JPH0215803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にジヤイロスコープに関するもの
であるが、便宜上主に弾性懸架自由回転子ジヤイ
ロスコープについて説明する。これは本発明が特
にこれに適用可能であるからである。

ヒステリシスまたは同期モータの回転子に検出
素子を取り付けたジヤイロスコープは次のような
問題を生じやすい。すなわちこのヒステリシスモ
ータによつて検出素子が振動しその結果ジヤイロ
スコープ内にバイアスドリフトを誘起してその性
能を低下させることである。４極ヒステリシスモ
ータの場合、その固定子コイルは回転子の周縁に
配列され、正弦波および余弦波によつて駆動され
る。これらの波形は回転子の周囲に極ベクトルま
たは磁束ベクトル（Vp）を発生し、これはその
正弦波および余弦波の周波数の半分で回転する。
この固定子コイルが駆動されると回転起磁力によ
つてモータが全速まで加速される。正常回転中は
モータ本体に固定された任意のベクトルAB→と回
転磁界MNの軸との間の角度関係（）は見掛上
一定である。回転子の回転中固定子コイルを一瞬
消勢すると、回転磁界ベクトルMN→はAB→に対し
て異なつた角度で再び形成される。

ヒステリシスモータには必ず製造組立上の許容
差が存在するので回転子と固定子の間の空隙が完
全には均一でなく、従つて固定子のリングにはそ
のリングの他のいずれの点よりもモータのスピン
軸に近い点が存在する可能性がある。この点を通
つて直径CDを引くとこれは必ず固定子巻線に対
して見掛上固定される。

回転子は磁性体でできており磁気吸引力を受け
るが、MN→に平行な磁界が最も小さい空隙のこの
点を横切ると、すなわちMN→がCDに平行である
と、これ以上吸引力が大きくなる箇所は他にな
い。この吸引力はCDに沿つており回転子が１回
転すると２回発生する。そして常に固定子に対し
て同じ方向にある。最も小さい空隙の点において
この固定子に固定され吸引力および磁界の両方を
測定する観測者は、正弦波磁界と変動するまたは
パルス上の一方向性吸引力とを観測するであろ
う。この吸引力はそのジヤイロスコープをドリフ
トさせる振動を発生する。最大の力が発生する回
転子上の点はMN→が回転子の周縁を横切ることに
よつて示すことができる。これらの点は回転子の
スピン軸と共に、最大振幅のパルス変動が発生
し、角度関係を変えるとこれらの点が変化する
平面、従つて振動の平面を画成する。これはジヤ
イロスコープのバイアスドリフトの値と方向を変
えるのに充分である。従つてこのバイアスドリフ
トの値はジヤイロスコープをスイツチ・オンさせ
るたびに変化する。問題はこのバイアスドリフト
に再現性がない点であるが、これはこのドリフト
が一定であるとしたならば校正中に必要な修正を
行うことができるためである。

このバイアスドリフトの変化は毎時間数度の程
度であるがヒステリシスモータによつて導入さ
れ、高品質のジヤイロスコープでは許容できない
ものであり、特に例えば英国特許明細書第
1304571号および第1364757号に記載したような弾
性懸架自由回転子ジヤイロスコープでは問題とな
る。

上述の問題を緩和するいくつかの方法が知られ
ているが、その一つはジヤイロスコープの駆動系
にサーボループを利用し、これによつて回転子が
回転ベクトルMN→と同期していたならば生ずるで
あろう速度とは回転子の回転速度をわずかに異な
るようにするものである。この方法は上記問題を
効果的に克服するが、電力の消費量が比較的大き
くある応用例の場合には問題となることがある。
他の公知の方法は、固定子駆動信号を中断して回
転子中に形成された永久磁石の軸の方向を、従つ
てバイアスドリフトの方向を順次変化させること
によつて固定子駆動信号の位相を変えるものであ
る。このようにすればバイアスドリフトが平均化
される。この方法もまた当面の問題を効果的に解
決するが、現在では別の問題を引起すことが判明
している。固定子駆動信号の位相がずれるたび
に、過渡的なトルクが回転子中に導入され、これ
はジヤイロスコープの出力信号にドリフトを発生
する。

本発明の目的はヒステリシスモータによつて導
入されるバイアスドリフトの変化の問題を、他の
点に関するジヤイロスコープの性能を低下させる
ことなくまた過剰な電力消費を招くことなく解決
することである。

本発明によるジヤイロスコープは、回転可能な
検出素子と、この検出素子に駆動接続された回転
子を有するヒステリシスモータと、この検出素子
に関連する識別点の位置を検出して出力信号を発
生する第１の検出手段と、ヒステリシスモータに
関連する極ベクトルを表わす出力信号を発生する
第２の検出手段と、第１および第２の検出手段の
出力信号に応動して識別点に対する極ベクトルの
位相を比較し出力信号を発生する比較手段と、こ
の比較手段の出力信号に応動して前記識別点に対
する極ベクトルの位相を必要な関係に調整する制
御手段と、前記必要な関係が成立したときこれを
保持する手段とを含むものである。

第１の検出手段は電磁的なものでよく、ジヤイ
ロスコープの検出素子に挿入した磁性素子を含
み、この磁性素子は従つて識別点を与え、検出素
子が回転するとコイル手段によつて検出される。
弾性懸架自由回転子ジヤイロスコープを含む本発
明の一つの実施例では、ジヤイロスコープの検出
素子はその検出素子の周縁に設定された複数の永
久磁石を有し、これらはコイル手段と共に検出素
子の変位を読み取るのに使用される。これらの永
久磁石は組立て製造上の許容誤差に起因した独得
の微候を検出素子に与えることがわかる。検出素
子が回転するとコイル手段中に正弦波信号が誘起
され、この信号の検出素子に対する位相は一定で
その波形のいずれの点も検出素子上の特定の点に
対応している。従つて識別点をその波形上の任意
の所望の点に形成して第一の検出手段によつてこ
の点を検出する。たとえばこの識別点はその波形
の立上りクロスオーバ点であつてもよく、これを
第一の検出手段の一部をなすクロスオーバ検出器
によつて検出し、この検出器はパルス出力信号を
発生する。第二の検出手段もパルス出力信号を発
生するクロスオーバ検出器を有してもよく、比較
手段は次に一方のパルス信号と他方のパルス信号
の一致を比較する。両パルスが一致しないと、比
較手段の出力信号によつて制御手段が検出素子の
回転を低下させ、これはヒステリシスモータの駆
動信号を中断することによつて行なつてもよい。
第１および第２の検出手段からのパルスが一致す
ると、前記必要な関係を保つ手段は極ベクトルの
識別点に対する位相をロツクさせて、ヒステリシ
スモータを中断されない電力によつて駆動するこ
とができる。

本装置の場合、ヒステリシスモータで発生した
振動に起因するジヤイロスコープのバイアスドリ
フトの大きさと方向は接近した許容誤差内に維持
されるので、製造中の偏差を補償することができ
る。さらにこのバイアスドリフトの再現性はジヤ
イロスコープの立ち上り後比較的短期間に行なわ
れるので、識別点と選択した極ベクトルの間に所
望の関係が得られかつ保持されればジヤイロスコ
ープの性能が損われることはない。

本発明によるジヤイロスコープを添付図面を参
照して例を用いて以下に詳細に説明する。

第１図および第２図を参照すると、１でジヤイ
ロスコープを示し、これは摩擦防止ベアリング３
および４を装着したハウジング２を有し、このベ
アリングは中空の駆動軸５とその幾何学的スピン
軸の廻りに回転させる。駆動軸５は固定子７およ
び回転子８を有する通常の一般的なヒステリシス
または同期スピンモータ６によつて回転する。こ
のジヤイロスコープは弾性支持スパイダ１１によ
つて半径方向に懸架されているホイール９の形の
検出素子を有し、このスパイダは等角に配置され
た弾性を有する薄い平坦な４個のアーム１２，１
２，１３，１３、を有し、これらはホイール９を
自在に支持してその法線方向のスピン軸の廻りに
回転させる。ホイール９は、スパイダ１１内の開
口１５を通して伸びる別な弾性支持体または支柱
１４によつてスピン軸方向に支持されている。弾
性支持体１４は中空軸５に収容されている円柱状
突出部１６を有し、これによつて支持体１４は中
空軸５に固定される。

弾性支持体１４はその活動弾性領域内で回動す
る３個の平坦な弾性素子１８，１９および２１を
有する機械加工した円柱状ロツドからなる。この
ロツドの円柱状部分１６は中央孔２３内の軸５の
中に固定され、一方その反対側の円柱状部分２４
はジヤイロスコープ・ホイール９のスポーク２５
（第１図）に管状突出部２６を通して固定される。
端部弾性素子１８および２１は支持体１４の同一
直径平面内すなわち中間弾性素子１９の直径平面
に垂直な平面内にある。弾性素子１９の長さは等
長の端部弾性素子１８および２１のいずれかの長
さの２倍であることが好ましい。

ジヤイロスコープ・ホイール９用のこの懸架方
式によつて３本の互いに直交する軸に沿つて移動
可能な剛性が生じ、回転子速度の２倍の振動に本
質的に感動しない簡単で経済的な構成でねじれに
よる制限を受けることが少ない。一連の３個の平
坦な弾性素子１８，１９および２１を使用してい
るので支持体１４の可撓性剛性が好ましくかつ著
しく減少する。３個の平坦な弾性素子１８，１９
および２１を使用しているので、たとえジヤイロ
スコープ・ホイール９がいずれの方向にかたよつ
ていてもたわみ定数が中心値を維持する点でも有
利である。中間の平坦な弾性素子１９の中心はス
パイダ１１にある開口１５の中心と一致してい
る。

動作中は、この回転系のすべての半径方向およ
び駆動モータトルクの負荷をスパイダ１１によつ
て支持し、これはジヤイロスコープ・ホイール９
の交差したアーム１２，１３のねじるたわみによ
つて駆動軸５に対するジヤイロスコープ・ホイー
ル９の傾きを調和させる。実際スパイダ１１の中
央部分はフツクのユニバーサルジヨイントの中間
ジンバルと類似させてもよい。この効果的なジン
バルは非常に薄い金属板から形成するので、２本
の互いに直交するピボツト軸に対して本質的に質
量が平衡した状態にあり、従つてこのジヤイロス
コープは回転子速度の２倍の振動に対して本質的
に低い感度を有する。

動作中この回転系のすべての軸方向の負荷は３
重の弾性支持体１４によつて支えられている。す
でに述べたように支持体１４は平坦な中間弾性素
子１９に対して２個の平坦な弾性素子１８および
２１のそれぞれの長さの２倍に比例している。こ
のような構成はいずれのたわみの方向にも等しい
可撓性の堅さを有し、また等しい円柱強度を有す
る。この半径方向の懸架の効果的な中央ジンバル
部分の軸方向支持は柔軟性があるが、この効果的
なジンバルの質量が非常に低いので弾性体加速度
の感度が過剰に異方的になるのが防止される。

軸方向に配置された３重弾性支持体１４は一端
ではチユーブ２６を通つてスポーク２５に固定さ
れ、その反対側の端部では中空の駆動軸５の中に
ある孔２３の中に固定されていることがわかる。
中空軸５の反対側の端部には中空軸５の内部のネ
ジと整合するスクリユウ２８が設けられている。
従つてボールベアリング３および４の走行路はス
クリユウ２８をしめつけた時にスクリユウ２８の
頭部とフランジ部分２９の間に制限され、このフ
ランジ部分からブリツジまたはヨーク３１が伸び
る。英国特許明細書第722492号に記載した方式の
磁気懸架バネ補償方式（図示せず）を使用しても
良い。

このジヤイロスコープ・ホイール９はその周囲
にリング状または環状チヤネル３２を有する。環
状チヤネル３２の開口端はヒステリシス・モータ
６と面しており、全体を３３で示した空隙領域を
形成する。チヤネル３２は軟鉄で形成され空隙３
３を含む磁気回路を与えるための一体形成された
側面または脚３４，３５および３６を有する。空
隙３３内には通常の接着剤によつて環状チヤネル
３２の外側の脚３４の内側の表面にこれと共に回
転するようにリング状の永久磁石３７が固定さ
れ、この磁石はプラチナ・コバルトまたは他の同
様の特性を有する永久磁石合金などの通常の磁性
合金の平坦な円柱として構成しても良い。リング
３７の磁性体は半径方向、たとえばすべて同じ半
径方向に磁化した８つの等角間隔の部分に永久磁
化させる。隣接する極の間ではリング３７の磁化
が低い値または好ましくは０の値にまで落ち込
む。従つてリング磁石３７と環状チヤネル３２の
第２のすなわち内側の脚３６との間の空隙３３に
は一方向性磁界が存在し、この磁界の振幅は空隙
３３のまわりに全体として正弦波状にすなわち波
動的に変化している。

永久磁石３７には８個所に永久磁化がなされて
いるが、これらは４個の等角に配置された空心ピ
ツクオフコイル３８（第１図および第２図には２
つだけが示されている）と共同動作するように構
成され、これは通常の合成プラスチツク組成物な
どの電気的絶縁材料の円筒形シエル３９の中に配
置されている。コイル３８は円筒形シエル３９の
中に全体として形状が一致するように配置され、
従つてこれらをそのシエルによつて環状空隙３３
の中に部分的に支持するようにしてもよい。この
ようにして４個の空心コイル３８をシエル３９の
中にハウジング２に対して固定支持されるように
装着し、各コイルの縁は空隙３３の永久磁石３７
と軟鉄チヤネル３２の内側の脚３６との間にある
セクタの中に挿入する。磁石３７の中に４個のコ
イル３８と８個所の永久磁化場所を設けたことに
よつて各コイル３８の空隙３３に沿つた角度方向
の間隔は永久磁石３７の中の各磁化個所の中心間
の角度方向の間隔とほぼ等しい。磁石３７の磁化
個所の数は単に一例として選んだにすぎず、また
この数は状況に応じて変更してもよいことは明ら
かである。

第３図において、一対の対向したコイル３８を
任意にＡ軸コイルとして示し、両コイルを直列に
接続して従来のように図面で黒丸で示したように
極性を与える。各コイル３８の中央のリード４
１，４２を直接リード４３を介して分離トランス
４６の入力巻線４４，４５の中央タツプに接続
し、このトランスも図示のように極性が与えられ
ている。コイル３８の外側のリード４７を各コン
デンサ４８によつてトランス巻線４４，４５の対
応する端部に接続する。リード４７はそれぞれ交
流エネルギーを差動的にコイル３８の両端に与え
るように接続されているが、これを利用してジヤ
イロスコープのＡ軸のまわりの傾きに比例した交
流信号を通常のＡチヤネル復調器４９に結合し、
これを通常の方法で使用してリード５１，５２に
可変極性で可変振幅の出力制御電圧を発生する。
Ｂ軸チヤネルを同様に構成して動作させることは
当業者に明らかであり、対応する部分は番号にダ
ツシユをつけて示すが、他方の対の対向するコイ
ル３８の両端から差動交流信号を取り出してコン
デンサ４８′を介してＢチヤネル復調器４９′に結
合する。このようにしてＢ軸のまわりのジヤイロ
スコープ・ホイール９の傾きに振幅が比例した交
流電圧をＢチヤネル復調器４９′に印加しリード
５１′，５２′に第２の可変極性可変振幅制御電圧
を発生する。

各トランス４６，４６′の出力巻線５３，５
３′を第３図に示すように直列に同方向に接続し
て位相基準交流信号をリード５４，５５に与え
る。この位相基準信号を各ＡチヤネルおよびＢチ
ヤネル復調器４９，４９′に印加し、これはその
中で各リード５６，５７ならびに５６′および５
７′に誤差信号の復調を行うための基準信号とし
て機能する。

このジヤイロスコープはそのＡ軸のまわりにト
ルクを与えるために、トルク信号発生器５８から
一方向性電流をリード４７に結合する。同様にこ
のジヤイロスコープをそのＡ軸のまわりにトルク
を与えるために、同様の通常のトルク信号発生器
５８′から一方向性電流をリード４７′に結合す
る。各コンデンサ４８，４８′が存在するために、
そのような直流電流トルク信号をコイル３８に導
入してもジヤイロスコープの動作に実質的になん
ら影響がない。

動作を説明すると軸５は400Hzの周波数で駆動
する。空隙３３のまわりに空間的に変調された磁
界が各空心コイル３８を通過するにつれて、その
ような各コイルにジヤイロスコープ・ホイール周
背数の８倍の周波数、すなわち3.2kHzの周波数で
交流電圧が誘起される。ジヤイロスコープ・ホイ
ール９がそのスピン軸を駆動軸５の中心線と一致
させてその機械的に中立な位置に保持されると、
各コイルに生じた交流電圧が実質的に等しくな
り、直径方向に対向する両コイルに生じた電圧の
位相は実質的に同一となる。ジヤイロスコープ・
ホイール９がコイル３８に対して傾斜すると、直
径方向に対向した両ピツクオフコイルに誘起され
る電圧の等しさが乱される。従つて対向する両ピ
ツクオフコイルの出力の差はジヤイロスコープ・
ホイールのたとえば軸Ａなどの入力軸のまわりの
角度変位を示す。

第３図に示すように直径方向に対向する両ピツ
クオフコイル３８を直列に反対方向に接続するこ
とによつて所望のピツクオフ出力信号を得る。こ
のピツクオフ信号を復調するのに必要な位相基準
周波数は４個のピツクオフコイル３８の出力をす
べて加算することによつて得られ、このために中
央タツプつきのトランス４６，４６′を利用する。
この加算機能を行う他の公知の回路を使用しても
よい。各コイル３８の領域で環状永久磁石３７お
よびそれに附随する軟鉄環状チヤネル３２によつ
て発生した平均の磁界が０でないので、制御可能
な振幅の一方向性トルク電流のコイル３８におけ
る通路によつて駆動軸５の中心線に平行な力がコ
イル３８の弧上の平面内に発生する。直径方向に
対向する両コイルを通して直流電流を反対方向に
通過させることによつてホイール９にトルクを働
かせる。コンデンサ４８，４８′を使用してこの
直流電流をトランス４６，４６′から分離し、こ
の動作モードは完全に実用的であり、この傾斜誤
差信号および位相基準電圧を共通に発生するのに
必要なだけのいくつかの部品以外には別なコイル
や他の複雑な場所をとる部品を必要としない。

すでに一般的に説明したように、ヒステリシス
モータ６は軸５、従つてジヤイロスコープ・ホイ
ール９の振動を誘発し、この軸はホイール９に特
定の方向に一定のトルクを発生する。ジヤイロス
コープ・ホイール９はこのトルクに応じて摂動
し、ジヤイロスコープはその検出軸の少くとも一
つにバイアスドリフトを発生する。ジヤイロスコ
ープのこのバイアスドリフトが一定であればこれ
を補償することができ、第６図は本発明によつて
このバイアスドリフトを実質的に一定に保持する
回路を示す。

しかしこの回路を詳細に説明する前に第４図お
よび第５図について説明する。すでに述べたよう
にある許容差をもつて製造組立を行うので、モー
タの回転子８は固定子７に対して第４図に示すよ
うに必ず幾分偏心する。ヒステリシスモータが正
常に動作していると、モータ本体に固定された任
意の極ベクトルAB→と界転磁界MN→の軸との間の
角度関係はみかけ上一定であるが、固定子を消
勢して次に再び付勢すると、磁界MN→は極ベクト
ルAB→に対して異なつた角度で再び形成する。
この回転子のスピン軸に最も近い固定子７上の点
を通つて直径CDを引くと、これは固定子に対し
て実質的に固定されたままとなる。MN→がCDに
対して平行であれば、固定子７と回転子８との間
の吸引力Ｆは最大となり回転子の一回転につき２
回発生する。

第５図は回転子のスピン軸に最も近い点で固定
子７に生ずるような力Ｆおよび磁界を示す。この
磁界は正弦波状であり力Ｆは図示のように一方向
性であるが変動している。第５図に示す曲線の形
状は純粋に概念的なものである。ジヤイロスコー
プのバイアスドリフトとなるジヤイロホイール９
の振動を発生するものはこの変動するまたはパル
状の力Ｆである。最大の力Ｆが発生する回転子８
上の点ＸおよびＹは、力Ｆの最大振幅パルス動作
が発生する平面を回転子スピン軸と共に画成す
る。

弾性懸架自由回転子ジヤイロスコープは特徴の
ある正弦波状信号V_wをジヤイロスコープ・ホイ
ールのスピン周波数で発生し、これはAB→と位相
が関係している。すなわち、AB→とCDとの角度
を角度・正弦変換器を通すとしたならば、その結
果である正弦波はV_wに対して一定の位相関係を
有し、これはジヤイロスコープのスイツチ・オン
によつて生ずる他のいかなる変化からも全く独立
となるであろう。本発明の要点は、AB→がMN→に
対してどこにあるかの表示、すなわちの表示と
してV_wを使用することである。MN→を明確に測
定したりモデルを立てたりする代りにここに記載
した実施例では、ヒステリシスモータ６の正弦波
または余弦波の駆動信号（V_p）のひとつ、すな
わちV_wの速度の２倍で発振する信号を使用する
ことに決定した。後に明らかになるように、V_w
およびV_pは互いに位相同期し、一定の角度、
従つて実質的に一定の大きさおよび方向のバイア
スドリフトを与えるようにする。

さて第６図を参照すると、ヒステリシス駆動発
振器６１によつて駆動されかつ800Hzの周波数を
有するヒステリシスモータ６の駆動回路５９が示
されている。ジヤイロスコープ・ホイール９は
400Hzで回転する。従つてこのヒステリシスモー
タで形成される結果としての極ベクトルはやはり
400Hzの周波数を有する。しかし、800Hzの周波数
を有する別の代表的な極ベクトルもあるが、この
実施例ではすでに述べたように、より容易に検出
できるので、この代表的記号V_pが利用される。
駆動回路５９の出力リード６２はヒステリシスモ
ータ６の固定子７に接続され、発振器６１の出力
リード６３は比較器に接続され、これはクロスオ
ーバ検出器６４として用いられリード６５にパル
ス状の出力信号を発生する。クロスオーバ検出器
６４は第７図の下半分に示すように800Hzの正弦
波信号の立上りクロスオーバごとにパルス６６を
発生する。

すでに述べたように、ホイール９の回転によつ
てコイル３８に生ずるA.C.信号は3.2kHzの周波数
を有するが、これは搬送波抑圧両側波帯変調信号
形式の列信号である。これは3.2kHzの基本周波数
をホイールの回転から生ずる400Hzの周波数によ
つて多重化しているためである。従つて復調器４
９，４９′が3.2kHzの信号で動作すると、400Hzの
復調積信号を重畳したD.C.信号を発生する。D.C.
信号は通常余分なものと考えられ、これを消去し
てジヤイロスコープからきれいな出力信号を発生
しなければならない。しかしこの400Hzの復調積
信号は本発明の場合有用であるが、これはその１
サイクルがジヤイロスコープ・ホイールの回転ご
とに発生するためであり、この信号の位相はジヤ
イロスコープが決まればジヤイロスコープ・ホイ
ールに対して固定されることがわかつた。この現
象の結果、400Hz復調積信号の１サイクルのいず
れの点もジヤイロスコープ・ホイール９の円周上
の点と一対一に対応する。

本実施例では、検出用に選定したV_w信号上の
点は立上りクロスオーバ点であり、これを比較器
によつて検出する。この比較器は検出器６７とし
て使用されリード６８にパルス状出力信号を発生
する。このパルスは第７図の上半分に６９で示さ
れている。400Hzの信号を重畳したD.C.信号をク
ロスオーバ検出器６７に供給する前にこれは帯域
フイルタ７１を通過する。

リード６５および６８のパルス信号はタイミン
グ波形発生器７２にデユアル単安定回路の形式で
供給され、これは各パルス６６および６９の後縁
から幅の狭いパルスを発生してV_p、V_wパルスの
より正確な比較を行なう。このV_pおよびV_wのパ
ルスの幅によつて本装置の分解能が定まり、0.1゜
の分解能がたやすく達成されている。この狭いパ
ルスを組合せ比較器ラツチ回路７３に各リード７
４および７５を介して供給し、V_pパルスはリー
ド７７によつて中断回路７６にも供給され、回路
７３の出力はリード７８である。中断回路７６の
出力を制御回路７９に接続し、その出力リード８
１は次に駆動回路５９に接続される。

リード７７のV_pパルスを使用して中断回路７
６をトリガし、これは次に駆動回路５９によつて
供給される２相800Hz駆動信号を制御回路４９を
介して中断し、これによつてジヤイロスコープ・
ホイール９は回転が低下しV_wパルスのV_pパルス
に対する位相が変化する。この800Hzの駆動信号
の一方または両方の位相を中断しても良く、後者
はより良いモータ制御を行うことができる。V_p
およびV_wが同期すると回路７３の比較器はラツ
チを駆動し、これは中断回路７６を非動作状態に
してヒステリシスモータ６の完全かつ連続駆動を
行なう。リード７７のV_pパルスが中断回路７６
および制御回路７９を介してヒステリシスモータ
駆動の周期的中断をトリガしていることがわか
る。その波形を第８図に示す。

400HzV_w信号の立上りクロスオーバ点はジヤイ
ロスコープ・ホイール９の特定の点と排他的であ
るので、V_pの位相がV_w上のこのクロスオーバ点
にロツクするとV_pの位相がこのホイール上の特
定の点にもロツクする。従つてヒステリシスモー
タ６によつて誘起された振動の方向は、ホイール
９に対して実質的に一定に保持され、従つて附随
するバイアスドリフトの大きさと方向が実質的に
一定に保たれる。

上に述べた0.1゜の分解能の場合、このジヤイロ
スコープのバイアス再現性は10倍程度改善され、
通常の3゜／時の再現性を有するジヤイロスコープ
の場合0.25゜／時の再現性が達成されている。こ
のように本発明によれば非常に改良が行なわれ、
高いオーダの再現性が達成される。さらに、ジヤ
イロスコープの出力を使用できないような場合ジ
ヤイロスコープの立上り後比較的短い期間中バイ
アス制御を行うことができる。スイツチ・オン後
10秒以内で必要なバイアス再現性が達成され、こ
の立上り期間は約３秒である。

明らかに４極モータの場合、V_pのV_wに対する
位相同期に電気的暖味性が存在する場合があり、
これは前者の周波数が後者の周波数の２倍である
ためである。しかし第５図からわかるように、回
転子８の点Ｘにおける力は実質的に点Ｙにおける
力と同じであり、これによつてまずV_wを点Ｘに
ロツクし次に点Ｙにロツクするどんなスイツチ
も、発生したバイアスドリフトには比較的わずか
な影響しか与えない。従つて４極モータでV_pを
モータ駆動信号から抽出する場合AB→とMN→との
間に固定角（これにＸまたはＹのいずれの点を
使用するかによつて180゜または0゜を加算する）が
生ずる。ただしAB→はモータの回転子に対して常
に一定である。これによつてジヤイロスコープの
バイアスドリフトの再現性の幅が確実に非常に狭
くなる。２極ヒステリシスモータの場合暖味性は
なく、６極モータの場合この固定角は＋120゜と
なることは明らかである。

ジヤイロスコープ・ホイール９の識別点の検出
は変形させてもよく、たとえば前述のようにホイ
ールに固有の微候を利用するのでなく、ホイール
の周縁に時期的な挿入物を設けてもよい。この異
なつた識別技術を採用するための回路は添付図面
について説明したものと同じとなろう。この識別
点は検出素子と直接関連してなくてもよく、単に
これと対応しているだけでよい。たとえばこの識
別点をヒステリシスモータの回転子上に設けても
よい。

要約すると本発明はヒステリシスモータによつ
て回転する検出素子を用いたジヤイロスコープを
提供し、これはバイアス再現性が改善されてい
る。このバイアスはヒステリシスモータによつて
検出素子に加つたその振動に起因する。検出素子
９に関連する識別点を第１の検出手段３７，３
８，６７，７１によつて検出し、ヒステリシスモ
ータ６に関連する極ベクトルを第２の検出手段６
４によつて直接または間接的に検出する。これら
の検出手段の出力を比較手段７３に印加し、これ
は極ベクトル（V_p)の識別点に対する位相を比較
するものである。また制御手段７６，７９を設け
て、これは比較手段７３の出力に応動して極ベク
トル（V_p）の識別点に対する位相を必要な関係
まで調整するものである。このジヤイロスコープ
はさらに必要な関係が成立するとこれを保持する
手段７３を有する。

本発明は特に弾性懸架自由回転子ジヤイロスコ
ープに適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本ジヤイロスコープの断面立面図、第
２図は第１図の断面に対して90゜をなす部分断面
図、第３図は本ジヤイロスコープの基本動作に関
係する回路図、第４図および第５図は説明図、第
６図は本発明の主要部分を示すブロツク図、第７
図はさまざまな状態のある出力信号を示すグラ
フ、第８図は別な信号波形を示す波形図である。 主要部分の符号の説明、６……ヒステリシスモ
ータ、９……検出素子、３７……磁性素子、３８
……コイル手段、４９，４９′……復調手段、６
４……第２の検出手段、６７……検出器手段、７
１……フイルタ手段、７２……パルスを出力する
素子、７３……比較手段、必要な関係を保持する
手段、７６……制御手段、７９……制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転可能な検出素子と、該検出素子に駆動接
   続された回転子を有するヒステリシスモータとを
   含むジヤイロスコープにおいて、該ジヤイロスコ
   ープはさらに該検出素子９に関連する識別点の位
   置を検出して第１の出力信号を発生する第１の検
   出手段３７，３８，６７，７１と、該ヒステリシ
   スモータ６に関連する駆動信号を表わす第２の出
   力信号を発生する第２の検出手段６４と、該第１
   および第２の検出手段の出力信号に応動し、かつ
   前記第１および第２の出力信号の位相を比較し第
   ３の出力信号を発生する比較手段７３と、前記第
   ３の出力信号に応動しかつ前記第１および第２の
   出力信号の位相を必要な関係に合致するように調
   整する制御手段７６，７９と、該必要な関係が成
   立すると該関係を保持する手段７３とを含むこと
   を特徴とするジヤイロスコープ。 ２ 回転可能な検出素子と、該検出素子に弾性懸
   架によつて駆動接続された回転子を有するヒステ
   リシスモータとを含む弾性懸架自由回転子ジヤイ
   ロスコープにおいて、該ジヤイロスコープはさら
   に該検出素子９に関連する識別点の位置を検出し
   て第１の出力信号を発生する第１の検出手段３
   ７，３８，６７，７１と、前記ヒステリシスモー
   タ６に関連する駆動信号を表わす第２の出力信号
   を発生する第２の検出手段６４と、該第１および
   第２の検出手段からの出力信号に応動しかつ前記
   第１および第２の出力信号の位相を比較して第３
   の出力信号を発生する比較手段７３と、前記第３
   の出力信号に応動しかつ前記第１および第２の出
   力信号の位相を必要な関係に合致するように調整
   する制御手段７６，７９と、該必要な関係が成立
   すると該関係を保持する手段７３とを含むことを
   特徴とする弾性懸架自由回転子ジヤイロスコー
   プ。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のジヤイロスコー
   プにおいて、前記第１の検出手段は電磁的手段で
   あり、前記検出素子９に挿入された磁性素子３７
   を含み、従つて該磁性素子は前記識別点を提供
   し、該検出素子が回転するとコイル手段３８およ
   び検出器手段６７によつて検出されることを特徴
   とするジヤイロスコープ。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のジヤイロスコー
   プにおいて、前記第１の検出手段は、前記検出素
   子に装着された複数の磁石３７を含み、さらに、
   前記コイル手段３８の出力が通過してD.C.基本信
   号を発生し前記検出素子９の回転周波数によつて
   変調される復調手段４９，４９′と、該変調D.C.
   信号を印加して波したA.C.信号を該検出素子
   の回転周波数で発生するフイルタ手段７１とを含
   み、該A.C.信号は前記検出器手段６７に印加さ
   れることを特徴とするジヤイロスコープ。 ５ 特許請求の範囲第３項または第４項記載のジ
   ヤイロスコープにおいて、前記検出器手段は、供
   給された信号の立上りクロスオーバ点を検出する
   クロスオーバ検出器６７を含むことを特徴とする
   ジヤイロスコープ。 ６ 特許請求の範囲第２項ないし第５項のいずれ
   かに記載のジヤイロスコープにおいて、前記第２
   の検出手段は、前記ヒステリシスモータ６用の駆
   動信号の立上りクロスオーバ点を検出するクロス
   オーバ検出器６４を含むことを特徴とするジヤイ
   ロスコープ。 ７ 特許請求の範囲第４項に従属する場合の特許
   請求の範囲第６項に記載のジヤイロスコープにお
   いて、各クロスオーバ検出器６７，６４はパルス
   状出力信号を供給し、該出力信号は、良好に形成
   されたパルスを発生する素子７２に供給され、該
   パルスは次に前記比較手段７３に印加されること
   を特徴とするジヤイロスコープ。 ８ 特許請求の範囲第７項記載のジヤイロスコー
   プにおいて、前記第２の出力信号を表わし前記素
   子７２によつて発生したパルス状信号を前記制御
   手段７６，７９に印加し、前記比較手段７３が２
   つのパルス状信号の一致を検出するまで前記第１
   の出力信号に対する位相を調整して、一致すると
   前記制御手段がラツチすることを特徴とするジヤ
   イロスコープ。 ９ 特許請求の範囲第８項記載のジヤイロスコー
   プにおいて、前記制御手段は、前記ヒステリシス
   モータ６の駆動を中断する中断回路７６および制
   御回路７９を含み、これによつて前記検出素子９
   の回転が減少し、従つて前記第２の出力信号の位
   相が第１の出力信号に対して変化することを特徴
   とするジヤイロスコープ。 １０ 特許請求の範囲第９項記載のジヤイロスコ
   ープにおいて、前記必要な関係を保持する手段
   は、前記第１および第２の出力信号間で必要な関
   係が成立すると前記両出力信号の位相をロツクす
   るラツチ回路７３を含み、該関係が成立すると連
   続的な駆動信号をヒステリシスモータ６に印加す
   ることを特徴とするジヤイロスコープ。