JP2595297B2 - Vertical gyro - Google Patents

Vertical gyro

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JP2595297B2 JP63101406A JP10140688A JP2595297B2 JP 2595297 B2 JP2595297 B2 JP 2595297B2 JP 63101406 A JP63101406 A JP 63101406A JP 10140688 A JP10140688 A JP 10140688A JP 2595297 B2 JP2595297 B2 JP 2595297B2
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Description

【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は、バーチカルジャイロに関し、特に、1個の
モータのみを用いて光学式に出力信号を取り出すことが
できるようにした小型高性能な構成を得るための新規な
改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical gyro, and in particular, to a small and high-performance configuration in which an output signal can be optically extracted using only one motor. New improvements to obtain

b.従来の技術 従来、用いられていたこの種のバーチカルジャイロと
しては、種々提案されているが、その中で、代表的な構
成について述べると、ここではその従来構成を示す文献
名等を開示していないが、第4図にて示す本出願人が社
内で製造しているバーチカルジャイロについて述べる。
b. Conventional technology Conventionally, various types of vertical gyros of this type have been proposed. Among them, a typical configuration is described. Here, a document name indicating the conventional configuration is disclosed. Although not described, a vertical gyro manufactured in-house by the applicant shown in FIG. 4 will be described.

すなわち、第4図において、符号1で示されるもの
は、第1方向の角度検出を行う第1シンクロ2、ジャイ
ロモータ3及び第1トルカー4とからなる内ジンバルで
あり、この内ジンバル1は図示しない軸受によって前記
第1方向に回動自在に設けられていると共に、前記ジャ
イロモータ3には、レベルセンサー8が設けられてい
る。
That is, in FIG. 4, reference numeral 1 denotes an inner gimbal including a first synchro 2, a gyro motor 3, and a first torquer 4 for detecting an angle in a first direction. The gyromotor 3 is provided with a level sensor 8 while being rotatably provided in the first direction by a bearing not provided.

さらに、前記内ジンバル1の外側位置には、前記第1
シンクロ2が検出する第1方向の角度検出とは、直交す
る方向の角度検出を行うための第2シンクロ5及び第2
トルカー6を有する外ジンバル7が回動自在に設けられ
ており、この外ジンバル7は、図示しない軸受によって
支持されている。
Further, the first gimbal 1 is located at an outer position thereof.
The angle detection in the first direction detected by the synchro 2 means the second synchro 5 and the second synchro 5 for performing the angle detection in the orthogonal direction.
An outer gimbal 7 having a torquer 6 is rotatably provided, and the outer gimbal 7 is supported by a bearing (not shown).

従来のバーチカルジャイロは、前述したように構成さ
れており、以下に、その動作について説明する。
The conventional vertical gyro is configured as described above, and its operation will be described below.

まず、ジャイロモータ3を回転した状態で、レベルセ
ンサー8によって内ジンバル1の鉛直検出を行う。
First, while the gyro motor 3 is rotating, the vertical detection of the inner gimbal 1 is performed by the level sensor 8.

このレベルセンサー8からの鉛直検出信号8aは、第1
トルカー4及び第2トルカー6に供給されて、ジャイロ
モータ3のスピン軸(図示せず)が鉛直な状態に保持さ
れる。
The vertical detection signal 8a from the level sensor 8 is
The gyromotor 3 is supplied to the torquer 4 and the second torquer 6 and the spin shaft (not shown) of the gyromotor 3 is maintained in a vertical state.

前述の状態で、バーチカルジャイロが傾斜して、内ジ
ンバル1及び外ジンバル7に設けられた第1及び第2シ
ンクロ2及び5によって変化角度の検出がなされること
により、ピツチ角(A)及びロータ角(B)が検出され
る。
In the above-mentioned state, the vertical gyro is inclined, and the change angle is detected by the first and second synchros 2 and 5 provided on the inner gimbal 1 and the outer gimbal 7, so that the pitch angle (A) and the rotor are changed. The corner (B) is detected.

c.発明が解決しようとする課題 従来のバーチカルジャイロは、以上のように構成され
ていたため、次のような課題を有していた。
c. Problems to be Solved by the Invention Since the conventional vertical gyro was configured as described above, it had the following problems.

すなわち、ジャイロ全体として、ジャイロモータ3の
他に、モータからなる2個のトルカー、回転機としての
2個のシンクロが必要であるため、合計5個の回転機を
必要とし、これらの各回転機に各々供給する電源及び出
力信号の取り出しに、数多くのスリップリング及びブラ
シからなる信号入出力手段が必要である。
In other words, the gyro as a whole requires two torquers including a motor and two synchro as rotating machines in addition to the gyro motor 3, so that a total of five rotating machines are required. In order to take out the power supply and the output signal respectively supplied to the power supply, signal input / output means including many slip rings and brushes is required.

そのため、構造自体が極めて複雑となり、部品点数が
多くなり、小形で安価且つ高性能なバーチカルジャイロ
の要求に応じることは不可能であった。
Therefore, the structure itself becomes extremely complicated, the number of parts increases, and it is impossible to meet the demand for a small, inexpensive, and high-performance vertical gyro.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされ
たもので、特に、1個のモータのみを用いて光学式に出
力信号を取り出すことができるようにした小型高性能な
バーチカルジャイロを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, provides a small, high-performance vertical gyro capable of optically extracting an output signal using only one motor. The purpose is to do.

d.課題を解決するための手段 本発明によるバーチカルジャイロは、全体形状がほぼ
箱形をなし上部に開口部を有する基台の両端に設けられ
た外ジンバル軸受間で第1方向に回動自在に軸支された
外ジンバルと、前記外ジンバルの両端に設けられた内ジ
ンバル軸受間で前記第1方向と直交する第2方向に回動
自在に軸支された内ジンバルと、前記内ジンバル内に設
けられたジャイロモータと、前記内ジンバルに設けたジ
ャイロモータ駆動回路部と、前記基台からジャイロモー
タに接続されフレキシブルワイヤからなる給電手段と、
前記内ジンバルの下部に設けられた発光部と、前記基台
に設けられた前記発光部からの光を受光するため半球状
に形成された光検出部と、前記光検出部からの検出信号
を処理するための検出信号処理回路部とを備えた構成で
ある。
d. Means for Solving the Problems A vertical gyro according to the present invention is rotatable in a first direction between outer gimbal bearings provided at both ends of a base having an overall shape substantially box-shaped and having an opening at an upper portion. An inner gimbal rotatably supported in a second direction orthogonal to the first direction between inner gimbal bearings provided at both ends of the outer gimbal; A gyromotor provided in the gyromotor drive circuit unit provided in the inner gimbal, a power supply means connected to the gyromotor from the base and made of a flexible wire,
A light emitting unit provided at a lower portion of the inner gimbal, a light detecting unit formed in a hemispherical shape for receiving light from the light emitting unit provided on the base, and a detection signal from the light detecting unit. And a detection signal processing circuit for processing.

e.作用 本発明によるバーチカルジャイロにおいては、1個の
ジャイロモータのみを有する内ジンバルが、基台に回動
自在に設けられた外ジンバル内に回動自在に設けられ、
内ジンバルに設けられて発光部と基台上に設けられた半
球状の光検出部を有しているため、ジャイロモータが作
動している状態では、発光部は常に鉛直方向に保たれて
いる。
e. Operation In the vertical gyro according to the present invention, the inner gimbal having only one gyro motor is rotatably provided in the outer gimbal provided rotatably on the base,
Since the gimbal has a light emitting section and a hemispherical light detecting section provided on the base, the light emitting section is always kept in the vertical direction when the gyro motor is operating. .

さらに、基台がピツチ軸及びロータ軸周りに傾斜した
時、発光部から発光された光が光検出部上の異なる位置
に移動するため、この光の相対位置変化を検出すること
によって、ピツチ角及びロータ角の変化を検出すること
ができる。
Further, when the base is tilted around the pitch axis and the rotor axis, the light emitted from the light emitting unit moves to a different position on the light detecting unit. Therefore, by detecting a change in the relative position of the light, the pitch angle is detected. And a change in the rotor angle can be detected.

従って、1個のジャイロモータのみと発光部及び光検
出部とによって全体の2軸の信号検出構成を得ることが
でき、回転機としては1個のジャイロモータのみで済む
ことになり、小形で高性能且つ低価格のバーチカルジャ
イロを得ることができる。
Therefore, the entire two-axis signal detection configuration can be obtained by only one gyromotor and the light emitting unit and the light detection unit. A vertical gyro with high performance and low price can be obtained.

f.実施例 以下、図面と共に本発明によるバーチカルジャイロの
好適な実施例について詳細に説明する。
f. Embodiment Hereinafter, a preferred embodiment of the vertical gyro according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を用い
て説明する。
The same or equivalent parts as those in the conventional example will be described using the same reference numerals.

第1図から第3図迄は、本発明によるバーチカルジャ
イロを示すもので、第1図は全体構成を示すブロック
図、第2図は断面図、第3図は第2図の平面断面図であ
る。
FIGS. 1 to 3 show a vertical gyro according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the overall structure, FIG. 2 is a sectional view, and FIG. 3 is a plan sectional view of FIG. is there.

まず、第2図及び第3図において符号10で示されるも
のは、全体形状がほぼ箱形をなし上部に開口部11を有す
る基台であり、この基台10のほぼ中央部に形成された一
対の外ジンバル軸受12には、全体形状が四角枠形をなす
外ジンバル7が、一対の外ジンバル軸7aを介して第1方
向(x)において回動自在に配設されている。
First, a base indicated by reference numeral 10 in FIGS. 2 and 3 is a base having a substantially box-shaped overall shape and having an opening 11 at an upper portion, and is formed at a substantially central portion of the base 10. On the pair of outer gimbal bearings 12, an outer gimbal 7 having a square frame shape as a whole is disposed rotatably in a first direction (x) via a pair of outer gimbal shafts 7a.

前記外ジンバル7における前記各外ジンバル軸7aと直
交する位置には、一対の内ジンバル軸受13が形成されて
おり、これらの内ジンバル軸受13には、1個のみのブラ
シレスDCモータからなるジャイロモータ3を内蔵した内
ジンバル1が、一対の内ジンバル軸1aを介して前記第1
方向(x)とは直交する第2方向(y)において回動自
在に配設されている。尚、前記ジャイロモータ3は、ホ
ール素子3aによって回転を検出している。
A pair of inner gimbal bearings 13 are formed in the outer gimbal 7 at positions orthogonal to the respective outer gimbal shafts 7a, and these inner gimbal bearings 13 have a gyro motor composed of only one brushless DC motor. The inner gimbal 1 having the built-in 3 is connected to the first gimbal via a pair of inner gimbal shafts 1a.
It is arranged rotatably in a second direction (y) orthogonal to the direction (x). The rotation of the gyro motor 3 is detected by a Hall element 3a.

前記内ジンバル1の外面には、ボール回転又はペンジ
ュラム式等の構成からなる機械式自立機構15及びジャイ
ロモータ駆動回路部16が取付けられており、このジャイ
ロモータ機構回路部16の下面すなわち前記内ジンバル1
の下面には、LEDからなる発光部17が一体状に取付けら
れている。
On the outer surface of the inner gimbal 1, a mechanical self-standing mechanism 15 and a gyro motor drive circuit section 16 having a configuration such as ball rotation or pendulum type are mounted. 1
A light emitting section 17 made of an LED is integrally mounted on the lower surface of the LED.

前記発光部17と対応する前記基台10の底部18は、ほぼ
半球状に形成されており、この底部18上には、ほぼ半球
状に形成された多数のホトトランジスタまたはホトダイ
オードからなるマトリクス回路によって構成された光検
出部19が設けられている。
The bottom part 18 of the base 10 corresponding to the light emitting part 17 is formed in a substantially hemispherical shape, and on the bottom part 18 is formed a matrix circuit composed of a large number of phototransistors or photodiodes formed in a substantially hemispherical shape. The configured photodetector 19 is provided.

前記光検出部19からの検出信号19aは、検出信号処理
回路部20にて処理され、ピッチ角信号(A)及びロール
角信号(B)が取り出される構成である。
A detection signal 19a from the light detection unit 19 is processed by a detection signal processing circuit unit 20, and a pitch angle signal (A) and a roll angle signal (B) are extracted.

さらに、前記ジャイロモータ3に対する給電手段とし
て一対のフレキシブルワイヤ21が、前記基台10の上部か
らジャイロモータ3に接続されている。尚、前述の場
合、前述フレキシブルワイヤ21は、従来のスリップリン
グとブラシによる給電手段に代わるもので、内ジンバル
1のピッチ、ロール軸周りのジンバル自由度を90°以内
に抑えている。
Further, a pair of flexible wires 21 are connected to the gyro motor 3 from above the base 10 as power supply means for the gyro motor 3. In the case described above, the flexible wire 21 replaces the conventional power supply means using a slip ring and a brush, and suppresses the pitch of the inner gimbal 1 and the degree of freedom of the gimbal around the roll axis within 90 °.

本発明によるバーチカルジャイロは、前述したように
構成されており、以下に、その動作について説明する。
The vertical gyro according to the present invention is configured as described above, and its operation will be described below.

まず、第2図の状態において、フレキシブルワイヤ21
を介してジャイロモータ3に給電すると、1個のみのジ
ャイロモータ3は所定の回転数で回転し、内ジンバル1
が鉛直方向に保持されると共に、発光部17も鉛直方向に
保持される。
First, in the state of FIG.
When power is supplied to the gyro motor 3 through the gyro motor 3, only one gyro motor 3 rotates at a predetermined rotation speed, and the inner gimbal 1
Are held in the vertical direction, and the light emitting unit 17 is also held in the vertical direction.

前述の状態では、光検出部19から得られる検出信号19
aは、原点位置を検出し、基台10が何ら傾斜状態にない
ことを示している。
In the state described above, the detection signal 19 obtained from the light detection unit 19
“a” indicates that the origin position is detected and that the base 10 is not inclined at all.

前述の状態で、基台10がピッチ及びロール軸周りに傾
斜した場合、発光部17が回動し、光検出部19との相対位
置が変化するため、この変化分が光検出部19によって検
出され、その検出信号19aが検出信号処理回路部20で処
理されると共に、ピッチ角信号(A)及びロール角信号
(B)が検出される。
In the state described above, when the base 10 is tilted around the pitch and roll axes, the light emitting unit 17 rotates, and the relative position with respect to the light detecting unit 19 changes. Then, the detection signal 19a is processed by the detection signal processing circuit unit 20, and the pitch angle signal (A) and the roll angle signal (B) are detected.

g.発明の効果 本発明によるバーチカルジャイロは、以上のように構
成されているため、次のような効果を得ることができ
る。
g. Effects of the Invention Since the vertical gyro according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.

(1)回転機としては、1個のジャイロモータのみを用
いてバーチカルジャイロが構成できるため、小形で高性
能且つ低価格を実現することができる。
(1) Since a vertical gyro can be configured using only one gyro motor as a rotating machine, a compact, high-performance, and low-priced device can be realized.

(2)ジャイロモータとして、ブラシレスDCモータを用
いることにより、給電手段としては、2本のフレキシブ
ルワイヤで構成できるため、従来のように多くのスリッ
プリング等を用いる必要がなく、極めて簡単な構成とな
り、信頼性が向上すると共に、この給電手段により内ジ
ンバルのピッチ及びロール軸周りのジンバル自由度を90
°以内に抑えることができる。
(2) By using a brushless DC motor as the gyro motor, the power supply means can be composed of two flexible wires, so that it is not necessary to use many slip rings or the like as in the conventional case, and the configuration becomes extremely simple. The power supply means increases the gimbal pitch around the inner gimbal and the degree of freedom of the gimbal around the roll axis by 90%.
° can be suppressed within.

(3)検出信号の取り出しを、発光部と光検出部とによ
る非接触式の検出手段によっているため、従来の多くの
スリップリングによる構成と比較すると、その信頼性は
格段に向上することができる。
(3) Since the extraction of the detection signal is performed by a non-contact type detecting means using a light emitting unit and a light detecting unit, the reliability can be remarkably improved as compared with a configuration using many conventional slip rings. .

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

第1図から第3図迄は、本発明によるバーチカルジャイ
ロを示すもので、第1図は全体構成を示すブロック図、
第2図は断面図、第3図は第2図の平面断面図、第4図
は従来のバーチカルジャイロを示すブロック図である。 1は内ジンバル、3はジャイロモータ、7は外ジンバ
ル、10は基台、12は外ジンバル軸受、13は内ジンバル軸
受、17は発光部、19は光検出部、19aは検出信号、20は
検出信号処理回路部、21は給電手段(フレキシブルワイ
ヤ)である。
FIGS. 1 to 3 show a vertical gyro according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the entire structure.
2 is a sectional view, FIG. 3 is a plan sectional view of FIG. 2, and FIG. 4 is a block diagram showing a conventional vertical gyro. 1 is an inner gimbal, 3 is a gyro motor, 7 is an outer gimbal, 10 is a base, 12 is an outer gimbal bearing, 13 is an inner gimbal bearing, 17 is a light emitting part, 19 is a light detecting part, 19a is a detection signal, and 20 is a detecting signal. The detection signal processing circuit unit 21 is a power supply unit (flexible wire).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】全体形状がほぼ箱形をなす基台(10)の両
端に設けられた外ジンバル軸受(12)間で第1方向
(x)に回動自在に軸支された外ジンバル(7)と、前
記外ジンバル(7)の両端に設けられた内ジンバル軸受
(13)間で前記第1方向(x)と直交する第2方向
(y)に回動自在に軸支された内ジンバル(1)と、前
記内ジンバル(1)内に設けられたジャイロモータ
(3)と、前記内ジンバル(1)に設けたジャイロモー
タ駆動回路部(16)と、前記基台(10)からジャイロモ
ータ(3)に接続されフレキシブルワイヤからなる給電
手段(21)と、前記内ジンバル(1)の下部に設けられ
た発光部(17)と、前記基台(10)に設けられた前記発
光部(17)からの光を受光するため半球状に形成された
光検出部(19)と、前記光検出部(19)からの検出信号
(19a)を処理するための検出信号処理回路部(20)と
を備え、回転機としては1個の前記ジャイロモータ
(3)のみを用い、前記内ジンバル(1)のピッチ及び
ロール軸周りのジンバル自由度は前記給電手段により90
°以内に抑えられ、前記発光部(17)の移動により、ピ
ッチ角及びロール角を検出するようにしたことを特徴と
するバーチカルジャイロ。
An outer gimbal (1) rotatably supported in a first direction (x) between outer gimbal bearings (12) provided at both ends of a base (10) having a substantially box shape as a whole. 7) and an inner gimbal bearing (13) provided at both ends of the outer gimbal (7), which is rotatably supported in a second direction (y) orthogonal to the first direction (x). A gimbal (1), a gyro motor (3) provided in the inner gimbal (1), a gyro motor drive circuit section (16) provided in the inner gimbal (1), and the base (10). A power supply means (21) connected to a gyro motor (3) and made of a flexible wire; a light emitting section (17) provided below the inner gimbal (1); and a light emitting section provided on the base (10). A light detecting section (19) formed in a hemispherical shape for receiving light from the section (17); and the light detecting section (19). And a detection signal processing circuit unit (20) for processing a detection signal (19a) from the gyro motor. Only one gyro motor (3) is used as a rotating machine, and the pitch of the inner gimbal (1) and The gimbal freedom around the roll axis is 90
The vertical gyro is characterized in that the pitch angle and the roll angle are detected by movement of the light emitting section (17) within the range of °.
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