(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング・レーザ・ジャイロスコープ（１８）をディザするための駆動モータ（１６）であって、複数の変換器装置（１２）と、ディザばね（１４）とを含み、前記ディザばね（１４）が、中央ハブ（２０）と、環状リム（２２）と、柔軟性によってリムをハブに対して回転させることができる、ハブとリムの間に延びる複数の柔軟な放射状のリード（２４）と、ハブとリムの間に１つずつあり、それぞれが各対の隣接するリード（２４）間に配置されている複数の扇状突出部（２６）とを有する駆動モータにおいて、
リング・レーザ・ジャイロスコープ（１８）をディザするためにリムを振動させるようにリード（２４）を制御電圧に応じて曲げる複数の変換器装置（１２）を複数のリード（２４）に位置決めして固定するために扇状突出部（２６）に設けられた取付手段（１０）を含み、その取付手段（１０）が、リード（２４）に設けられた変換器装置（１２）用取付面（３４）に隣接して、扇状突出部（２６）に位置決め溝（３０）を有する駆動モータ（１６）。
【請求項２】
さらに取付手段（１０）が、位置決め溝（３０）内に緊密に受け入れられるような大きさに作られた取付挿入物（４４）を含む請求項１に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項３】
各取付挿入物（４４）が、変換器装置（１２）のうちの１つを支持するための手段（４８）を含む請求項２に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項４】
位置決め溝（３０）の中に取付挿入物（４４）が挿入されると、取付挿入物（４４）と位置決め溝（３０）が取付面（３４）で変換器装置（１２）に均一な結合力を加えるように協働して変換器装置（１２）がリード（２４）の取付面（３４）と接触し、位置決め溝（３０）から取付挿入物（４４）を取り除くと変換器装置（１２）が取付面（３４）に付着するように、支持手段（４８）が、変換器装置（１２）のうちの１つを締まりばめで受け入れるような大きさで作られた支持溝（４８）である請求項３に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項５】
各位置決め溝（３０）と支持溝（４８）が、双方の間に底壁（５２）を有する間隔を置いて配置された一対の壁により形成される請求項４に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項６】
位置決め溝（３０）の底壁（５２）とリード（２４）にある変換器装置（１２）のための取付面（３４）が平行でない請求項５に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項７】
位置決め溝（３０）に取付挿入物（４４）が挿入されると、支持溝（４８）の底壁（５２）とリード（２４）にある変換器装置（１２）のための取付面（３４）が平行となり、取付挿入物（４４）が取付面（３４）で変換器装置（１２）に均一な結合力を加える請求項６に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項８】
取付挿入物（４４）がくさびの形をしている請求項７に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項９】
複数の扇状突出部（２６）が中央ハブ（２０）に設けられている請求項１に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項１０】
変換器装置（１２）が圧電型変換器である請求項１に記載の駆動モータ（１６）。
【請求項１１】
ディザばね（１４）に変換器装置（１２）を取り付けるための方法であって、前記ディザばね（１４）は、中央ハブ（２０）と、環状リム（２２）と、ハブとリムの間に延びる複数の柔軟なリード（２４）と、隣接するリード（２４）間に配置された複数の扇状突出部（２６）とを有する形状であって、複数のリード（２４）に変換器装置（１２）を位置決めし、かつ固定するための取付手段（１０）を複数の扇状突出部（２６）に設け、取付手段（１０）を使用して複数のリード（２４）に正確かつ均一に複数の変換器装置（１２）を取り付ける方法において、
取付面（３４）に隣接する扇状突出部（２６）に位置決め溝（３０）を機械加工する段階を含む方法。
【請求項１２】
取付手段（１０）を複数の扇状突出部（２６）に設ける段階が、
位置決め溝（３０）内に緊密に受け入れられるような大きさに作られた取付挿入物（４４）を形成する段階
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
取付挿入物（４４）を形成する段階が、
複数の変換器装置（１２）のうちの１つを締まりばめで受け入れるような大きさに作られた各々の取付挿入物（４４）に支持溝（４８）を形成する段階
を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数のリード（２４）に複数の変換器装置（１２）を取り付ける段階が、
取付挿入物（４４）の支持溝（４８）に変換器装置（１２）をはめる段階と、
変換器装置（１２）の自由表面に接着剤被膜を塗布する段階と
を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
複数のリード（２４）に複数の変換器装置（１２）を取り付ける段階が、
変換器装置（１２）の接着剤を塗布された自由表面がリード（２４）の取付面（３４）と接触し、取付挿入物（４４）と位置決め溝（３０）が取付面（３４）で変換器装置（１２）に均一な結合力を加えるよう協働するように、変換器装置（１２）を有する取付挿入物（４４）を扇状突出部（２６）の位置決め溝（３０）に挿入する段階
をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数のリード（２４）に複数の変換器装置（１２）を取り付ける段階が、
リード（２４）の取付面（３４）に変換器装置（１２）を固定するために接着剤を硬化させる段階
をさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
複数のリード（２４）に複数の変換器装置（１２）を取り付ける段階が、
変換器装置（１２）を伴わずに、扇状突出部（２６）の位置決め溝（３０）から取付挿入物（４４）を取り除く段階
をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、慣性測定器センサに関するものである。特に本発明は、ディザばねのリードに圧電型変換器を正確に固定するための取付機構および方法を有するリング・レーザ・ジャイロスコープのディザばねについてである。
【０００２】
リング・レーザ・ジャイロスコープ（ＲＬＧ）は一般に航空機などの乗り物の角回転を測定するために使用される。かかるジャイロスコープは、閉ループの光路内、または多数の鏡からの連続反射を利用した「リング」内を移動する２つの反対方向に回転するレーザ光ビームを有する。閉じた光路は、ジャイロスコープのフレームまたは「ブロック」に対して内側にある光共振器により規定される。ＲＬＧのある型では、ブロックには６つの平らな側面により縁取られる平らな上面と底面が含まれ、前記６つの平らな側面は六角形の形をした外周を形成している。ブロックの３つの隣接していない平らな側面は、三角形の形をした光路の隅で３つの鏡のための鏡取付面を形成している。
【０００３】
操作上、入力軸（ブロックの平らな上面と底面の中心を通っており、かつそれらと垂直である）のまわりをＲＬＧが回転すると、反対方向に回転している各レーザ光ビームの実効光路長が変化し、ビーム間に名目上は角速度に比例する周波数差が生じる。この差は信号処理電子回路により評価され、乗り物の角回転を求める。
【０００４】
レーザ光ビームが鏡の表面で反射される際に引き起こされる後方散乱放射や他の要因のため、その入力軸のまわりのＲＬＧの角速度が特定の限界点を下回る値になると、互いに反対方向に回転しているレーザ光ビーム間の周波数差はなくなる。この現象は「ロック・イン」と呼ばれ、ロック・インが起こる角回転の範囲はＲＬＧの「不感帯」である。低回転率では、実際に低率の角回転があるのに回転が起きていないということをロック・インが示すので、この現象は好ましくない。したがって、低角回転率を正確に測定できないことは、乗り物の航法装置にあるＲＬＧの有効性を低減させる。
【０００５】
ロック・イン現象を除去するための公知の手法がいくつかある。かかる手法のひとつでは、ＲＬＧが常に不感帯を通り抜けて、そこで決してロックされないように、入力軸のまわりにＲＬＧを機械的に振動させるための駆動モータを使用している。ＲＬＧのこの機械的な振動はディザリングと呼ばれている。
【０００６】
ディザリングは、「ディザばね」として公知のたわみ装置にジャイロスコープのブロックを取り付けることにより達成される。ディザばねは、一般に中央部材、すなわちハブ（ＲＬＧ入力軸に芯合わせされている）からなり、前記ハブは複数の柔軟な放射状部材、すなわちハブと環状リムの間に延びるリードを有している。各リードはその両端に接着剤によって取り付けられる一対の圧電型変換器（ＰＺＴ）を有している。ディザばねとＰＺＴの組合せが、入力軸のまわりにＲＬＧを機械的に振動させるための駆動モータを規定する。
【０００７】
各リードにある一方のＰＺＴの長さが長くなるのに対して、他方のＰＺＴの長さが短くなるように、電圧がＰＺＴに加えられる。ＰＺＴのこれらの長さの変化の影響は、リードの上にＰＺＴを取り付けることによってリードに伝えられる。各リードの片側の長さが長くなるのに対して、もう片側が短くなることによって、リードの曲がりまたはたわみをもたらし、ＲＬＧの入力軸のまわりを各リードが少し回転する。リードが常に同相で震動し、環状リムに取り付けられたジャイロスコープのブロックが入力軸のまわりを回転するように電圧が振動する。ディザリングの振幅は、ロック・インの影響を最小限にするように一般に慎重に制御・観測される。ディザの振動の角速度と変位は常に観測することができるので、それらをＲＬＧの出力信号から遮断することができる。
【０００８】
ロック・インの影響を除去するように適正なディザ周波数を達成し、リードの高周波数の曲がりを原因とするディザばねの材料応力を極小化するため、ＰＺＴをディザばねのリードへお互いに対して精密に取り付けなければならない。ディザリング中にＰＺＴとディザばねの間に生じる高い機械的応力に耐えるためには、ＰＺＴとディザばねのリード間の接着結合はＰＺＴ／リードの境界面全体にわたって高い強度と均一性がなければならない。現在、ＰＺＴの精密な配置と結合を達成するために目による観測と組立工作機械一式を人が組み合わせて使うことにより、ディザばねのリードへのＰＺＴの配置が遂行されている。しかしながら、ＰＺＴの配置精度と結合均一性は組付けを行う人の技能に大きく依存しているので、ディザばねのリードへのＰＺＴの精密な配置とばらつきがなく均一な結合がいつも達成されるわけではない。もしもＰＺＴの配置の精度が許容できるパラメータ内にないか、またはＰＺＴ／リードの境界面全体にわたる接着結合が均一でないか、あるいはその両方ならば、ＲＬＧの性能は損なわれ、ディザばねとＲＬＧを作り直しまたは廃棄しなければならない。これによりＲＬＧばかりでなくディザばねの生産コストが増大する。
【０００９】
ＲＬＧのディザばねのリードにＰＺＴを正確に固定し、均一に結合させるための取付機構および方法を改良することに対する要望がある。特に、ディザばねにＰＺＴを組み付ける人がディザばねのリードにＰＺＴをばらつきなく精密に配置して均一に結合できるようにする、ＰＺＴ取付機構および方法に対する要望がある。さらに、作り直しあるいは廃棄される必要のあるディザばねの数を低減するように、取付機構および方法はＰＺＴ配置のばらつきの少なさとＰＺＴ／リードの接着結合境界面の均一性を改良すべきである。最後に、ＰＺＴ取付機構および方法は、比較的容易に費用をかけずに実践すべきであり、また組立ての自動化を大いに促進すべきである。
【００１０】
（発明の概要）
本発明は、リング・レーザ・ジャイロスコープをディザするためのディザばね駆動モータに変換器装置を正確に固定するための取付機構および方法である。ディザばねには中央ハブと、環状リムと、ハブとリムの間に延びる複数の柔軟なリードとが含まれている。リードが柔軟なためリムはハブに対して回転することができる。さらにディザばねには複数の扇状突出部が含まれており、複数の扇状突出部のうちの１つが各対の隣接するリードの間に配置されている。扇状突出部にある取付機構は、複数のリードに複数の変換器装置を正確に配置し、均一に固定する。変換器装置は制御電圧に応じてリードを曲げ、リング・レーザ・ジャイロスコープをディザするようにリムを振動させる。ディザばねのリードに変換器装置を取り付ける方法は、扇状突出部に取付機構を設けることが必要である。そして取付機構を使って、変換器装置はリードに正確に取り付けられて均一に固定される。
【００１１】
この変換器装置取付機構および方法により、扇状突出部にある取付機構が位置決め装備としての役割を果たすので、ディザばねに変換器装置を組み付ける人はディザばねのリードに変換器装置をばらつきなく精密に配置することができる。さらに、この変換器装置取付機構および方法により、組付け中に取付機構がＰＺＴ／リードの境界面で堅固かつ均一な結合圧力を加えるので、ディザばねに変換器装置を組み付ける人はリードに変換器装置をばらつきなく均一に結合させることができる。変換器装置の配置と結合のばらつきの少なさと均一性を改良することにより、この変換器装置取付機構および方法は、作り直しあるいは廃棄される必要のあるディザばねの数を低減させる。また、この変換器装置取付機構および方法は、比較的容易に費用をかけずに実践することができ、また、組立作業の自動化を大いに促進する。
【００１２】
（好ましい実施の形態の詳細な説明）
リング・レーザ・ジャイロスコープ（ＲＬＧ）１８（部分的に示されるのみ）をディザするための駆動モータ１６を規定するディザばね１４に、複数の圧電型変換器（ＰＺＴ）１２（いくつかだけが図１に仮想線で示されている）を正確かつ均一に固定するための、本発明による取付機構１０および方法が図１ないし図５に示されている。駆動モータ１６のディザばね１４には、中央ハブ２０と、環状リム２２と、３つの柔軟なリード２４と、３つの三角形の形をした扇状突出部２６とが含まれている。リード２４はハブ２０とリム２２の間を放射状に延びている。リード２４が柔軟なので、ＲＬＧ１８の入力軸２８に芯合わせされたハブ２０に対してリム２２は回転することができる。三角形の形をした扇状突出部２６はハブ２０から外に向かって延びており、扇状突出部２６のうちの１つは各対の隣接するリード２４の間に置かれている。
【００１３】
図１ないし図３に一番よく見られるように、リード２４にＰＺＴ１２を正確に配置し、かつ均一に固定するための取付機構１０には、扇状突出部２６の側壁３２にある位置決め溝３０が含まれている。位置決め溝３０は、リード２４の側壁３６にあるＰＺＴ１２用取付面３４の真向かいに設置されている。図２と図３に一番よく見られるように、双方の間に底壁３８を有していて間隔を置いて配置された一対の平行壁４０により、位置決め溝３０が形成されている。各底壁３８はそれぞれの扇状突出部２６の下部面４２と鋭角を成しており（図２参照）、したがってＰＺＴ１２用取付面３４は位置決め溝３０の底壁３８と平行ではない。図１に見られるように、ディザばね１４は合計６つの位置決め溝３０を有しており、１つの位置決め溝３０はリード２４の各側壁３６に隣接して配置されている。
【００１４】
図３に一番よく見られるように、さらに取付機構１０には、位置決め溝３０内に緊密に受け入れられるような大きさに作られたくさび形取付挿入物４４が含まれている。各取付挿入物４４には、後壁４６と、ＰＺＴ１２のうちの１つを保持するための支持溝４８とが含まれている。双方の間に底壁５２を有していて間隔を置いて配置された一対の平行壁５０により、支持溝４８が形成されている。各後壁４６は取付挿入物４４の上面５４と鋭角を形成している。取付挿入物４４の各支持溝４８は、ＰＺＴ１２のうちの１つを締まりばめで保持するような大きさに作られている。
【００１５】
ある好ましい実施形態では、ディザばね１４はスーパー・インバーで作られている。ディザばね１４は、放電加工（ＥＤＭ）として公知の製法を使って製造されるのが好ましい。放電加工は、ハブ２０と、リム２２と、リード２４と、扇状突出部２６と、位置決め溝３０とをスーパー・インバー材料素材から機械加工するために使われる。取付挿入物４４は工具鋼で作られており、所望のくさび形状に精密研削される。
【００１６】
本発明による取付機構１０を使ってディザばね１４のリード２４にＰＺＴ１２を正確に配置する方法は、取付挿入物４４と支持溝４８を形成することと、ＥＤＭの製法を使ってディザばね１４の扇状突出部２６に位置決め溝３０を機械加工することから始まる。ＥＤＭはコンピュータ制御の製法なので、位置決め溝３０を極めて高精度に機械加工することができる（図２参照）。次に、ＰＺＴ１２は取付挿入物４４の支持溝４８に挿入される（図４参照）。ＰＺＴ１２は、各取付挿入物４４の壁５０と底壁５２の組合せにより設けられた支持溝４８内に締まりばめによって保持される。導電性接着剤被膜５６がＰＺＴ１２の自由表面５８に塗布される。図４に見られるように、ＰＺＴ１２の接着剤被膜５６付き自由表面５８がリード２４の取付面３４に接触するように、ＰＺＴ１２を有する取付挿入物４４はそ扇状突出部２６の位置決め溝３０に挿入される（矢印６０で表されるように）。取付挿入物４４のくさび形状（後壁４６で規定されるように）は位置決め溝３０の鋭角をなす底壁３８と協働して、支持溝４８の底壁５２（したがってＰＺＴ１２）がリード２４の取付面３４と平行になるのを確実なものにする。後壁４６と底壁３８の角度が精密に一致するせいで、リード２４の取付面３４（すなわちＰＺＴ／リードの境界面）でＰＺＴ１２に安定した均一な接着結合力が加えられる。取付挿入物４４の後壁４６と位置決め溝３０の底壁３８の角度が精密に一致しているので、くさび面（すなわち後壁４６と底壁３８）をいっしょに駆動することにより生じる力が、取付面３４でＰＺＴ／リードの境界面に沿って均一に分布することができる。堅固な結合力は、取付挿入物４４のくさび面（すなわち後壁４６）の小さい角度５５（図４参照）により達成されるロッキング・テーパの概念の働きである。これにより、くさび面（すなわち後壁４６と底壁３８）を所定の位置にロックして、接着剤被膜５６が硬化する間、堅固な力が生じている。
【００１７】
接着剤被膜５６が位置決め溝３０内で取付挿入物４４に対して硬化し、取付面３４でＰＺＴ１２とディザばねのリード２４との間に堅固かつ高強度かつ均一な接着結合が生じる。この強度が高く均一な接着結合は、ディザリング中にＰＺＴ１２とディザばねのリード２４との間の取付面３４で生じる高い機械的応力に耐えることができる。図５に見られるように、いったん接着剤被膜５６が硬化すると、取付挿入物４４はその上にＰＺＴ１２をなくした状態で位置決め溝３０から取り除かれ（すなわち矢印６２で表されるようにロックされた形態から除去される）、ディザばね１４のリード２４へのＰＺＴの精密な配置と均一な結合が完成する。ＰＺＴ１２をディザばね１４に固定した状態で、制御電圧に応じてＰＺＴ１２は、リード２４を曲げてリム２２を振動させ、ＲＬＧ１８をディザする。
【００１８】
ＰＺＴ取付機構１０および方法により、扇状突出部２６にある位置決め溝３０が位置決め装備としての役割を果たすので、ディザばね１４にＰＺＴ１２を組み付ける人はディザばねのリード２４にＰＺＴ１２をばらつきなく精密に配置することができる。さらに、ＰＺＴ取付機構１０および方法により、組付け中に取付機構１０がＰＺＴ／リードの境界面で堅固かつ均一な結合圧力を加えるので、ディザばね１４にＰＺＴ１２を組み付ける人はリード２４にＰＺＴ１２をばらつきなく均一に結合させることができる。ＰＺＴの配置のばらつきの少なさとＰＺＴの結合の均一性を改良することにより、ＰＺＴ取付機構１０および方法は、作り直しあるいは廃棄される必要のあるディザばね１４の数を低減させる。また、ＰＺＴ取付機構および方法は、比較的容易に費用をかけずに実践することができ、また、組立作業の自動化を大いに促進する。
【００１９】
以上、本発明について好ましい実施形態に関して説明したが、本発明の本旨および範囲から逸脱することなく形態および詳細に変更を加えることができることを当業者は認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるディザばねのリードに圧電型変換器（ＰＺＴ）を正確に固定し、かつ均一に結合させるための取付機構および方法を組み込んだディザばねの正面図である。
【図２】  図１の線２−２に沿って取った拡大断面図である。
【図３】  ＰＺＴ取付機構および方法の構成要素の分解斜視図である。
【図４】  本発明によるディザばねのリードにＰＺＴを正確に固定し、かつ均一に結合させるためのＰＺＴ取付機構および方法の利用を説明している、図２に似た拡大断面図ある。
【図５】  ディザばねのリードへのＰＺＴ組付けの完成を示す、図４に似た拡大断面図ある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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