DE3626386A1 - Zittereinrichtung fuer ringlaser-gyroskop - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Zittereinrichtung für Ringlaser- Gyroskope und insbesondere mit Abstimmanordnungen für solche Ein­ richtungen.

Ein Ringlaser-Gyroskop ist eine Einrichtung, in der zwei Laserstrahlen in Gegenrichtungen auf einem geschlossenen Weg in einem laseroptischen Hohlraum von entsprechender Form umlaufen. Drehungen des Hohlraum führen zu Phasenverschiebungen jedes Strahls, wodurch Frequenzänderungen ver­ ursacht werden. Die Frequenzdifferenz zwischen den beiden Strahlen ist proportional zur Geschwindigkeit der Winkeldrehung des Ringlasers. Ringlaser weisen eine Schwierigkeit auf, die als "Typenfestlegung" be­ zeichnet wird und die bei niedrigen Winkelgeschwindigkeiten dadurch auftreten, daß es scheint, daß die beiden Strahlen dieselbe Frequenz haben. Eine üblicherweise angewandte Technik zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist darin zu sehen, eine vorsätzliche mechanische Vibration oder Körperschallschwingungen oder ein "Zittern" einzu­ bringen. Viele Techniken sind zur Erzeugung eines Zitterns bekannt, obgleich die Mehrheit hiervon davon Gebrauch macht, den Ringlaser auf einer Plattform anzubringen, die eine Aufhängig hat, die um eine einzige Achse mit Hilfe eines entsprechenden Antriebs, wie eines piezo-elektrischen Motors, oszillieren kann.

Die Zitterfrequenz muß sorgfältig abgestimmt werden, um zu verhindern, daß die Zittervibrationen andere Einrichtungen oder andere Laser-Gyroskope beeinflussen, die in ähnlicher Weise um orthogonale Achsen angeordnet sind. Üblicherweise muß die Aufhängung mit sehr engen Toleranzen herge­ stellt werden, um eine entsprechende Abstimmung des Ringlaser-Gyroskops zu gewährleisten. Hierdurch sind hohe Genauigkeiten erforderlich, wodurch die Kosten der Aufhängung nachteilig beeinflußt werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Ringlaser-Gyroskop bereitzustellen, bei dem die Abstimmung der Zitterfrequenz einfach nach der Herstellung des Gyroskops nachstellbar ist.

Nach der Erfindung wird eine Zittereinrichtung für ein Ringlaser-Gyroskop angegeben, die eine Nabe enthält, die derart angeordnet ist, daß sie relativ zu einer Halterung für das Gyroskop fixierbar ist, die ferner eine Felge enthält, die koaxial zur Nabe angeordnet ist und an der das Gyroskop angebracht werden kann, sowie eine Anzahl von radialen Speichen enthält, die die Nabe und die Felge miteinander verbinden und deren Be­ festigungspunkt an der Felge in der Felge in einer radialen Richtung ausgenommen ist, und die ferner ein Paar von Stiften enthält, die wenigstens einer Speiche zugeordnet und derart angeordnet sind, daß sie in die Aussparungen zwischen der Felge und der Speiche auf jeder Seite der Speiche einführbar sind, um die effektive Länge der Speiche zu verändern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Zitterrad,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Rades nach Fig. 1 längs der Linie II-II, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die vollständige Zittereinrichtung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 weist ein Zitterrad eine Mittelnabe 10 eine kreisförmige Felge 11 koaxial zur Nabe 10 und eine Anzahl von radialen Speichen 12 (im vorliegenden Fall vier) auf, die die Nabe 12 und die Felge 11 miteinander verbinden. Die Nabe ist mit einer Anzahl von Öffnungen 13 ver­ sehen, so daß sie beispielsweise mit Hilfe von Schrauben oder Bolzen an einer Halterung (nicht gezeigt) fest angebracht werden kann. Die Felge 11 ist in ähnlicher Weise mit einer Anzahl von Öffnungen 14 versehen, um zu ermöglichen, daß der Ringlaser (nicht gezeigt) an der Felge angebracht werden kann.

Die Befestigungsstelle jeder Speiche 12 an der Felge 11 ist in der Felge in einer radialen Richtung, wie gezeigt, ausgespart und jede Aussparung 15 weist zwei teilkreisförmige Nuten 16 auf.

Die vollständige Zittereinrichtung, aber ohne die Halterung oder den Ringlaser, ist in Fig. 3 in einer Draufsicht gezeigt. Einzelheiten, die in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigt sind, beziehen sich auf die An­ triebseinrichtung, die piezo-elektrische Kristall-Wafer 30 aufweist, die auf jeder Seite jeder Speiche 12 angebracht sind. Durch Anlegen von entsprechenden Wechselspannungen an die piezo-elektrischen Kristalle auf übliche Weise wird ermöglicht, daß eine oszillatorische Drehbewegung um die Achse der Nabe erzeugbar ist, wie dies mit dem Pfeil 31 angedeutet ist.

Andere Einzelheiten, die in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigt sind, be­ ziehen sich auf die Paare von Stiften 32, die in eine oder mehrere der paarweise angeordneten Nuten 16 zwischen einer Speiche und der Felge eingeführt werden können. Die Stifte sind in den Nuten mittels eines Festsitzes angeordnet. Ein Stift, der in eine entsprechende Nut auf jeder Seite einer Speiche eingesetzt ist, hat die Wirkung, daß die Länge der Speiche verkürzt und somit die Schwingungsperiode verändert wird. Irgendeine gewünschte Kombination von Paaren von Stiften kann ver­ wendet werden. Aus Gründen des Massenausgleichs kann es bevorzugt sein, Paare von Stiften auf zugeordneten Stellen an gegenüberliegenden Speichen einzusetzen, jedoch ist dies nicht wesentlich. Aus Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß die Stifte 32 in Nuten an den Enden aller vier Speichen eingesetzt sind, obgleich diese nicht immer an denselben Stellen ange­ ordnet sind.

Wie bereits angegeben ist, kann sich die Anzahl von Speichen abweichend von den vier gezeigten ändern, was in gewisser Weise von der Masse des Ringlasers abhängig ist, die von den Speichen getragen werden muß.

Die Einrichtung zur Erzeugung der Zitteroszillation braucht nicht von piezo-elektrischen Kristallen gebildet zu werden und es können andere Techniken angewandt werden, die ebenfalls hierfür geeignet sind.

Die gezeigte Abstimmanordnung hat den Vorteil, daß sie innerhalb eines beträchtlichen Bereiches verstellbar ist. Da die Stifte 32 mittels Fest­ sitz in den Nuten 16 angeordnet sind, besteht keine Notwendigkeit irgend­ welche Einrichtungen zum Befestigen derselben an ihrer vorbestimmten Stelle vorzusehen.

Claims (5)

1. Zittereinrichtung für ein Ringlaser-Gyroskop, gekennzeichnet durch eine Nabe (10), die derart ausgelegt ist, daß sie mit einer Halterung für das Gyroskop fest verbindbar ist, eine Felge (11) koaxial zur Nabe (10), an der das Gyroskop anbring­ bar ist, eine Anzahl von radialen Speichen (12), die die Nabe (10) und die Felge (11) miteinander verbinden und deren jeweilige Be­ festigungsstelle an der Felge in der Felge in einer Radial­ richtung ausgespart ist, und ein Paar von Stiften, die wenigstens einer Speiche (12) zugeordnet und derart beschaffen und ausge­ legt sind, daß sie in die Aussparungen (15) zwischen der Felge (11) und der Speiche (12) auf jeder Speiche (12) anordenbar sind, um die effektive Länge der Speiche (12) zu verändern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aussparung (15) eine Anzahl von Nuten (16) umfaßt, in die ein Stift (32) einführbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stift (32) mittels Festsitz in einer zugeordneten Nut (16) anordenbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinrichtung (30) vorgesehen ist, die der Felge (11) relativ zur Nabe (10) um die Achse der Nabe (10) eine oszillatorische Drehbewegung erteilt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Anzahl von piezo-elektrischen Kristallen (30) umfaßt, die an jeder Speiche (12) angebracht und derart angeordnet sind, daß sie durch eine Wechselspannung zur Erzeugung der erforderlichen Bewegung bewegt werden.