zitter-Ansteuersignal zugeführt wird, das zum ersteh Zitter-Ansteuersignal um 180° phasenversetzt ist, parallelgeschaltet. Infolgedessen wirken die beiden an einem bestimmten Arm befestigten Kristalle immer dahingehend zusammen, daß sie eine Auslenkung dieses Arms bewirken, und die Bewegung der Arme 74 ist um 180° phasenversetzt zu der Bewegung der Arme 82. Somit wirken die Arme 74 und 8 2 zusammen und erteilen der Membran 40 eine Zitterbewegung in bezug auf die Basis 10.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausbildung der Membran 40. Die Membran besteht aus Beilageblech aus rostfreiem Stahl und ist ca. 0,25 mm dick. Wie gezeigt, weist die Membran acht Aus-

schnitte 120 auf, die die Membran effektiv in einen äußeren Teil 122 und einen inneren Teil 124 unterteilen, die durch Stege 126 miteinander verbunden sind. Der äußere Teil 122 weist Öffnungen 128 und 130 auf, wobei die Öffnungen 128 für den Durchtritt der Pfosten 12 und die Öffnungen 130 für den Durchtritt der Stifte 52 bestimmt sind, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde. Der innere Teil hat Öffnungen 132, über die der innere Teil 124 am Zittermotor 70 befestigt ist, und eine Mittenöffnung 125 analog der öffnung 73 im Zittermotor. Bolzen (nicht gezeigt) durchsetzen Öffnungen 61 in der Kappe 60 und öffnungen 132 in der Membran 40 und verlaufen in Innengewindebohrungen 80 in Armen 74 des Zittermotors 70. Der Zittermotor 70 erteilt dadurch dem inneren Teil 124 der Membran 40 eine Zitterbewegung, die über die Stege 126 in den äußeren Teil 122 gekoppelt wird. Die Zitterbewegung des äußeren Teils 122 wird wiederum in die Unterbaugruppe 64 und dadurch in den Laserkreisel 20 gekoppelt. Die Kappe 60 verhindert, daß die Membran 40 und insbesondere die Stege 126 infolge der vom Zittermotor 70 erzeugten Kräfte wesentlich aus der Membranebene heraus knicken. Da die Stege nicht erheblich knicken können, hängt die Eigenfrequenz der Baugruppe nicht stark von der Dicke der Membran 40 ab. Die Unterseite der Kappe 60 ist über den Stegen geringfügig ausgefrkst.

Es wurde gefunden, daß durch Einstellen der Länge der Stege 126 (durch Justierung der Schlitze 120) die Eigenfrequenz der Laserkreisel-Baugruppe justiert und geregelt werden kann. Ein Vibrationsmodell der Baugruppe ist in Fig. 4 dargestellt. Das Modell zeigt den Laserkreisel 20, die Richtscheibe 50 und die Basis 10. Der Laserkreisel und die Richtscheibe sind über den elastischen Ring 30 miteinander verbunden, der durch eine Feder 110 mit einer Federkonstanten K dargestellt ist. Die Richtscheibe ist mit der Basis über Pfosten 12 verbunden, die im Modell durch eine Feder 112 mit einer Federkonstanten K dargestellt sind, sowie über die Membran 40 und den Zittermotor 70, die im Modell durch in Reihe liegende Fädern 114 und 116 mit Federkonstanten Κ_β bzw. K_M dargestellt sind*

Die effektive Kopplung zwischen der Richtscheibe und der Basis K ergibt sich wie folgt:

- _.^KM^KD _{+ K} - (i)

Wenn das polare Trägheitsmoment der Richtscheibe erheblich kleiner als dasjenige des Laserkreisels ist, dann ergibt sich die effektive Federkonstante zwischen dem Kreisel und der Basis K„_ wie folgt:

K ■ , .^KAB^KR «)

^GB ιςρτς

Wenn der elastische Ring 30 aus einem vergleichsweise unbieg samen Werkstoff besteht, ist K gegenüber K sehr groß, so daß geschrieben werden kann:

^{M D}

^KGB ^{= K}AB ^KM^+KD

(3)

Die Resonanzfrequenz der Baugruppe ist dann:

(4)

wobei J_G das polare Trägheitsmoment des Laserkreisels ist.

Zum Zweck der Verdeutlichung sei angenommen, daß die Resonanzfrequenz der Laserkreisel-Baugruppe zwischen 500 und. 600 Hz einstellbar sein soll. Die obere Frequenz von 600 Hz würde einer Massivmembran entsprechen. In einem solchen Fall wäre K sehr groß, und man kann schreiben:

GB " ^KM ■ ρ

(5)

Durch Kombination der Gleichungen (4) und (5) und Setzen von f = 600 erhält man:

_S 1.42 10⁷

Bei einem gegebenen Zittermotor mit einem vorgegebenen Wert für K kann somit die Stärke der Pfosten 12 unter Anwendung der Gleichung (6) eingestellt werden, um eine Resonanzfrequenz-Obergrenze von 600 Hz zu erhalten. Pfosten mit Durchmessern von 2,03 mm haben sich als für einen Zittermotor gemäß Fig. 2 geeignet erwiesen.

Wenn in Gleichung (4) 500 Hz eingesetzt wird urid wenn die Gleichungen (3) und (4) dann kombiniert werden, ergibt sich:

[9.87 IQ⁶ J_G-K_p1 K_M ₍₇₎

^KP"⁹·^{87 1}^ ^JG

Die Gleichung (7) kann dazu genutzt werden, die erforderliche Federkonstante für die Membran 40 zu erhalten. Die Längen der Schlitze 126 werden dann so eingestellt, daß die erforderliche Federkonstante K_. erhalten wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat die Membran 40 einen Durchmesser von 6,48 cm, eine Stärke von 0,25 mm, und die radial äußeren Abschnitte der Schlitze 120 liegen 17,78 mm vom Mittelpunkt der Membran entfernt. Die Schlitze haben eine Weite von 0,76 mm, und der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen, d. h. die Breite der Stege, beträgt 2,03 mm. Wenn bei einer solchen Ausführungsform die Laserkreisel-Baugruppe eine Eigenfrequenz von 600 Hz bei einer massiven Membran hat, dann kann die Eigenfrequenz der Baugruppe zwischen ca. 550 und 250 Hz eingestellt werden,

indem die Steglänge zwischen 2,54 bzw. 10,16 nun geändert wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Stegbreite dadurch geändert, daß der Betrag, um den die Schlitze 120 nach radial innen verlaufen, geändert wird.

Claims

Patentansprüche

1. Laserkreisel-Baugruppe,
gekennzeichnet durch eine Basis;

eine auf der Basis angeordnete federnde Halterung; eine auf der Halterung angeordnete Kopplungsvorrichtung? unä einen mit der Basis und der Kopplungsvorrichtung verbundenen Antrieb, der der Kopplungsvorrichtung eine Zitterbewegung erteilt, so daß die Zitterbewegung durch die Kopplungsvorrichtung auf den Kreisel übertragen wird.

2. Baugruppe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisel auf der Kopplungsvorrichtung so angeordnet ist, daß er die Basis nicht kontaktiert.

3. Baugruppe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung eine Membran umfaßζ, die einen mit dem Antrieb verbundenen äußeren Teil und einen mit der Halterung und dem Kreisel verbundenen äußeren Teil aufweist·

4. Baugruppe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

572-B01900-Schö

daß der Kreisel eine ihn zwischen seinen Außenflächen durchsetzende Mittenbohrung aufweist und daß die Kopplungsvorrichtung mit dem Kreisel nur an den Außenflächen und nicht an der Mittenbohrung verbunden ist.

5. Baugruppe nach Anspruch 4,

d ad u rc h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Antrieb innerhalb der Mittenbohrung, jedoch außer Kontakt mit dem Kreisel angeordnet ist.

6. Baugruppe nach Anspruch 1,
dadurch ge kennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung einen mit dem Kreisel in Kontakt angeordneten elastischen Ring, eine in Kontakt mit dem elastischen Ring angeordnete Membran und eine in Kontakt mit der Membran angeordnete Richtscheibe sowie Befestigungsmittel zum Festlegen des Kreisels, des elastischen Rings, der Membran und der Richtplatte aneinander umfaßt.

7. Baugruppe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Membran einen mit dem Antrieb verbundenen inneren Teil, einen in Kontakt mit dem elastischen Ring und der Richtscheibe angeordneten äußeren Teil und eine Mehrzahl Stege aufweist, die den inneren mit dem äußeren Teil verbinden.

8. Baugruppe nach Anbspruch 7,
dadurch geke η η zeichnet, daß die Halterung eine Mehrzahl federnde Pfosten aufweist, deren jeder ein erstes und ein zweites Ende hat und die mit dem ersten Ende an der Basis und mit dem zweiten Ende an der Richtscheibe befestigt sind.

9. Baugruppe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Pfosten Öffnungen im Kreisel durchsetzen, wobei die Öffnungen so bemessen sind, daß die Pfosten den Kreisel nicht berühren.

10. Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Federkonstante des elastischen Rings sehr groß ist gegenüber der effektiven Federkonstante, mit der die Richtscheibe mit der Basis gekoppelt ist.

11. Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch g e k ennzeichnet, daß der Kreisel eine ihn zwischen seinen Außenflächen durchsetzende Mittenbohrung aufweist, und daß der elastische Ring den Kreisel nur an dessen Außenflächen und nicht an der Mittenbohrung kontaktiert.

12. Baugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb innerhalb der Mittenbohrung, jedoch außer Kontakt mit dem Kreisel angeordnet ist.

Geänderte Patentansprüche

[[im International Bureau eingegangen am 13. November 1985 (13.11.85); ursprüngliche Ansprüche 1-12 ersetzt durch geänderte Ansprüche 1-20 (4 Seiten)]

1. (Geändert) Laserkreisel-Baugruppe, mit einer Basis, einer auf der Basis angeordneten federnden Halterung, einer auf der Halterung angeordneten Kopplungsvorrichtung, einem an der Kopplungsvorrichtung angeordneten Laserkreisel und einem Antrieb, der mit der Basis und der Kopplungsvorrichtung verbunden ist und der Kopplungsvorrichtung eine Zitterbewegung erteilt,

d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Kopplungsvorrichtung eine Membran (40) mit einem inneren Teil (124), einem äußeren Teil (122) und einem zwischen beiden befindlichen federnden Zwischenabschnitt (126) aufweist, wobei der äußere Teil (122) mit der Halterung (10, 12) und dem Kreisel (20) und der innere Teil (124) mit dem Antrieb (70) verbunden ist, so daß die Zitterbewegung durch den federnden Zwischenabschnitt (126) in den Kreisel (20) koppelbar ist.

2. (Gestrichen) .

3. (Gestrichen).

4. (Gestrichen).

5. (Gestrichen).

6. (Geändert) Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung eine Richtscheibe (50), die in Kontakt mit der Membran (40) an deren äußerem Teil (122) ange-

-X-

ordnet ist, sowie Befestigungselemente (52) aufweist, um den Kreisel (20), die Membran (40) und die Richtscheibe (50) an¹-einander festzulegen.

7. (Geändert) Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (40) eine Mehrzahl Stege (126) aufweist, die den inneren Teil (124) mit dem äußeren Teil (122) verbinden, wobei jeder Steg (126) senkrecht zur Membran eine Dicke hat, die erheblich kleiner als die Höhe und Breite des Stegs sind.

8. (Geändert) Laserkreisel-Baugruppe, mit einer Basis, einer auf der Basis angeordneten federnden Halterung, einer an der Halterung angeordneten Kopplungsvorrichtung, einem an der Kopplungsvorrichtung angeordneten Laserkreisel und einem Antrieb, der mit der Basis und der Kopplungsvorrichtung verbunden ist und die Kopplungsvorrichtung mit einer Zitterbewegung beaufschlagt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (10) eine Mehrzahl federnde Pfosten (12) aufweist, deren jeder ein erstes und ein zweites Ende hat und mit seinem ersten Ende an der Basis und mit seinem zweiten Ende an der Kopplungsvorrichtung befestigt ist.

9. Baugruppe nach Anspruch 8,

d a d u r c h gekennzeichnet , daß die Pfosten (12) Öffnungen (22) im Kreisel (20) durchsetzen, wobei die öffnungen solche Größe haben, daß die Pfosten den Kreisel nicht berühren.

10. (Gestrichen).

11. (Gestrichen).

12. (Gestrichen).

13. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung einen Ring (30) aus elastischem Werkstoff aufweist, der in Kontakt mit dem Laserkreisel (20) angeordnet ist und Öffnungen aufweist, durch die die Pfosten (12) verlaufen, ohne den Ring zu kontaktieren.

14. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 9,

dad u rch geke nn ζ e i chnet , daß die Kopplungsvorrichtung eine Richtscheibe (50), die auf den zweiten Enden der Pfosten (12) montiert und daran gehalten ist, eine an der Richtscheibe (50) befestigte Membran (40) und einen Ring (30) aus elastischem Werkstoff, der zwischen der Membran (40) und dem Kreisel (20) angeordnet ist, aufweist, wobei die Membran (40) und der Ring (30) entsprechende Öffnungen aufweisen, durch die die Pfosten (12) verlaufen, ohne die Membran oder den Ring zu berühren.

15. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (70) der Baugruppe eine periodische Zitterbewegung mit einer ausgewählten Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs erteilt, und daß die effektive Federkonstante für die Pfosten (12) so gewählt ist, daß, wenn die effektive Federkonstante der Kopplungsvorrichtung (50, 40, 30) viel größer als die effektive Federkonstante des Antriebs (70) ist, die Eigenfrequenz der Baugruppe ungefähr gleich der Obergrenze des vorbestimmten Bereichs ist.

16. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente eine Mehrzahl Stifte (52) sind, deren jeder entsprechende miteinander fluchtende Öffnungen in dem äußeren Teil (122) und im Kreisel (20) durchsetzt.

17. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der federnde Zwischenabschnitt eine Mehrzahl Stege (126) umfaßt, die den äußeren Teil (122) und den inneren Teil (124) miteinander verbinden, wobei jeder Steg (126) senkrecht zur Membran (40) eine Dicke hat, die erheblich geringer als die Höhe und Breite des Stegs ist.

18. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein Element (60) zur Eingrenzung jedes Stegs (126) entlang seiner Dickenrichtung, um ein Knicken des Stegs zu verhindern.

19. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (70) der Baugruppe (64) eine periodische Zitterbewegung mit einer vorgewählten Frequenz erteilt, daß die Membran (40) eine Mehrzahl Schlitze (120) aufweist, die die Stege (126) begrenzen, und daß die Längen der Schlitze (120) eingestellt sind, wodurch die Steglängen eingestellt sind, so daß die Eigenfrequenz der Baugruppe gleich der ausgewählten Frequenz ist.

20. (Neu) Baugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (40) kreisrund ist und einen Durchmesser von ca. 6,48 cm sowie eine Dicke von ca. 0,25 mm hat, daß die Breite jedes Stegs (126) ca. 2,03 mm beträgt und daß die Länge jedes Stegs (126) zwischen 2,54 und 10,16 mm liegt.