KR100460637B1 - 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기에 관한 것이다. 본 발명은 방사상으로 배열되는 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크와, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크의 상측에 형성되는 상판과, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크의 하측에 형성되며 관성기저 프레임과 볼트를 통해 체결되는 다수의 볼트 체결공이 형성된 하판과, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크에 설치되는 다수의 압전소자를, 포함하는 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기를 제공한다. 따라서 소형화가 가능하고, 모노블록에의 장착 및 탈착이 용이한 등의 효과를 가진다.

Description

링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기{AXIAL DITHER FOR RING LASER GYROSCOPE}

본 발명은 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기에 관한 것으로, 특히 소형화가 가능하고, 모노블록에의 장착 및 탈착이 용이한 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기에 관한 것이다.

일반적으로 링 레이저 자이로스코프는 3개 또는 그 이상의 반사경으로 이루어진 공진기 안에 서로 반대방향(시계방향 과 반 시계방향)으로 진행하는 레이저빔이 동시에 발진하도록 하고, 이 레이저빔의 진동수는 외부에서 자이로스코프를 회전시킬 때 그 회전각속도에 따라 달라지며, 이 진동수의 차이를 검출하여 회전각(또는 회전각속도)을 측정하는 장치이다.

그러나, 회전각속도의 입력이 작을 경우에는 두 빔의 진동수는 서로 같아지려는 경향(Lock-in effect) 때문에 입력 회전각속도가 어느 한계치 이하일 때는 측정이 불가능한 문제점이 있다. 따라서 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 진동장치를 통해 링 레이저 자이로스코프의 입력축으로 미소한 회전각속도를 인가하여 성능을 향상시키는 방법이 사용되었다.

도 1은 종래 링 레이저 자이로스코프에 사용되는 레이디얼 형태의 진동기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 종래 레이디얼 형태의 진동기의 설치상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 종래 링 레이저 자이로스코프에 사용되는 레이디얼 형태의 진동기(1)는, 몸체(2)의 중앙공(3)을 중심으로 방사상으로 형성되며 압전소자(4a)를 구비하는 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(spoke : 4)와, 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(4)의 일측에 각각 형성되며 볼트 체결공(6)을 가지는 다수의 장착용 탄성 굽힘 스포크(5)를 구비한다.

그리고 이와 같이 구성된 종래의 진동기(1)는 도 3에 상세하게 도시되어 있는 바와 같이, 다수의 볼트(12)를 통해서 관성기저 프레임(13)과 원통형 매개부쉬(9)의 내면에 형성된 결합보스(10)에 체결 고정되고, 원통형 매개부쉬(9)는 그 외주면에 형성된 접착재 충진홈에 충진된 접착제(11)를 통해 모노블록(7)의 중앙공(8)에 접착 고정된다.

그러나 이와 같이 구성된 종래 링 레이저 자이로스코프의 레이디얼 진동기는, 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(4) 일측에 볼트 체결공(6)을 가지는 장착용 탄성 굽힘 스포크(5)가 각각 형성되어 다수의 볼트(12)를 통해서 관성기저 프레임(13)과 매개부쉬(9)에 장착되는 구조로 이루어져 있으므로, 부품들의 체결 구조상 소형화시키기 어려운 문제점이 있었다.

즉, 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(4) 일측에 각각 볼트 체결공(6)을 가지는 장착용 탄성 굽힘 스포크(5)를 형성하여야 하고, 또한 장착용 탄성 굽힘 스포크(5)의 볼트 체결공(6)을 통해 체결되는 볼트(12)가 횡 방향 및 전,후 방향으로 변형되는 것을 방지하기 위해서는 일정한 직경을 가지고 있어야 하기 때문에, 진동기의 몸체를 소형화시키기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형화가 가능하고, 모노블록에의 장착 및 탈착이 용이한 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 방사상으로 배열되는 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크와, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크의 상측에 형성되는 상판과, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크의 하측에 형성되며 관성기저 프레임과 볼트를 통해 체결되는 다수의 볼트 체결공이 형성된 하판과, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크에 설치되는 다수의 압전소자를, 포함하는 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기를 제공하는데 그 특징이 있다.

도 1은 종래의 링 레이저 자이로스코프의 레이디얼 진동기를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 평면도.

도 3은 종래 레이디얼 진동기의 설치상태를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기를 도시한 사시도.

도 5는 도 4의 평단면도.

도 6은 본 발명에 따른 액셜 진동기의 설치상태를 도시한 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

21 : 액셜 진동기 22 : 탄성 굽힘 구동 스포크

23 : 상판 24,26 : 볼트 체결공

25 : 하판 27,29 : 볼트

28 : 관성기저 프레임 30 : 통형 매개부쉬

32 : 충진홈 33 : 접착제

35 : 모노블록

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 평단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 액셜 진동기의 설치상태를 도시한 단면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기(21)는, 방사상으로 배열되는 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(spoke : 22)와, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(22)의 상측에 형성되는 상판(23)과, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(22)의 하측에 형성되며 다수의 볼트 체결공(26)이 형성된 하판(25)과, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(22)의 일측면 또는 양측면에 접착제로 설치되는 다수의 압전소자(22a)를 구비한다. 도 5 및 도 6에 있어서, 다수의 압전소자(22a)는 탄성 굽힘 구동 스포크(22)의 일측면에 설치한 것을 도시하고 있다.

그리고 상판(23)과 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(22) 및 하판(25)은 일체로 형성되며, 상판(23)과 하판(25)은 평행하고, 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크(22)는 상판(23)과 하판(25)에 수직을 이루도록 형성되며, 상판(23)에는 다수의 볼트 체결공(24)이 형성된다.

그리고 상기 상판(23)과 하판(25)은 중앙공을 가지는 원판형으로 이루어지고, 상기 하판(25)은 다수의 볼트 체결공(26)과 볼트(27)을 통해 관성기저 프레임(28)에 체결 고정된다.

그리고, 상기 상판(23)에는 상부가 막히고 하부가 열린 통형 매개부쉬(30)의 상부가 볼트(29)와 볼트 체결공(24)을 통해 체결 고정되고, 통형 매개부쉬(30)의 외주면은 접착제(33)를 통해 모노블록(35)의 중앙공(36) 내면에 고정되며, 통형 매개부쉬(30)의 외주면에는 접착제 충진홈(32)이 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기는, 하판(25)이 이에 형성된 볼트 체결공(26)을 통해서 관성기저 프레임(28)과 볼트(27)로 직접 장착되게 된다.

따라서 종래 방식에서 관성기저 프레임(13)과의 장착을 위해 진동기의 탄성굽힘 구동 스포크(4)에 형성하여 사용하던 장착용 탄성 굽힘 스포크(5)가 필요 없게 됨에 따라 소형으로 제작이 가능하게 된다.

아래의 표는 일 예로서, 기계적인 진동기 재료의 하나인 INVAR 36 ALLOY에 대하여 동일 탄성 굽힘 스포크의 두께에 대한 종래 방식의 레이디얼 형태와 본 발명에 따른 액셜 형태를 구조 및 성능적으로 비교한 것이다.

진동기의 고유 주파수(f)는에 의하여 계산된다.

여기서

n : 탄성 굽힘 구동 스포크의 수

E : 재료의 탄성계수

I : 탄성 굽힘 구동 스포크의 면적 관성 모멘트

Jm : 모노블록의 질량 관성 모멘트

γ : 진동기에서 모노블록이 고정되는 반경위치

: 탄성 굽힘 구동 스포크의 길이

w : 탄성 굽힘 구동 스포크의 폭

t : 탄성 굽힘 구동 스포크의 두께를 나타낸다.

상기 표1에서 유사 진동수를 가지는 진동기에 대하여 동일 모노블록에 대한 진동기 스포크의 기하학적 형상을 나타내는 w, γ,이 액셜 형태가 레이디얼 형태보다 작게 나타남을 알 수 있다.

그러므로 동일 진동수를 가지는 진동기에 대하여 종래 방식의 레이디얼 형태의 진동기에 비하여 본 발명에 따른 액셜 형태의 진동기는 소형화시킴에 있어 용이하다.

그리고, 본 발명에서는 모노블록의 기하학적인 형상 변경에 따라서 매개부쉬만을 형상 변경하는 방식으로 동일한 진동기를 사용할 수 있게 된다.

그리고 본 발명에서는 종래의 레이디얼 형태에 비하여 탄성 굽힘 구동 스포크의 길이() 감소로 강성 및 진동수 설계가 용이하므로, 종래 레이디얼 형태의 진동기에 비하여 증가된 강성 및 진동수 확보가 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기에 의하면, 소형으로의 제작이 가능하고, 모노블록에의 장착 및 탈착이 용이한 등의 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 방사상으로 배열되는 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크와,

   상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크의 상측에 형성되는 상판과,

   상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크의 하측에 형성되며 관성기저 프레임과 볼트를 통해 체결되는 다수의 볼트 체결공이 형성된 하판과,

   상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크의 일측면 또는 양측면에 접착제로 설치되는 다수의 압전소자를 포함하되,

   상기 상판과 하판은 평행하고, 상기 다수의 탄성 굽힘 구동 스포크는 상기 상판 및 하판에 수직을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상판의 상면에, 상부가 막히고 하부가 열린 통형 매개부쉬의 상부 내면이 고정되고, 상기 통형 매개부쉬의 외주면이 모노블록의 중앙공에 고정되는 것을 특징으로 하는 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 상판과 통형 매개부쉬의 상부면이 볼트 체결되고, 상기 통형 매개부쉬의 외주면에 접착제 충진홈이 형성되며, 상기 접착제 충진홈에 충진된 접착제에 의해 상기 모노블록의 중앙공에 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 링 레이저 자이로스코프의 액셜 진동기.