JPH04113468U - レーザ角速度センサにおけるデイザー・サスペンシヨン機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 レーザ角速度センサ用の製作が簡単で、安価
なディザー・サスペンション機構を得ることにある。 【構成】 外側環状リムと、複数のバネによりその外側
環状リムに結合される中心部材（内側ハブ）とを含むた
わみ板２０，３０を利用する。ハウジング４０がディザ
ー・サスペンション機構を部分的に形成する。そのハウ
ジングは、たわみ板の中心部材とそれに一緒に固定され
たレーザブロック１２との組合せを受けるのに十分な大
きな寸法の環状穴を有する。好ましくは２枚のたわみ板
の間に挟まれたレーザブロックのサンドイッチ構造体が
ハウジングの環状穴の中に挿入される。たわみ板の外側
環状リムがハウジングの環状穴の内壁に固着される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【利用分野】

本考案はリングレーザ角速度センサに関するものであり、更に詳しくいえばデ ィザー運動を発生するための、リングレーザ角速度センサのサスペンション機構 に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

リングレーザ角速度センサは良く知られており、例えば、米国特許第3,323,41 1号および第3,373,650号の明細書に開示されている。今日のリング・レーザ角速 度センサは、ガスを封入するために形成された複数の空所を有する熱および機械 的に安定なレーザブロックを一般に含む。レーザビームを反射し、閉ループ光路 を形成するための反射鏡が空所の端部に設けられる。

【０００３】 そのようなセンサには、センサを回転振動（ディザー運動）させることにより ほぼ解決された、ロックインと呼ばれる現象が伴う。ディザー運動を行わせるた めの手段は、サスペンション機構に連結されて、そのサスペンション機構の機械 的な固有振動でセンサのレーザブロックを角振動させる圧電素子のアクチュエー タを含んでいる。そのディザー運動は、慣性空間においてセンサの実際の回転に 重畳させられる。ディザー運動がない状態の慣性回転データを回復するために種 々の技術が用いられているが、その技術自体は本考案とは関係がない。

【０００４】 従来のディザー・サスペンション機構は米国特許第4,321,557号，第4,411,527 号および第4,436,423号の各明細書に示されているものがある。

【０００５】 レーザ角速度センサの技術の進歩に伴い、約２．５４センチメートル（１イン チ）平方のオーダのレーザブロックを有するセンサを得られるようになった。セ ンサを小型化できれば、軽量なこと、コストが低減することなど多くの利点が得 られる。従来のディザー・サスペンション機構ではセンサを構成できなかった。 その理由は、ディザー・サスペンション機構を小型化すると、そのコストが上昇 するからである。さらに、多くのディザー・サスペンション機構は、固定のため に、大きな穴を設ける必要があった。

【０００６】

【考案の概要】

本考案の目的は、レーザ角速度センサ用の製作が簡単で、安価なディザー・サ スペンション機構を得ることである。

【０００７】 本考案のディザー・サスペンション機構は、外側環状リムと、バネとして作用 するウエブによりそのリムに結合される中心部材（内側ハブ）とを含むたわみ板 を利用する。ハウジングがディザー・サスペンション機構を部分的に形成する。 そのハウジングは、たわみ板の中心部材とそれに一緒に固定されたレーザブロッ クとの組合せを受けるのに十分な大きな寸法の環状穴を有する。好ましくは２枚 のたわみ板の間に挟まれたレーザブロックのサンドイッチ構造体がハウジングの 環状穴の中に挿入される。たわみ板の外側環状リムがハウジングの環状穴の内壁 に固着される。

【０００８】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案を詳しく説明する。 第１図はレーザブロック１２を含むリング・レーザ角速度センサ１０を示す。 レーザ角速度センサおよびレーザブロックの例が米国特許第 3,390,606号および 第3,467,472号の各明細書に示されている。レーザブロック１２は、反射鏡１３, １４，１５と、電極１６，１７，１８とを含む三角形の閉ループ光路を有するも のとして示されている。第１図には、たわみ板２０，３０と、ハウジング４０と 、カバー５０と、ヘッダープレート６０と、ねじスタッド６５と、六角ナット６ ６も示されている。

【０００９】 各たわみ板２０，３０は環状リム２２と、中心部材（内側ハブ）２４と、３個 のバネ２６とを含む。中心部材２４はハブとして機能する。第２図に示すように 、ウエブの輪郭は、環状リム２２および中心部材の外側面２７，２８から多少く ぼむように形成される。第１図および第２図には、等しい幅の中心部材と環状リ ムが示されているが、コストを低減し、重量を軽くし、かつおそらくは装置のバ ネ定数を小さくする（すなわち共振振動数を低くする）ために中心部材と環状リ ムの形を定めることができる。たわみ板は、金属のような適当な材料を用いて一 体構造とすることが望ましい。

【００１０】 レーザブロック１２はセンサの軸線に平行な貫通孔を含む。更に、各たわみ板 はそれの軸線に同芯の孔を含む。たわみ板２０，３０の孔とレーザブロック１２ の孔とに、ねじスタッド６５を通すことができる。

【００１１】 ハウジング４０は、たわみ板２０と３０への溶接による固着のために適当な材 料を用いて作るようにする。ハウジング４０は、たわみ板２０，３０の環状リム ２２の外側部分よりわずかに大きい曲率半径を有する内壁４３により囲まれた環 状穴４２を含む。ここで説明している実施例においては、第３図の簡略化した横 断面図に示されているように、ハウジング４０の高さはたわみ板２０，３０の２ 個の環状リムの幅と、レーザブロック１２の幅との和にほぼ等しい。ハウジング ４０は角速度センサのパッケージ内に装着するための環状フランジ４１も含む。

【００１２】 第３図において、ねじスタッド６５とナット６６で、レーザブロック１２を各 たわみ板の内側ハブすなわち中心部材２４の間に固定する。たわみ板２０と３０ の環状リム２２の外面は、たとえばレーザ溶接などによりハウジング４０の環状 内壁に固着される。ハウジング４０の頂部と底部にカバー５０とヘッダープレー ト６０が固着される。カバー５０とヘッダープレート６０は溶接、ねじ止めなど を含む各種の技術により固着できる。ヘッダープレート６０はレーザ１０のガス 電極およびレーザセンサ読出し組立体（図示せず）に接続するための電気ピンを 含む。

【００１３】 第１図および第３図に示すように、レーザブロック１２をハウジング４０に対 して往復振動させることができるように、バネ２６を円周方向に電気機械的にた わませるためにバネ２６に取り付けられた圧電素子７０を含む。所期の機能を得 るためにバネ２６に圧電素子を取り付けることはこの分野においてよく知られて いる。

【００１４】 本考案の別の実施例を第４図に示す。第４図において、たわみ板２０，３０の 環状リムがハウジング４０の頂面と底面に溶接される。先に述べた実施例と同様 に、第４図に示す実施例は、ハウジング４０に対してレーザブロックを振動させ るという所期の機能を得るためにディザー・サスペンション機構を構成する。第 １図〜第３図に示す実施例は外側環状リムをハウジングに溶接するようになって いるが、環状リムを固定するという同じ所期の目的は、ねじ部材を用いて行うこ とができることを理解すべきである。とくに、ねじ部を有する環状リム２２を受 けるためにハウジング４０の環状穴４２の内壁面にねじを切ることができる。あ るいは、ハウジングの外面にねじ合わせるために、リムにねじつきの延長部を設 けることができる。

【００１５】 第５図にたわみ板２０，３０の別の実施例を示す。第５図において、たわみ板 ２００は外側環状リムがないことをの除き、第１図に示すたわみ板２０とほぼ同 じである。たわみ板２００は中心部材２２４と、第１および第２の端部２３０， ２３１を有するバネ２２６とを含む。各バネ２２６の第１の端部は、中心部材２ ２４からのびて、ハブに対するスポークとして機能する。なるべく、中心部材２ ２４から離れる向きに半径方向に延びる第２の端部２３０外側曲率半径は、バネ の第２端部とハウジングの間で溶接を行うことができるようにするために、ハウ ジング４０の環状内壁の半径を受けるような大きさになるべくする。

【００１６】 第５図に示すたわみ板２００はたわみ板３０のために使用することもできる。 この場合には、第１図に示すのと同様のやり方で圧電素子７０がたわみ板に取り 付けられる。たわみ板２００の利点には軽量であること、別の機械的な取り付け 方があることなどが含まれる。たとえば、組立作業を助けるために、バネ２２６ の半径方向延長部に合致するスロットを設けることができる。

【００１７】 第１図に示す実施例は、レーザブロック１２を一緒になって固着する２枚のた わみ板を示しているが、ただ１枚のたわみ板３０だけでも良い。すなわち、所期 の機能を行わせるためには、周縁方向に運動を行わせるためバネを曲げる圧電素 子を有する１枚のたわみ板だけを必要とする。

【００１８】 本考案は以上に説明した構成に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな い範囲で種々変形して実施できるものである。上記では三角形のレーザブロック を示したが、それに限定されるものではない。レーザブロックは従動部材として 機能し、ディザーサスペンションは従動部材へ周縁方向の運動を伝えるために用 いられてる。その従動部材は、立体レーザセンサ（１個のブロック中に３個のレ ーザセンサを含む）にすることができ、長方形のレーザブロックとすることもで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるリングレーザおよびデ
ィザー・サスペンション機構を示す分解図である。

【図２】上記一実施例のたわみ板の横断面図である。

【図３】上記一実施例のディザー・サスペンション機構
およびレーザブロック組立体の横断面図である。

【図４】本考案の他の実施例のディザー・サスペンショ
ン機構およびレーザブロック組立体の横断面図である。

【図５】たわみ板の異なる実施例の横断面図である。

【符号の説明】

１０‥‥リングレーザ角速度センサ １２‥‥レーザブロック ２０，３０，２００‥‥たわみ板 ４０‥‥ハウジング ２４‥‥中心部材 ２６，２２６‥‥バネ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ディザー・サスペンション機構により回転軸線を中心と
   して駆動されるレーザブロックを有するレーザ角速度セ
   ンサにおけるディザー・サスペンション機構において：
   中心軸線を含むたわみ板であって、前記中心軸線に同芯
   で、前記回転軸線から計ってレーザブロック(10)の外側
   輪郭に至る距離の最大値よりも大きい外径を有している
   環状リム(22)と、前記中心軸線に同芯の中心部材(24)
   と、前記中心部材に固着された第１の端部および前記環
   状リムに固着された第２の端部をそれぞれ有していて前
   記中心部材から前記環状リムへと半径方向に延びてい
   る、複数のバネ(26)とを備えているたわみ板と；前記レ
   ーザブロック、および、それに同芯に重ねた前記たわみ
   板の前記中心部材を、一緒に固着する手段と；一緒に固
   着された前記レーザブロックおよび前記たわみ板を受け
   る穴が設けられたハウジング(40)とを具備し、前記穴は
   前記たわみ板の前記環状リムの前記外径よりも僅かに大
   きい内径の環状の内壁(43)により形成され、その内壁に
   前記環状リムが固着されていることを特徴とするレーザ
   角速度センサにおけるディザー・サスペンション機構。