(57)【要約】【課題】振り子又はフーコー振り子の動きの減衰を最小にする低廉で確実な回動点が提供される、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供する。【解決手段】長時間に亙って振り子の作動を維持すべく摩擦損失及びその他の損失を補償し得るよう駆動される振り子装置及び作動方法である。該方法及び装置は、フーコー振り子の作動にて特に有用である。垂直方向に可動の部材が駆動され、また、最初に振り子装置の自然周波数を決定するように較正モードにて作動し、次に、駆動モードにて作動する制御装置が提供される。回動機構は相対的に低廉で且つ信頼性があり、また、可撓性の材料から成る取り付け膜を有し且つ、膜の開口を画成するアダプタ部材を備えている。この開口を貫通して伸びる懸架線が固定され、また、ボブは該懸架線に固定される。【選択図】  図１
2006078482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動型振り子装置において、
Ａ．垂直方向に可動の部材と、
Ｂ．前記垂直方向に可動の部材に作用可能に接続され且つ、該部材の垂直方向への動きを作動させるよう励起し得るようにされた駆動手段と、
Ｃ．加えられた力に応答してその垂直方向への動きを検知し得るよう前記垂直方向に可動の部材に作用可能に取り付けられた検知手段と、
Ｄ．前記垂直方向に可動の部材と共に垂直方向に動き得るように該垂直方向に可動の部材に固定されたアダプタ部材と、
Ｅ．前記適応させた部材に着脱可能に取り付けられ且つ、該部材と共に垂直方向に可動であるように該部材から下方に伸びる取り付け膜手段であって、撓み可能な弾性材料にて形成され、膜の開口手段を画成する前記取り付け膜手段と、
Ｆ．前記取り付け膜手段に画成された前記膜の開口手段を貫通して伸び且つ、該膜手段から外方に且つ下方に伸びるように配置された懸架線手段と、
Ｇ．前記取り付け膜手段の前記膜の開口手段を貫通して伸び且つ、該膜手段から更に下方に伸びる所要位置にて前記懸架線手段を着脱可能に保持する線固定手段と、
Ｈ．振り子の周期的な回動動作を容易にし得るよう前記膜の開口手段の下方の位置にて前記懸架線手段に着脱可能に固定できるボブ手段と、を備える、被駆動型振り子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記駆動手段は、前記垂直方向に可動の部材を誘導的に上方及び下方に駆動するよう作用可能である、被駆動型振り子装置。
【請求項３】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記駆動手段は、その励起に応答して電磁界を発生させ、前記垂直方向に可動の部材を誘導的に駆動して垂直方向に動かすコイル手段を有する、被駆動型振り子装置。
【請求項４】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、被駆動型振り子の作動を制御し得るよう前記駆動手段及び前記センサ手段に作用可能に接続された制御手段を更に備える、被駆動型振り子装置。
【請求項５】
請求項４に記載の被駆動型振り子装置において、前記制御手段は、前記垂直方向に可動の部材を周期的に駆動して振り子を駆動するよう作用可能であり、前記検知手段は、作動不能とされる、作動モードの形態とすることができ、被駆動型振り子装置。
【請求項６】
請求項４に記載の被駆動型振り子装置において、前記制御手段は、前記検知手段が前記垂直方向に可動の部材の垂直方向への動きを検知し、振り子の自然の振動周波数を決定するよう作用可能であり、前記駆動手段は、作動不能とされる、較正モードの形態とすることができる、被駆動型振り子装置。
【請求項７】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、振り子ハウジングを更に備え、前記垂直方向に可動の部材は、前記振り子ハウジングに撓み可能に弾性的に取り付けられ、振り子を駆動する、その垂直方向への動きを容易にする被駆動型振り子装置。
【請求項８】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記取り付け膜手段は、前記アダプタ部材から下方に伸びるニップル部材を備える、被駆動型振り子装置。
【請求項９】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記アダプタ部材は、
Ａ．前記垂直方向に可動の部材と共に可動であるように該垂直方向に可動の部材に直接固定できるアダプタ本体と、
Ｂ．前記アダプタ本体に着脱可能に固定することができ且つ、前記取り付け膜手段の周りを伸びて前記アダプタ本体に着脱可能に固定することのできる取り付けキャップとを備える、被駆動型振り子装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の被駆動型振り子装置において、前記取り付けキャップは、貫通して外方に伸びて前記アダプタ本体に取り付けるのを容易にし得るよう前記取り付け膜手段を受容し得るようにされたキャップ開口部手段を画成する、被駆動型振り子装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の被駆動型振り子装置において、前記アダプタ本体は、本体のねじ手段を有し、前記取り付けキャップは、キャップのねじ手段を有し、前記本体のねじ手段及び前記キャップのねじ手段は、互いに係合して前記アダプタ本体に対する前記取り付けキャップ及び前記取り付け膜手段の着脱可能な固定を容易にすることができる、被駆動型振り子装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の被駆動型振り子装置において、前記取り付け膜手段は、前記取り付けキャップと前記アダプタ本体との間に配置して前記アダプタ本体及び前記垂直方向に可動の部材に対する前記取り付け膜手段の着脱可能な固定を容易にし得るようにされた取り付け縁辺手段を有する、被駆動型振り子装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記取り付け膜手段は、撓み可能な弾性ゴムにて出来ている、被駆動型振り子装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記線固定手段は、前記取り付け膜手段に画成された前記膜開口手段よりも大きい寸法を有する保持ビードであって、前記膜開口手段の上方の位置にて前記懸架線手段に固定して貫通して外方に伸びる位置にて前記懸架線手段を保持し易くすることのできる前記保持ビードを有する、被駆動型振り子装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の被駆動型振り子装置において、前記保持ビードは、貫通して伸びるビード穴手段であって、貫通して伸びる前記懸架線手段を受容して該懸架線手段に対する着脱可能な固定を容易にし得るようにされた前記ビード穴手段を画成する、被駆動型振り子装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の被駆動型振り子装置において、前記ビード穴手段は、室温にて前記懸架線手段よりも小さく且つ、室温より高い温度にて前記懸架線手段よりも大きく、貫通して伸びる前記懸架線手段への固定を容易にする、被駆動型振り子装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の被駆動型振り子装置において、前記保持ビードは、金属材料にて出来ており且つ、加熱に応答して貫通して伸びる前記ビード穴手段を前記懸架線手段よりも大きい寸法まで拡大して前記懸架線手段を貫通するよう通すのを許容し、これと同時に、前記ビード穴手段の寸法を縮小させる前記保持ビード手段の冷却に応答してその把持を容易にする、被駆動型振り子装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の被駆動型振り子装置において、前記保持ビード手段は、黄銅にて出来ている、被駆動型振り子装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記懸架線手段は、その制御された撓み可能性を容易にし得るようニッケル及びチタン合金にて出来ている、被駆動型振り子装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の被駆動型振り子装置において、前記懸架線手段は、ニチノールにて出来ている、被駆動型振り子装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記制御手段に作用可能に接続された温度監視手段を更に備え、前記制御手段は、外気温度の上昇に応答して前記駆動手段の周期的な駆動期間を増すよう作用可能であり、前記制御手段は、外気温度の降下に応答して前記駆動手段の周期的な駆動期間を短くするよう作用可能である、被駆動型振り子装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記駆動手段は、前記ボブ手段がその周期的な回動動作の最高点に達するのに応答して重力が前記垂直方向に可動の部材を下方に駆動するのを許容するよう作用可能であり、前記駆動手段は、前記ボブ手段がその周期的な回動動作の最低点に達するのに応答して前記垂直方向に可動の部材を上方に駆動するよう作用可能である、被駆動型振り子装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記駆動手段は、前記ボブ手段がその周期的な回動動作の最高点に達する直前に、前記垂直方向に可動の部材を下方に駆動するよう作用可能であり、前記駆動手段は、前記ボブ手段がその周期的な回動動作の最低点に達する直前に、前記垂直方向に可動の部材を上方に駆動するよう作用可能である、被駆動型振り子装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、較正モードにて、前記ボブ手段がその周期的な回動動作の最高点に到達するのに応答して信号を発するよう作用可能であり且つ、作動モードにて、前記垂直方向に可動の部材の駆動に応答して信号を発するよう作用可能であるインジケータライト手段を更に備える、被駆動型振り子装置。
【請求項２５】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記制御手段は、前記駆動手段の作動周期の手動による微調整を容易にする手動の調節手段を有する、被駆動型振り子装置。
【請求項２６】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記検知手段は、誘導的に作動される検知装置を備える、被駆動型振り子装置。
【請求項２７】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記線固定手段は、保持ビードを有し、前記取り付け膜手段は、可動であり且つ、その内部に着脱可能に取り付けられた前記保持ビードを受容し得るようにされ、振り子の作動中のその回動動作の間、前記懸架線手段が前記取り付け膜手段に対し回動するのを容易にし得るようにした保持ソケット手段を画成する、被駆動型振り子装置。
【請求項２８】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記ボブ手段は、
Ａ．前記ボブ手段に固定され且つ、該ボブ手段から外方に伸びて、撓み可能に弾性的である外部の弾性的取り付け手段と、
Ｂ．その周期的な動きに応答して前記ボブ手段に対する機械的なジッタリング動作を誘発させ得るように、前記ボブ手段から空間的に配置された前記外部の弾性的な取り付け手段に取り付けられた外部質量体手段とを有する、被駆動型振り子装置。
【請求項２９】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記ボブ手段は、中空であり且つ、該ボブ手段内にボブチャンバ手段を画成し、前記ボブ手段は、
Ａ．前記ボブチャンバ手段内にて前記ボブ手段に固定され且つ、該ボブ手段から前記ボブチャンバ手段へ内方に伸びて、撓み可能に弾性的である内部の弾性的取り付け手段と、
Ｂ．前記内側の弾性的な取り付け手段に取り付けられ且つ、前記ボブ手段に対し機械的なジッタリング動作を誘発させ得るように前記ボブ手段の周期的な動きに応答して可動であるように、前記ボブチャンバ手段内に配置された内部質量体手段と、を備える、被駆動型振り子装置。
【請求項３０】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記ボブ手段は、該ボブ手段内にボブの空隙手段を画成し、前記ボブ手段は、前記ボブの空隙手段内に配置された内部質量体手段であって、前記ボブ手段に対し機械的なジッタリング動作を誘発させ得るように前記ボブ手段の周期的な動きに応答してその内部にて自由に可動である前記内部質量体手段を有する、被駆動型振り子装置。
【請求項３１】
請求項１に記載の被駆動型振り子装置において、前記ボブ手段は、中空であり且つ、該ボブ手段内にボブチャンバ手段を画成し、前記ボブ手段は、前記ボブチャンバ手段に対し流体的流れ連通状態にて貫通して伸びるボブ開口部手段を更に画成し、ボブの取り付け手段を更に有し、該ボブの取り付け手段は、
Ａ．前記ボブチャンバ手段内の位置にて前記懸架線手段に取り付けられた固定部材であって、前記ボブ開口部手段よりも大きく、前記ボブ開口部手段を貫通して前記ボブチャンバ手段内に伸びる前記懸架線手段を保持するのを容易にする前記固定部材と、
Ｂ．前記固定部材の上方で且つ、前記ボブ手段の下方の位置にて前記懸架線手段の周りを伸びて前記ボブ手段と前記懸架線手段との間の動きの隔離を容易にする第一の軸受手段と、
Ｃ．前記第一の軸受手段の上方で且つ、前記ボブ手段の下方の位置にて前記懸架線手段の周りを伸びて前記ボブ手段と前記懸架線手段との間の動きの隔離を更に容易にする第二の軸受手段とを有する、被駆動型振り子装置。
【請求項３２】
請求項４に記載の被駆動型振り子装置において、前記センサ手段及び制御手段は、単一の一体形装置として画成される、被駆動型振り子装置。
【請求項３３】
被駆動型振り子装置において、
Ａ．垂直方向に可動の部材と、
Ｂ．前記垂直方向に可動の部材に作用可能に接続され且つ、該部材の垂直方向への動きを誘導的に作動させるよう励起し得るようにされた駆動手段であって、前記垂直方向に可動の部材の垂直方向への動きに応答して電磁界を発生させるよう作用可能であるコイル手段を有する前記駆動手段と、
Ｃ．加えられた力に応答してその垂直方向への動きを検知し得るよう前記垂直方向に可動の部材に作用可能に取り付けられた検知手段と、
Ｄ．前記垂直方向に可動の部材と共に垂直方向に動き得るように該垂直方向に可動の部材に固定されたアダプタ部材と、を備え、
前記アダプタ部材は、
（１）前記垂直方向に可動の部材と共に可動であるように該垂直方向に可動の部材に直接、固定可能なアダプタ本体と、
（２）前記アダプタ本体に着脱可能に固定できる取り付けキャップとを有し、
Ｅ．前記取り付けキャップと前記適応させた部材の前記アダプタ本体との間にて着脱可能に取り付けられ且つ、該部材と共に垂直方向に可動であるように該部材から下方に伸びるニップル部材を有する取り付け膜手段であって、撓み可能な弾性ゴム材料にて形成され、膜の開口手段を画成する前記取り付け膜手段と、
Ｆ．前記取り付け膜手段に画成された前記膜の開口手段を貫通して伸び且つ、該膜手段から外方に且つ下方に伸びるように配置された懸架線手段と、
Ｇ．前記取り付け膜手段の前記膜の開口手段を貫通して伸び且つ、該膜手段から更に下方に伸びる所要位置にて前記懸架線手段を着脱可能に保持する線固定手段であって、前記取り付け膜手段に画成された前記膜開口手段よりも大きい寸法を有し且つ、前記膜開口手段の上方の位置にて前記懸架線手段に固定可能でき、貫通して下方に伸びる位置にて前記懸架線手段を保持し易くする保持ビードを有し、該保持ビードは、貫通して伸びる前記懸架線手段を受容して着脱可能な固定を容易にし得るようにされた貫通して伸びるビード穴手段を画成する前記線固定手段と、
Ｈ．振り子の周期的な回動動作を容易にし得るよう前記膜の開口手段の下方の位置にて前記懸架線手段に着脱可能に固定できるボブ手段と、
Ｉ．被駆動型振り子の前記ボブの周期的な作動を制御し得るよう前記駆動手段及び前記センサ手段に作用可能に接続された制御手段であって、前記検知手段が前記垂直方向に可動の部材の垂直方向への動きを検知し、最初に、振り子の自然の振動周波数を決定するよう作用可能であり、前記駆動手段は、作動不能とされる、較正モードの形態とすることができ、その後、前記駆動手段は、前記垂直方向に可動の部材を周期的に駆動して振り子を駆動するよう作用可能であり、前記検知手段は、作動不能とされる、作動モードの形態とすることができ、前記制御手段と、
Ｊ．振り子ハウジングであって、前記垂直方向に可動の部材は、その垂直方向への動きを容易にし得るよう前記振り子ハウジングに撓み可能に弾性的に取り付けられた、前記振り子ハウジングと、
Ｋ．前記制御手段に作用可能に接続された温度監視手段であって、前記制御手段は、外気温度の上昇に応答して前記駆動手段の周期的な駆動期間を増大させるよう作用可能であり、また、前記制御手段は、外気温度の降下に応答して前記駆動手段の周期的な駆動期間を短縮するよう作用可能である、前記温度監視手段と、を備える、被駆動型振り子装置。
【請求項３４】
振り子の作動方法において、
Ａ．その上方にて垂直方向に可動の部材に接続される間に、振り子の周期的な動きを開始させるステップと、
Ｂ．時間に亙って垂直方向に可動の部材に加わる力を測定するステップと、
Ｃ．時間に亙って測定された力から振り子の自然の揺動周波数を計算するステップと、
Ｄ．振り子の計算された自然周波数のほぼ２倍に等しい周期にて垂直方向に可動の部材の周期的な駆動を作動させるステップとを備える、振り子の作動方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の振り子の作動方法において、垂直方向に可動の部材の周期的な駆動を作動させる前記ステップは、振り子のボブがほぼその最高動作点にあるとき、下方に動くよう時間設定され且つ、振り子のボブがほぼその最低動作点にあるとき、上方に動くよう時間設定される、振り子の作動方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載の振り子の作動方法において、垂直方向に可動の部材の周期的な駆動を作動させる前記ステップは、振り子のボブがその最高動作点に達する直前に、下方に動くよう時間設定され且つ、振り子のボブがその最低動作点に達する直前に、上方に動くよう時間設定される、振り子の作動方法。
【請求項３７】
請求項３４に記載の振り子の作動方法において、垂直方向に可動の部材の周期的な駆動を作動させる前記ステップは、振り子のボブの水平方向動作成分が、ほぼ零であるとき、下方に動くよう時間設定される、振り子の作動方法。
【請求項３８】
請求項３４に記載の振り子の作動方法において、垂直方向に可動の部材の周期的な駆動を作動させる前記ステップは、振り子のボブの垂直方向動作成分が、ほぼ零であるとき、上方に動くよう時間設定される、振り子の作動方法。
【請求項３９】
請求項３４に記載の振り子の作動方法において、垂直方向に可動の部材の周期的な駆動を作動させる前記ステップは、垂直方向に可動の部材の周りにて電磁界を発生させることにより誘導的に行われる、振り子の作動方法。
【請求項４０】
請求項３４に記載の振り子の作動方法において、外気温度を監視するステップと、外気温度の上昇に応答して前記駆動手段の周期的な駆動期間を増し且つ、外気温度の降下に応答して前記駆動手段の周期的な駆動期間を短くするステップとを更に備える、振り子の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振り子の分野に関し、より具体的には、被駆動型振り子の分野に関する。かかる装置は、長期間に亙って作動する必要がある。かかる振り子は、一般に、時計と共に、より具体的には、地球の回転の効果、及びそれに伴うコリオリ効果（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  ｅｆｆｅｃｔ）を発揮するよう実験によって形態設定することのできるフーコー振り子と共に利用される。本発明は、調節及び較正し、また、作動させる独創的な方法を含む、フーコー振り子のような、振り子を駆動し且つ、その回動を容易にする改良された装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
その幾つかを以下に掲げた、被駆動型振り子に関する幾つかの装置が特許されている。すなわち、１９７６年４月２０日付けにてＤ．Ｊ．バーチャル（Ｂｉｒｃｈａｌｌ）に対して特許された、「圧力変換器（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）」という米国特許第３，９５２，２３４号明細書、１９８８年５月１７日付けにてＲ．Ｅ．スチュワート（Ｓｔｅｗａｒｔ）に対して特許され且つリットンシステムズ  インク（Ｌｉｔｔｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）に譲渡された、「振動加速度計−マルチセンサ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ−Ｍｕｌｔｉｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第４，７４４，２４８号明細書、及び１９８８年５月１７日付けにてＲ．Ｅ．スチュワートに対して特許され且つリットンシステムズ  インクに譲渡された、「振動加速度計−マルチセンサ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ−Ｍｕｌｔｉｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第４，７４４，２４９号明細書、１９９０年１１月６日付けにてＫ．オカダ（Ｏｋａｄａ）に対して特許され且つワコーコーポレーション（Ｗａｃｏｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された、「抵抗要素を用いた力及び加速度の検出器（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｆｏｒ  Ｆｏｒｃｅ  Ａｎｄ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）」という米国特許第４，９６７，６０５号明細書、１９９０年１１月１３日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「抵抗要素を用いたモーメント検出器（Ｍｏｍｅｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）」という米国特許第４，９６９，３６６号明細書、１９９３年１月２６日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「抵抗要素を用いた磁気検出器（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｆｏｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）」という米国特許第５，１８２，５１５号明細書、１９９３年１１月２３日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「抵抗要素を用いた接触検出器及びその適用例（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」という米国特許第５，１６３，３７５号明細書、１９９４年３月２２日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「加速度を検出する装置及びこの装置を試験する方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｔｈｉｓ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」という米国特許第５，２９５，３８６号明細書、１９９６年７月２日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「懸架した重量体を動かす装置（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｆｏｒ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ａ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｗｅｉｇｈｔ  Ｂｏｄｙ）」という米国特許第５，５３１，０９２号明細書、１９９６年１１月５日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「圧電要素を用いたセンサ（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」という米国特許第５，５７１，９７２号明���書、１９９７年７月８日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「多軸−角速度センサ（Ｍｕｌｔｉ−Ａｘｉａｌ  Ａｎｇｕｒａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第５，６４６，３４６号明細書、１９９７年９月１６日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「角速度センサ（Ａｎｇｕｒａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第５，６６８，３１８号明細書、１９９８年４月２８日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「抵抗要素を用いたセンサ（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）」という米国特許第５，７４４，７１８号明細書、１９９８年７月１４日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「圧電要素を用いたセンサ（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」という米国特許第５，７８０，７４９号明細書、１９９８年９月２２日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「力検出器及び加速度検出器並びにそれらの製造方法（Ｆｏｒｃｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ａｎｄ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｓａｍｅ）」という米国特許第５，８１１，６９３号明細書、１９９８年１１月３日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「多軸角速度センサ（Ｍｕｌｔｉ−Ａａｘｉａｌ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第５，８３１，１６３号明細書、１９９８年１２月１５日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「圧電要素を用いた多軸加速度センサ（Ｍｕｌｔｉａｘｉａｌ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）」という米国特許第５，８５０，０４０号明細書、１９９９年１月５日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「加速度センサ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第５，８５６，６２０号明細書、１９９９年１１月２３日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「角速度センサ（Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第５，９８７，９８５号明細書、１９９９年１２月２１日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「角度速度センサ（Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第６，００３，３７１号明細書、２００１年３月２７日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「角速度センサ（Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｎｓｏｒ）」という米国特許第６，２０５，８５６号明細書、２００１年８月７日付けにてＫ．オカダに対して特許され且つワコーコーポレーションに譲渡された、「圧電要素を用いた角速度センサ（Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）」という米国特許第６，２６９，６９７号明細書、２００１年９月４日付けにてＫ．オカダに対して特許された、「多軸角速度センサ（Ｍｕｌｔｉ−Ａｘｉａ��  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）」という米国特許第６，２８２，９５６号明細書である。
【特許文献１】米国特許明細書３，９５２，２３４号
【特許文献２】米国特許明細書４，７４４，２４８号
【特許文献３】米国特許明細書４，９６７，６０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の１つの目的は、装置の初期投資コストが最小とされる、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
本発明の１つの目的は、メンテナンスコストが最小とされる、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
【０００４】
本発明の１つの目的は、フーコー振り子の特徴の発揮が向上する、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
本発明の１つの目的は、振り子又はフーコー振り子の動きの減衰を最小にする低廉で確実な回動点が提供される、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
【０００５】
本発明の１つの目的は、懸架線に対するボブの取り付け位置を変更することを必要とせずに振り子の駆動周期及び振り子の自然周波数を容易に適合させることができる、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
【０００６】
本発明の１つの目的は、振り子の自然振動数を決定すべく、駆動せずに、最初に垂直方向に動く部材に加わる力を検知し、その後、このようにして決定された自然周波数と調和して垂直方向に可動の部材を駆動すべく、作動モードに置かれる制御装置が提供される、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
【０００７】
本発明の１つの目的は、フーコー振り子の特徴が科学的に完全に発揮されるよう使用することができる、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
本発明の１つの目的は、容易に組み立て且つ分解することのできる、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
【０００８】
本発明の１つの目的は、回動機構及び振り子構造体の分解及び再組み立てが容易であるため、必要に応じて部品の交換が特に容易であるようにされた、被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
【０００９】
本発明の１つの目的は、操作者が装置を組み立て且つ分解し、また、装置を調節し且つ長期間、装置の作動を維持することを極めて容易にする被駆動型振り子装置及びその作動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、振り子ハウジングに弾性的に取り付けられることが好ましい、垂直方向に可動の部材を有する被駆動型振り子装置を開示するものである。好ましくはコイルの励起により垂直方向に可動の部材の垂直方向への動きを作動させる目的のため、垂直方向に可動の部材に作用可能に接続された駆動手段が含まれる。かかるコイルの励起は、その駆動により振り子のモーメントを維持するため周期的な仕方にて必要とされるように、垂直方向に可動の部材の垂直方向への動きを誘導的に駆動することになろう。このコイルは、その励起に応答して電界を生じさせ、この垂直方向への動きを作動させることが好ましい。
【００１１】
垂直方向に可動の部材に作用可能に取り付けられ、加えられた力に応答するその垂直方向への動きを監視する検知装置が本発明に含まれる。この検知手段は、駆動手段に直接又は間接に作用可能に接続される。
【００１２】
アダプタ部材が本発明の振り子装置の構造内に含まれ且つ、垂直方向に可動の部材と共に動くよう、該垂直方向に可動の部材に固定される。このアダプタ部材は、垂直方向に可動の部材に直接に固定可能なアダプタ本体と、アダプタ本体に着脱可能に固定でき且つ、着脱可能な固定を容易にするため取り付け膜の周りを伸びるよう配置可能な取り付けキャップとを有することが好ましい。
【００１３】
この取り付け膜は、アダプタ部材の取り付けキャップと、アダプタ本体との間に着脱可能に取り付けられ且つ、アダプタと共に垂直方向に可動であるようにそこから下方に伸びるニップル形状の部材を備えている。この取り付け部材は、そこから下方に伸びる振り子の部分の回動動作を容易にするよう撓み可能な弾性ゴム部材にて形成されることが好ましい。固定し易くするため、取り付け膜は、該膜に膜の開口を画成することが好ましい。また、取り付け膜に画成された膜の開口を通って伸び且つ、そこから外方に且つ下方に伸びるよう配置された懸架線も提供される。取り付け部材の膜の開口を貫通して伸び且つ、そこから下方に更に伸びるよう懸架線を所要位置に着脱可能に保持するため、線の固定装置が更に含まれる。この線の固定装置は、取り付け膜に画成された膜の開口よりも大きい寸法を有する保持ビードであって、そこから下方に伸びる所要位置にて懸架線を保持し易くするため膜の開口の上方の位置にて懸架線に固定可能である上記保持ビードを有することが好ましい。保持ビードは、着脱可能に固定し易くするため貫通して伸びる懸架線を受容し得るようにされた、貫通して伸びるビード穴を画成することが好ましい。
【００１４】
また、ボブも含まれており、該ボブは、懸架線及びボブが単一ユニットとして膜の開口に対し周期的な回動動作するのを容易にするため、膜の開口の下方における位置にて懸架線に着脱可能に固定でき、ボブはこの膜の開口から下方に伸び、また、該ユニットは回動可能な振り子を形成する。
【００１５】
また、本発明には、駆動装置に作用可能に接続された制御装置と、被駆動型振り子のボブの周期的な作動を制御するセンサとが含まれる。この制御装置は、最初に、較正モードに置かれ、該モードにおいて、検知装置は、垂直方向に可動の部材の垂直方向への動きを検知し、振り子の自然の振動周波数を決定するよう作用可能とされる。その後、制御装置は、作動モードまで動き、このモードにおいて、装置は、垂直方向に可動の部材を周期的に駆動し、振り子のボブを駆動するよう作動され、検知手段は不作動とされる。
【００１６】
更に、本発明は、制御手段に作用可能に接続された温度監視装置を有することができ、該制御手段は、外気温度の上昇に応答して駆動装置の周期的な駆動期間を増すよう作用可能であり、制御手段は、外気温度の降下に応答して駆動装置の周期的な駆動期間を短くするよう作用可能である。
【００１７】
本発明において、取り付けキャップは、キャップ開口部を画成することが好ましく、該キャップ開口部は、アダプタ本体へのその取り付けを容易にするため貫通して外方に伸びる取り付け膜を受容し得るようにされている。この固定手段は、本体のねじ部を画成するアダプタ本体と、キャップのねじ部を画成する取り付けキャップとにより提供されることが好ましい。本体のねじ部及びキャップのねじ部は、選択的に互いに係合し、取り付けキャップ及び取り付け膜をアダプタ本体に着脱可能に固定し易くすることが好ましい。
【００１８】
この取り付けを更に容易にするため、取り付け膜自体は、取り付けキャップとアダプタ本体との間に配置し得るようにされ、取り付け膜をアダプタ本体及び垂直方向に動く部材に着脱可能に固定するのを容易にする取り付け縁辺部を有することが好ましい。
【００１９】
本発明のビードは、黄銅のような金属材料にて形成され且つ、懸架線の固定を容易にするため貫通して伸びるビード穴を画成することが好ましい。これと代替的に、ビードは、ポリマー、熱可塑性材料又はセラミック材料にて出来たものてせもよい。また、ビードの形状は、円筒状又は円形でよいが、全体として円形の形状は、通常、振り子が動く間、全体的な摩擦を減少させる点にて有用であろう。懸架線自体は、金属又はナイロン材料にて形成されることが好ましいが、任意の熱可塑性又はポリマー材料にて出来たものでもよい。懸架線は、単一の撚り型の設計とし、又は織線又は不織線としてもよい。ニチノール（ｎｉｔｉｎｏｌ）のようなニッケル及びチタンの合金は、懸架線を形成するのに特に有用であることが判明している。制御手段は、また、その作動周期が振り子の自然振動数と正確に一致するよう駆動手段の作動周期を手操作にて微調節するのを容易にする手動調節機構を有する。また、装置が較正モードにて作動中、ボブ手段がその周期的な動きにおける最高点に到達したことを知らせるインジケータライトが含まれることが好ましい。この最高点は、通常、外方に対向した２つの限界位置に配置され、また、インジケータライトは、ボブ自体がこれらの点に到達したことを表示する手段を提供する。作動モードの間、インジケータライトは、振り子が瞬間的に駆動されたことを表示するよう作用可能である。
【００２０】
作動中、本発明の振り子は、最初に、手動にて一側方に振動し、その上方の垂直方向に可動の部材から下方に伸びる振り子の周期的な動きを開始させる。この時点にて制御手段は、較正モードにあり、所定の時間に亙って振り子によって垂直方向に可動の部材に加えられた力は、制御装置が検知装置を通じて振り子の自然振動数を決定することを許容する。この自然振動数が決定されたならば、制御機構は、作動モードまで動き、この作動モードにおいて、垂直方向に可動の部材は、その下方を伸びる振り子の自然振動数に相応して動くよう作動される。
【００２１】
通常、振り子の１つの動作サイクルは、底部に対する一側部から底部に対する反対側部まで伸び且つ、当初の側部に戻る。垂直方向に可動の部材は、同様の振動数を有し且つ、振り子の周期的な動きに対し時間又は位相的に適正に調和させ、その作動を容易にしなければならない。振り子が振り子の動作サイクル中の最低点に２回到達するこれらの時点において、垂直方向に可動の部材は、再調節のため上方に駆動しなければならない。他方、振り子が最外方位置又は最高限界位置に到達する時点にて、振り子は、下方に駆動して、重力が振り子にエネルギを追加することを許容するようにしなければならない。この励起動作は、振り子にエネルギを追加して摩擦等に起因するような多くの理由のため生ずるエネルギの損失を補償する。振り子の駆動は、振り子のボブが各反対方向に向けて揺動する限界位置に到達する直前に、垂直方向に可動の部材の下方への動きを開始させることにより著しく向上できることが更に判明した。同様に、駆動は、ボブが最低位置に到達する直前に、垂直方向に可動の部材の上方の動きを開始させることにより更に向上できることが判明した。通常、この前進駆動のタイミングは、０．１ないし２．０ミリ秒の範囲にて最小である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、本明細書の末尾に特に指摘され且つ、特許請求の範囲に明確に記載されているが、１つの好ましい実施の形態は、以下の詳細な説明に記載されており、これは、添付図面に関して読むとき、最も良く理解できる。
【００２３】
本発明は、フーコー振り子装置として特に、使用し得るよう適応可能な低廉で且つ確実な振り子装置を提供する独創的な装置及びその作動方法を提供するものである。この装置により、振り子１０は、図２に最も良く示した経路を通って動く。この経路は、点４４ａとして示した図２の左側部分における振り子の最高点から伸びている。次に、振り子は、全体として矢印５０で示した経路に沿った円弧を亙り最低点４６まで下方に動く。その後、振り子は、矢印５２で示すように上方に図２の右側部における振り子の最高点４４ｂまで動く。その後、振り子は、再度、矢印５２の反対方向に点４６に向けて下方に動き、次に、矢印５０に対して反対方向に上方に動き、当初の開始位置４４ａに戻る。これは、振り子１０、特に、振り子のボブ３８の単一の揺動周期であると決定され、この振り子のボブ３８は、その上方の回動点から下方に伸びる懸架線３０に固定される。
【００２４】
下方向矢印５４及び上方向矢印５６に従って周期的に可動である垂直方向に可動の部材１２が提供される。各作動サイクルの間、振り子１０を励起し且つ、その内部のエネルギを僅かに増大させるため、垂直方向に可動の部材１２は、矢印５４、５６にて示した方向に向けて上下に可動である。最初に、振り子ボブ３８が矢印５０に沿って点４４ａから点４６まで動くとき、点４６に到達すると、垂直方向に可動の部材１２は、垂直方向に向けて上方に動くことが好ましい。これは、振り子ボブ３８が点４６に到達したとき又はその時点よりも極く僅か何分の１秒以前とほぼ一致するよう時間設定する必要がある。この動作は、垂直方向に可動の部材を上方位置に再設定することとなろう。
【００２５】
ボブ３８が矢印５２の経路に沿って上方に動くとき、点４４ｂに到達すると、垂直方向に可動の部材１２は、矢印５４で示した方向に向けて下方に動く。このことは、振り子ボブ３８が極めて短距離、下方に自由降下するのを許容し、これにより振り子内に追加的な運動エネルギを追加することになる。次に、ボブ３８は、再度、最低点４６に向けて下方に動き、その点に到達したとき又は点４６に到達する直前に、垂直方向に可動の部材１２は、再度、矢印５６で示すように、上方に駆動されて垂直方向に可動の部材をその最高位置に再調節することになる。その後、ボブ３８が再度、点４４ａに到達すると、垂直方向に可動の部材１２は、矢印５４で示すように、下方に駆動し、追加的なエネルギを振り子に付与することができる。この励起動作は、垂直方向に可動の部材１２が振り子ボブ３８の周期的な動きに調和した仕方にて上方に且つ、下方に動くことを必要とするであろう。垂直方向に可動の部材１２を交互に駆動するときの周期は、通常、振り子の振動数の約２倍にて行われよう。すなわち、垂直方向に可動の部材１２は、最初に、方向５４に向け、次に、方向５６、次に、方向５４に向けて動き、最終的に、振り子ボブ３８が点４６に向けて、その後、点４４ｂ、その後、点４６に向けて点４４ａに戻り、調和して動くサイクル中、最終的に、方向５６に向けて動く。垂直方向に可動の部材１２の駆動周期は、半分に短縮し又は、必要とされる追加的なエネルギがより少ないならば、更に減少させることができる。一部の適用例の場合、駆動周期は、各自然周期の間、１回以下、生じるよう設定してもよい。しかし、通常、この駆動周期は、振り子の周期の速度の２倍にて繰り返し、このため、ボブ３８の揺動経路の各限界点にて力を付与することができるようにする。
【００２６】
本発明の独創的な形態の１つは、垂直方向に可動の部材１２の振り子装置１０に対する動きを調和させる改良された制御及び検知機構である。特に、駆動装置１４は、垂直方向に可動の部材１２に作用可能に接続され、該部材を方向５４及び（又は）方向５６に向けて動かす。この駆動手段は、直接的な機械的連結部とすることができるが、より好ましくは、駆動装置１４内のコイル手段により発生された電磁界に起因する誘導駆動装置とすることができる。図１に示した概略図において、該コイルは、駆動装置１４に含められる。駆動装置１４は、垂直方向に可動の部材１２を方向５４、５６に向けて駆動する唯一の作動手段である。
【００２７】
本発明は、また、振り子の構造自体に対する独創的な形態も有しており、この形態において、振り子ハウジング１６が提供され、垂直方向に可動の部材１２がこの振り子ハウジングに弾性的に取り付けられることが好ましい。駆動装置又は駆動手段１４によって駆動されない時間の間に加えられた垂直方向力を検知すべく検知装置１８が垂直方向に可動の部材に作用可能に接続される。
【００２８】
本発明の装置の実際の懸架構造は、接着その他の方法により垂直方向に可動の部材１２の下面に取り付けられるアダプタ本体２０を有している。アダプタ部材２０は、可能な種々の手段により垂直方向に可動の部材１２に取り付けることができる。しかし、垂直方向に可動の部材１２に対し直接接着することは、固定のための別の選択である。アダプタ部材２０は、その外面の周りを伸びる本体ねじ部２３を有するアダプタ本体２２を備えることが好ましい。取り付けキャップ２４は、本体ねじ部と係合し得るよう本体ねじ部２３に合わさる、該キャップに形成されたキャップねじ部２６を有している。取り付けキャップ２４のキャップねじ部２６がアダプタ本体２２の本体ねじ部２３と係合することにより、キャップは所望に応じて本体に固定されよう。この構造は、取り付け膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）２７を垂直方向に可動の部材１２に容易に取り付け又は取り外すための手段を提供する。
【００２９】
好ましくは、取り付けキャップ２４は、貫通して伸びるキャップ開口部２５を画成し、また、取り付け膜２７は、取り付けキャップ２４とアダプタ本体２２との間に配置し得る設計とされた材料の取り付け縁辺部２８を画成するものとする。このようにして、キャップねじ部２６を本体ねじ部２３と係合させることにより取り付けキャップ２４をアダプタ本体２２に固定することは、取り付け膜２７を垂直方向に可動の部材１２に着脱可能に固定することになる。
【００３０】
取り付け膜２７の形態は、本発明の形態の重要な改良点である。好ましくは、取り付け膜は、下方に伸び且つ、撓み可能な弾性材料にて形成し、振り子のボブ３８及び該振り子のボブから下方に伸びる懸架線３０の回動動作を容易にするものとする。取り付け膜２７は、最低点にて膜の開口２９を画成するニップル又は下方に面する円錐体の形状体であることが好ましい。この膜の開口は、貫通して伸びる懸架線３０を受容し得るようにされている。線の固定手段３２を提供する保持ビード３４は、膜の開口２９の直ぐ上方の位置にて懸架線３０に固定される。この線固定手段３２は、懸架線３０を取り付け膜２７に固定する、好ましくは着脱可能な手段を提供する。ゴム又はその他の柔軟な材料であることが好ましい可撓性の材料で出来た取り付け膜は、その撓み可能な弾性を利用して、懸架線３０及び（又は）該懸架線に固定されたボブ３８の全ての望ましくない振動又は動きを減衰させ且つ、振り子の周期的な動作中の摩擦を減少させる。ボブ３８は、取り付け膜２７よりも実質的に下方の位置にて懸架線３０に固定され、また、このような要領にて、特に、フーコー振り子の特徴を発揮させ得るようにされた振り子の回動形態を形成する。
【００３１】
従って、本発明の振り子に対するこの回動機構の構造は、組み立てが容易であり、しかも低廉な部品で出来ており、被駆動型振り子、特に、被駆動型フーコー振り子の原理及び特徴を発揮する確実で、しかも低廉な手段を提供する。作動中、本発明の制御手段４０は、駆動装置１４の作動の正確で且つ、便宜な制御を容易にし、また、センサ１８から送られた情報の監視を容易にするコンピュータの中央処理装置のような電子制御機構であることが好ましい。この制御手段４０は、この目的を実現するため、駆動手段及びセンサ手段の双方に作用可能に接続される。また、温度情報を制御装置に供給するのに有用な外気温度の監視手段４２を含めることができ、制御装置は、駆動手段の駆動周期を自動的に修正して、温度変化が生ずるとき、その温度変化を補償することができる。
【００３２】
本発明の装置において、較正モードにあるとき、振り子ボブ３８が対向した限界的な動作点４４ａ、４４ｂに到達したときを示すインジケータライトのようなインジケータ５８を提供することも有用である。ライト又はその他のインジケータ手段５８は、振り子のボブ３８が位置４４ａ又は４４ｂ付近にあるとき、信号を発生させる。このライト５８は、垂直方向に可動の部材の下方への動きに応答して振り子が駆動される作動モード中、点灯する設計とされ、また、較正モード中、ボブが動く他の限界位置を表示するよう作用可能である。
【００３３】
回動機構の実際の構造は、貫通して伸びるビード穴３６を画成する保持ビード３４を提供することにより、著しく向上させることができる。このビード穴は、懸架線３０に固定し易くするため、懸架線の直径にほぼ等しいことが好ましい。特に有益であることが判明している１つの形態は、黄銅のような金属材料にてビード３４を形成し、ビード穴３６を、懸架線３０の直径よりも僅かに小さくするものである。保持ビード３４を懸架線３０に固定することは、保持ビード３４を加熱し、懸架線３０を通すことができるようにビード穴３６の直径を拡張させることにより実現される。その後、保持ビード３４を冷却し、これにより保持ビード３４は懸架線３０の外面を確実に把持するようにされる。このようにして、その取り外しを容易にし、また、膜の開口２９に極く隣接して取り付け膜２７の内面に対する懸架線３０の回動動作が増し且つ、摩擦力が最小となるような要領にて線の固定手段３２が容易に提供される。
【００３４】
線の固定手段３２の１つの代替的な構造は、図３に示されており、保持ビード３４を撓み可能な弾性的取り付け膜手段内に着脱可能に受容し得るように保持ソケット６０が該撓み可能な弾性的取り付け膜手段に画成される。この構造は、全体として円形の形状であり且つ、任意の従来の手段により懸架線３０に固定される保持ビード３４を利用するものである。図３に示すように、線は、ビード穴手段３６を貫通して伸びることができ、また、保持ビード３４に取り付け得るように該保持ビードの直上にて懸架線に結節６２を形成することができる。次に、作動中、振り子の周期的な動きを容易にし得るよう保持ビード３４を可撓性の膜に画成された保持ソケット６０内に配置することができる。このボール・ソケット構造は、ビード３４が保持ソケット６０内に保持されて、多少の程度、回転することが許容され、摩擦損失を最小にしつつ、懸架線３０及びボブ３８の揺動動作を容易にするから、特に有利である。
【００３５】
作動中、本発明の制御装置は、最初に、較正モードにて作用可能であることが好ましい。この較正モードにおいて、駆動装置１４は不作動とされる。操作者は、振り子のボブ３８及び懸架線３０を限界位置４４ａ又は４４ｂの何れかに動かすことにより、振り子のボブ３８の揺動動作を手動にて開始させる。この配置は、何ら駆動することなく、振り子１０が点４４ａ、４４ｂの間にて振り子の動作経路を通って周期的に動く動作を開始させる。この動きが開始されると、センサ１８は、この情報を制御装置４０に伝達し得るよう弾性的に取り付けた垂直方向に可動の部材１２に加えられた力を監視する。制御装置４０は、この情報を使用して振り子１０の固有振動数を決定する。この周波数が決定されたならば、制御装置４０は、較正モードから作動モードに移行し、駆動手段１４は、較正段階中、その極く直前に決定されたこの固有振動数に調和した仕方にて垂直方向に可動の部材の周期的な垂直方向への動きを開始させよう。好ましくは、駆動手段１４は、１回のサイクルにて垂直方向に可動の部材１２を振り子の固有振動数の周期の約２倍にて動かす。幾つかの状況において、駆動周期を僅かに変更する必要があることがあり、また、この理由のため、手動の微調整手段４８を制御手段４０内に作用可能に含めることができる。
【００３６】
懸架線３０は、極細のナイロン又は金属線のような任意の材料にて形成することができることを理解すべきである。本発明にとって特に有利であると判明した材料の１つは、一般にニチノールとして称されるチタン及びニッケルの形状記憶合金である。この材料は、もつれが最小であり、また、フーコー振り子のような、振り子の摩擦力の損失を最小にするのに特に有用である。
【００３７】
本発明の温度監視手段４２は、較正ステップが停止したならば、外気状態の変化を監視するのに特に有用である。温度監視手段４２は、温度上昇を制御装置４０に伝達し、制御装置は、周期を増してこれらの温度上昇を補償する。他方、温度監視手段４２が温度の降下を検知したならば、その周期を短くする必要があろう。
【００３８】
このように、本発明は、フーコー又はその他の同様の振り子に対する較正モード及び当初の作動及び調整を確実に向上させると同時に、相対的に低廉に且つ容易に組み立てられる振り子の回動及び駆動構造を提供するものである。
【００３９】
本発明は、コリオリの力の存在を表示する視覚手段を提供する設計とされている。この力は、通常、経験される環境力（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｆｏｒｃｅｓ）にして極めて僅かに応答し、従って、本発明は、この力の大きさが小さいにも拘らず、この力を示すよう特に設計されている。局所的な環境力によって振り子は回転を停止し、又はその他の方法にて振り子の作動を発揮することは通常のことである。対処すべき最も困難な力の１つは、摩擦に起因する力である。環境力は、通常、垂直方向に可動の部材１２を支持する力のような、静止力を含むことができる。これらの静止力は、垂直軸線の周りにて、特に、懸架線３０の垂直方向に向け非対称となり勝ちとなる。コリオリの力を適正に実現するためには、これらの力は、垂直方向に可動の部材１２に応力を付与し、また、真のコリオリの力を完全に示すのを妨害し又はその他の方法にて阻止する可能性があるから、これらの力は、可能な限り正確に均衡させ又は補償する必要がある。
【００４０】
これらの静止力を補正し又は補償するのに極めて効果的であることが判明している１つの方法は、振り子の揺動動作に対し僅かな量の機械的な「ジター（ｊｉｔｔｅｒ）」又は「ノイズ」を生じさせるような要領にて小さい質量体をボブに取り付けるものである。図４ないし図６には、本発明の作動を補充し且つ、静止力を補償するのを助けるため、かかる機械的ジッタを利用できる方法に関する色々な形態が示されている。
【００４１】
特に、図４には、ばね手段等のような外部の弾性的な取り付け手段６４によりボブ３８の外部に固定される外部質量手段６３が示されている。ボブ３８が、その周期的パターンにて動くと、外部質量体６３は、色々な方向に向けて動き、揺動自体に機械的ジタリング（ｊｉｔｔｅｒｉｎｇ）又はノイズを導入し且つ、その安定性を向上させるような色々な力の作動を受ける。
【００４２】
図５には、ばねのような内部弾性的な取り付け手段６６により接続された内部質量体手段６５を利用する機械的ジッタを導入する手段に対する１つの代替的な形態が示されている。この形態によれば、ボブは中空であり、このため、ボブのチャンバ手段６７を画成する。標準的な振り子の動きを介して周期的に動くとき、機械的ジター又はノイズをボブの動きに導入する目的のため、内部質量体６５及び内部ばね６６は、共に、ボブのチャンバ手段６７内にてボブの内部に接続される。
【００４３】
図５に示した中空ボブ６８はまた、極めて小さい内部チャンバを画成することができ、このため、完全な中空ではなく、本発明に必要な機械的ノイズ及びジターを導入することもできる。このことは、ボブ３８はボブの空隙手段７１を画成する、図６に最も良く示されている。ボブの空隙７１は、ボブの開口部又はチャンバであり、該開口部又はチャンバは、可能な場合よりも小さくまた、何らかの仕方によってもボブ３８に接続されない自由な質量体７０と共に使用し得るよう特別に設計されている。このようにして、自由な質量体７０は、ボブの空隙７１を貫通して自在に動くことができる。ボブの空隙７１の寸法決めは、導入される機械的ノイズ又はジターの大きさ及び方向を変化させるようこの設計にて重要な考慮事項である。図４、図５及び図６には、全て本発明の振り子の動きによりコリオリの力を完全に明確にし得るように、静止力又はその他の摩擦力に打ち勝つのを容易するかかる機械的ジターを導入する独創的な手段が示されている。
【００４４】
図７には、懸架線３０の最下端にボブ３８を取り付けるための１つの代替的な特定の形態が示されている。好ましくは、ボブ３８は、該ボブ内にボブのチャンバ手段６７と、貫通して長手方向に伸びるボブの開口部手段７６とを画成するものとする。開口部手段７６の双方は、円筒状の形状であり、且つボブ３８を完全に貫通して該ボブ内に画成されたボブのチャンバ手段６７内に伸びて、また、このようにして、ボブの開口部手段７６及びボブのチャンバ手段６７の双方が互いに流体的に流れ連通するようにする。懸架線３０をボブ３８に固定するため、ボブチャンバ６７内の位置にて固定部材７５が懸架線３０の下側部分に固定されよう。この固定手段７５は、単一の結節又は接着剤の液滴を備えることができ、該接着剤の液滴は、硬化し且つ、ボブの開口部手段７６の下方にてボブのチャンバ手段６７内の位置にて懸架線３０を取り囲む液滴の形態を形成する。このようにして、接着剤の形態によるこの固定手段７５は、ボブの開口部手段７６の直径よりも大きく、これにより懸架線３０がボブ３８から非係合状態となるのを防止するであろう。懸架線３０を捩り又は回転させることに起因して加わる可能性のある軸方向力からボブ３８を隔離することも特に有益である。かかる回転は、これらの型式の振り子にて一般的であり、この回転は、懸架線３０からボブ３８に望ましくない回転力を提供することになろう。ボブ３８と懸架線３０との間の隔離力は、隣接して配置された２つの軸受７３、７４を含むことにより、図７に示した装置にて実現される。第一の軸受７３は、結節又は接着剤手段７５に近接して配置され、第二の軸受手段７４は、ボブの開口部手段７６を近接して取り囲む領域内にて第一の軸受７３と、中空ボブ６８の内壁との間に配置される。これら２つの軸受は、懸架線３０が何らかの理由によって回転されるとき、ボブ３８に加わる回転力又は軸方向力からボブ３８を隔離する効果を著しく向上させることになる。
【００４５】
本発明の装置の最も有利な形態の１つは、図１に概略図的に示したセンサ１８及び制御手段４０が単一の一体形の装置として形成される場合であることを理解すべきである。垂直方向に可動の部材１２の動きを検知し且つ、垂直方向に可動の部材１２の動きを制御するのに必要な構成要素は、多数の共通の構成要素を含み、また、制御手段内のセンサを単一のセンサ／制御装置として形成することが本発明に属することは、本発明の１つの重要な有利な点である。
【００４６】
本発明の特定の実施の形態を図面に示し且つ上記に説明したが、組み合わせの色々な要素の形態、配置及び位置決めの点にて多数の変更を為すことが可能であることは明らかであろう。このことに鑑みて、本明細書に開示された本発明の好ましい実施の形態は、単に説明のためだけであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】駆動装置、センサ及び制御装置を概略図にて示す、本発明による振り子装置の１つの実施の形態を示す正面図である。
【図２】振り子のボブの周期的動作全体に亙る色々な点における力を示す振り子の力線図である。
【図３】保持ビードを可動に受容し且つその内部にて保持し得るよう取り付け膜内に画成されたソケットを示す、本発明による振り子装置の１つの代替的な実施の形態を示す正面図である。
【図４】その外部に弾性的に接続された外部質量体を有する振り子のボブの１つの実施の形態を示す、本発明による実施の形態の正面図である。
【図５】内部質量体が内部に画成されたチャンバ内に弾性的に接続された、振り子のボブの１つの実施の形態を示す、本発明による実施の形態の正面図である。
【図６】可動の質量体がボブの内部に画成された空隙内に配置された、振り子のボブの１つの実施の形態を示す、本発明による実施の形態の正面図である。
【図７】結節又は接着剤のような固定手段と、該固定手段とそのチャンバ手段内のボブの内部との間における２つの当接する軸受のような固定手段を利用する、ボブを懸架線の端部に固定する独創的な手段を有する振り子のボブの１つの実施の形態を示す、本発明による実施の形態の正面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    振り子
１２    可動の部材
１４    駆動装置
１５    
１６    振り子ハウジング
１８    検知装置／センサ
２０    アダプタ部材
２２    アダプタ本体
２３    本体ねじ部
２４    取り付けキャップ
２５    キャップ開口部
２６    キャップねじ部
２７    取り付け膜
２８    取り付け縁辺部
２９    膜の開口
３０    懸架線
３２    線の固定手段
３４    保持ビード
３６    ビード穴
３８    振り子ボブ
４０    制御手段／制御装置
４２    温度監視手段
４４ａ    動作限界点／開始位置
４４ｂ    動作限界点／最高点
４６    最低点
４８    手動の微調整手段
５０    矢印
５２    矢印
５４    下方向矢印
５６    上方向矢印
５８    インジケータ／ライト
６０    保持ソケット
６２    結節
６３    外部質量手段
６４    外部の弾性的な取り付け手段
６５    内部質量手段
６６    内部の弾性的な取り付け手段／内部ばね
６７    ボブのチャンバ手段
６８    中空ボブ
７０    自由な質量体
７１    ボブの空隙
７３    第一の軸受
７４    第二の軸受
７５    固定部材／接着剤手段
７６    開口部手段
【図１】
2006078482.tif 000003
【図２】
2006078482.tif 000004
【図３】
2006078482.tif 000005
【図４】
2006078482.tif 000006
【図５】
2006078482.tif 000007
【図６】
2006078482.tif 000008
【図７】
2006078482.tif 000009