JPS5833532Y2 - Inertial sensor temperature control device - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、船舶、航空機等の姿勢角、方位角、位置等を
検出するために用いられる、慣性センサーとしての高精
度ジャイロスコープ、及び加速度計等の精密温度制御装
置に関するものである。[Detailed description of the invention] This invention is a high-precision gyroscope as an inertial sensor used to detect the attitude angle, azimuth angle, position, etc. of ships, aircraft, etc., and a precision temperature control device such as an accelerometer. It is related to.

通常、慣性センサーに使用されるジャイロ、加速度計は
広範囲な環境温度条件下で高精度を要求されているため
、環境温度の影響を受けないよう使用条件温度より高い
温度で機器全体を温度制御し一定温度に保持されている
。Generally, gyros and accelerometers used in inertial sensors are required to have high accuracy under a wide range of environmental temperature conditions, so the entire device is temperature-controlled at a temperature higher than the operating temperature to avoid being affected by the environmental temperature. maintained at a constant temperature.

これらの高精度ジャイロの構造は一般に一軸自由度の積
分レートジャイロであり、円筒形のケースにジャイロモ
ータを密封したフロートを設け、同じく円筒形の外筐ケ
ースの中に液体を充填し、この液で上記フロートを支持
し、フロートラ回動的に支持している軸受の摩擦トルク
の軽減、及び液体の粘性抵抗を利用してフロートのダン
ピング作用を行っている。The structure of these high-precision gyros is generally a uniaxial degree of freedom integral rate gyro, in which a float with a gyro motor sealed in a cylindrical case is provided, and a liquid is filled in the cylindrical outer case. The float is supported by the float, and the float is damped by reducing the frictional torque of the bearing that rotatably supports the float and by utilizing the viscous resistance of the liquid.

従ってジャイロの性能を向上させるために、フロートの
浮力変化を極小にすると同時に、粘性抵抗値を一定に保
つ必要上、高精度ジャイロはある一定温度で最もドリフ
トが小さくなるよう設計製造されている。Therefore, in order to improve the performance of the gyro, it is necessary to minimize the change in the buoyancy of the float and at the same time keep the viscous resistance value constant, so high-precision gyros are designed and manufactured so that the drift is the smallest at a certain temperature.

従来のジャイロ等の温度制御装置は、発熱体（ヒータ）
を耐熱性の絶縁体でサンドイッチ状にはさみフィルム状
にした帯ヒータをケースに巻きつげて用いたり、ヒータ
線を絶縁物で被覆し、外筐ケースの外側にコイル状に巻
きつげたりしたもの等で特殊ヒータのため高価であり、
絶縁物の経年劣化があり、更に温度制御を行うケースに
発熱体が全体的に密着せず、所々に空勿層を生じ、熱伝
導性が劣化したり、温度ムラ（不均一）等もできる欠点
を有する。Conventional temperature control devices such as gyros use heating elements (heaters).
Heat-resistant insulators are sandwiched with heat-resistant insulators, and a band heater made into a film is wrapped around the case, or the heater wire is covered with an insulator and wrapped in a coil around the outside of the outer case. The special heater is expensive,
Insulators deteriorate over time, and the heating element does not come into close contact with the case that controls the temperature, creating void layers in places, resulting in poor thermal conductivity and uneven temperature (non-uniformity). It has its drawbacks.

一方温度制御を行うための温度検出器についても従来は
サーミスタや熱電対等の比較的小形の検出器を利用して
いるため、極部的な温度検出となり、平均温度を計測し
に＜＜、正確な温度検出ができない等、高精度ジャイロ
用温度制御装置として欠点があった。On the other hand, conventionally, relatively small temperature detectors such as thermistors and thermocouples are used for temperature control, which means that the temperature is only detected locally, and it is difficult to accurately measure the average temperature. There were drawbacks as a high-precision gyro temperature control device, such as the inability to accurately detect temperature.

本考案は上記にかんがみ、ジャイロ外筐に少なくとも三
条のラセン状の溝を設け、外筐全体に絶縁処理を施すこ
とと共に、二条の溝にヒータ線を直接巻き、且つ他の一
条の溝には白金線等の測温抵抗線よシ成る、温度検出線
を巻くことにより、上述の高精度ジャイロ又は加速度計
等に不可欠である温度制御装置を高精度かつ安価に提供
することを目的とする。In view of the above, the present invention provides at least three helical grooves on the gyro outer casing, insulates the entire outer casing, winds the heater wire directly in the two grooves, and winds the heater wire in the other one groove. The object of the present invention is to provide a temperature control device with high accuracy and low cost, which is indispensable for the above-mentioned high-precision gyro or accelerometer, by winding a temperature detection wire made of a temperature-measuring resistance wire such as a platinum wire.

以下、図面により本考案の実施例について説明すると、
第１図は本考案の装置が適用される、代表的な一軸自由
度ジャイロの一例を示す。Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a typical uniaxial degree-of-freedom gyro to which the device of the present invention is applied.

ジャイロロータ１はロータ軸２に支持され高速に回転す
るものであり、フロート３の中に取付けられている。A gyro rotor 1 is supported by a rotor shaft 2 and rotates at high speed, and is mounted inside a float 3.

フロート３には出力軸４，４′があり、外筐５に対して
、フロート３を中心軸Ａ−Ａまわりに回動的に支持して
いる。The float 3 has output shafts 4, 4', and supports the float 3 rotatably around the central axis A-A with respect to the outer casing 5.

外筐５内には支持液６が充填されており、それによる浮
力でフロート３０重量を支持し、軸受（軸４，４′の軸
受で図示していない）荷重の軽減及び耐振動、耐衝撃性
能の向上を図ると同時に支持液６の粘性抵抗を利用して
フロート３を軸４゜４′の１わりにダンピング効果を持
たせている。The outer casing 5 is filled with a support liquid 6, which supports the weight of the float 30 with its buoyancy, reduces the load on bearings (bearings for shafts 4 and 4', not shown), and provides vibration and shock resistance. In addition to improving performance, the viscous resistance of the support liquid 6 is utilized to provide a damping effect to the float 3 relative to the axis 4° 4'.

なお、通常上記出力軸４，４′にはフロート３０角度検
出装置やトルク発生装置及び、ジャイロモータ１等に電
源を供給する電路等が取付られているが、本考案とは直
接関係ないため図示及び説明を省略する。Note that normally the output shafts 4, 4' are equipped with a float 30 angle detection device, a torque generator, an electric line for supplying power to the gyro motor 1, etc., but these are not shown in the figure as they are not directly related to the present invention. and the explanation will be omitted.

外筐５の外側にはヒータ７が装着されており、さらにヒ
ータ７と外筐５の間には温度検出器８が装着され、ジャ
イロスコープを一定温度に保つよう制御している。A heater 7 is installed on the outside of the outer casing 5, and a temperature detector 8 is installed between the heater 7 and the outer casing 5 to control the gyroscope to maintain a constant temperature.

本考案の具体例について、第２図に示す温度制御装置に
ついて説明する。As a specific example of the present invention, a temperature control device shown in FIG. 2 will be described.

図において、外筐５の外側には三条のうセン溝９が設け
られている。In the figure, three grooves 9 are provided on the outside of the outer casing 5.

第１のうセン溝９−１は一回転すると９−１′の所まで
進み、同じく第２のラセン溝９−２’の所１で進む、第
３のラセン溝９−３も同様に９−３′に進む。When the first helical groove 9-1 rotates once, it advances to the point 9-1', the second helical groove 9-2' advances at the point 1, and the third helical groove 9-3 similarly advances to the point 9-1'. -Proceed to 3'.

このようにラセン溝は他の溝と交叉することなく互に独
立している。In this way, the spiral grooves are independent from each other without intersecting with other grooves.

上記三条ラセン溝を設けた外筐５を例えば熱伝導性の良
好なアルミニューム合金等で製作し、表面に硬質アルマ
イト等の処理を施し、電気的絶縁を行えば、これらのラ
セン溝に直接、絶縁し被覆のない裸のヒータ線１０，１
０’や、温度検出線１１等をコイル状に巻きつけること
ができる。If the outer casing 5 provided with the three helical grooves is made of, for example, an aluminum alloy with good thermal conductivity, and the surface is treated with hard alumite or the like to provide electrical insulation, it is possible to directly connect these helical grooves. Insulated and uncoated bare heater wire 10,1
0', the temperature detection wire 11, etc. can be wound into a coil shape.

外筐５の上端外周部には端子１２，１２’、１３がほぼ
１２０度間隔で設置されている。Terminals 12, 12', and 13 are installed on the outer periphery of the upper end of the outer casing 5 at intervals of approximately 120 degrees.

端子１２にはヒータ線１０の一端を固定し、ヒータ線を
第１のうセン溝９−１に沿ってコイル状に巻き込んでゆ
き、ラセンの下部最終端１で巻き終ったらヒータ線をＵ
ターンさせ、第２のラセン溝９−２に沿って逆に巻き戻
してきて、端子１２′にヒータ線１０′の最終端を固定
する。One end of the heater wire 10 is fixed to the terminal 12, and the heater wire is wound into a coil along the first spiral groove 9-1. When the winding is completed at the lower final end 1 of the spiral, the heater wire is
The heater wire 10' is then turned and unwound in the opposite direction along the second helical groove 9-2 to fix the final end of the heater wire 10' to the terminal 12'.

また、温度検出線１１は例えば白金等の測温抵抗線を用
い、ヒータ線１０−１０’ と同様に端子１３に検出線
１１の一端を固定し第３のうセン溝９−３に沿って巻き
込んでゆき、下部端子１３′で最終端を固定する。Further, the temperature detection wire 11 is made of, for example, a resistance temperature measuring wire made of platinum, etc., and one end of the detection wire 11 is fixed to the terminal 13 in the same way as the heater wire 10-10', and is connected along the third hollow groove 9-3. Roll it up and fix the final end with the lower terminal 13'.

従って本考案の上記実施例によれば、上述の如く、熱伝
導性の良好な外筐のラセン溝に沿って、直接裸のヒータ
線と温度検出線を隣接して装着することができ極めて構
造が簡単で且つ高精度の温度制御装置を提供することが
できるものである。Therefore, according to the above-mentioned embodiment of the present invention, as described above, the bare heater wire and the temperature detection wire can be mounted directly adjacent to each other along the spiral groove of the outer casing, which has good thermal conductivity. It is possible to provide a simple and highly accurate temperature control device.

第３図は、本考案の三条ラセン溝方式の温度制御装置の
もう一つの目的を説明するためのものであり、第２図の
ヒータ線１０及び温度検出線１１のみを示した動作説明
図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing only the heater wire 10 and temperature detection wire 11 of FIG. be.

ヒータ用端子１２、及び１２′に電源を接続すると、電
流は上部の矢印の方向にヒータ線１０に流れ、下部のＵ
ターン点１４で上記とは逆の矢印の方向にヒータ線１０
′を通って端子１２′に戻ってくる回路を形成している
。When a power source is connected to the heater terminals 12 and 12', current flows to the heater wire 10 in the direction of the arrow at the top, and the current flows through the heater wire 10 in the direction of the arrow at the top.
At turn point 14, turn heater wire 10 in the direction of the arrow opposite to the above.
' forms a circuit that returns to the terminal 12'.

一般にコイル状の巻線に電流を流すと磁界を発生するこ
とは周知であるが、本考案のコイル構造によれば、第１
のヒータ巻き線１０と復りのヒータ巻き線１０′とで互
に発生する磁界を打ち消し合うように巻かれている。It is generally known that a magnetic field is generated when a current is passed through a coiled winding, but according to the coil structure of the present invention, the first
The heater winding 10 and the heater winding 10' are wound so as to cancel out the mutually generated magnetic fields.

従って、前述のように外筐５内に取付けられているフロ
ート３にはヒータによる磁界の影響を全く受けることな
く安定したジャイロの性能を得ることができる。Therefore, as described above, the float 3 installed in the outer casing 5 can achieve stable gyro performance without being affected by the magnetic field from the heater at all.

一方、温度検出線１１は図示の如く端子１３より巻き始
め、ヒータと隣接して巻かれ端子１３′で巻き終る。On the other hand, as shown in the figure, the temperature detection wire 11 starts winding from the terminal 13, is wound adjacent to the heater, and ends at the terminal 13'.

従って、ヒータに対して感熱応答時間も極めて早いと同
時に熱伝導性の良好な金属で製作されている外筐５に直
接接触しているため温度検出感度も良く、又、全体的に
検出線が巻かれているため、外筐全体の平均的温度を検
出できる等、高感度で精密な温度制御装置を得ることが
出来る。Therefore, the thermal response time to the heater is extremely fast, and since it is in direct contact with the outer casing 5 made of metal with good thermal conductivity, the temperature detection sensitivity is also good, and the overall detection line is Because it is wound, the average temperature of the entire outer casing can be detected, making it possible to obtain a highly sensitive and precise temperature control device.

以上のように本考案によれば、慣性センサに用いられる
、ジャイロ、加速度計等の精密温度制御装置については
、外筐の外周に絶縁処理を施した少なくとも三条のラセ
ン溝を設け、その二条の溝（第１及び第２）にヒータ線
を直接巻き込み、また第３の溝に温度検出線を巻く構造
のため、長寿命且つ廉価であると同時に被覆の劣化の必
要がないので同一直径のヒータ線に対して、大きな制御
電流を流すことができるという効果がある。As described above, according to the present invention, for precision temperature control devices such as gyros and accelerometers used in inertial sensors, at least three helical grooves with insulation treatment are provided on the outer periphery of the outer casing, and the two grooves are Since the heater wires are directly wound in the grooves (first and second) and the temperature detection wire is wound in the third groove, it has a long life and is inexpensive, and there is no need for the coating to deteriorate, so heaters of the same diameter can be used. This has the effect of allowing a large control current to flow through the wire.

さらに本考案においてはヒータ線を直接巻くことにより
、熱の伝導性が良好になり、オた外周の広い範囲にわた
って温度検出線が配置されているため、正確な温度検出
ができるという効果がある。Furthermore, in the present invention, by winding the heater wire directly, the heat conductivity is improved, and since the temperature detection wire is arranged over a wide range around the outer circumference, accurate temperature detection is possible.

また本考案においては、コイル状のヒータ線に電流を流
したときに、磁界が発生しないようにヒータ線が往復二
重巻きとなっており、ジャイロ等に磁界の影響を及ぼす
おそれがないという効果がある。In addition, in this invention, the heater wire is double-wound back and forth so that no magnetic field is generated when current is passed through the coiled heater wire, and there is no risk of the magnetic field affecting the gyro etc. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本考案の装置が適用される代表的な一軸自由度
ジャイロの概略構成の斜視図、第２図は本考案の温度制
御装置の一部切断斜視図、第３図はそのヒータ線及び温
度検出線の回路図である。 ５・・・・・・外筐、９−１・・・・・・第１の溝、９
−２・・・・・・第２の溝、９−３・・・・・・第３の
溝、１０，１０’・・・・・・ヒータ線、１１・・・・
・・温度検出線。Fig. 1 is a perspective view of the schematic configuration of a typical uniaxial degree-of-freedom gyro to which the device of the present invention is applied, Fig. 2 is a partially cutaway perspective view of the temperature control device of the present invention, and Fig. 3 is the heater wire thereof. and a circuit diagram of a temperature detection line. 5... Outer casing, 9-1... First groove, 9
-2... Second groove, 9-3... Third groove, 10, 10'... Heater wire, 11...
...Temperature detection line.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ジャイロ、加速度計等の慣性センサにおいて、外筐の外
周部に電気的絶縁のための皮膜を施した少なくとも三条
のラセン状の溝を設け、上記、三条のうセン溝のうち、
第３の溝には温度検出線を巻装すると共に、第１及び第
２の溝にはヒータ線をそれぞれ直接巻装し、上記二本の
ヒータ線の終端を実質的に短絡して、単一のヒータ線と
なし、第１の溝に巻装したヒータ線部が作る磁界と第２
の溝に巻装したヒータ線部が作る磁界が互に打ち消すご
とく横取したことを特徴とする慣性センサの温度制御装
置。In an inertial sensor such as a gyro or an accelerometer, at least three spiral grooves coated with a film for electrical insulation are provided on the outer periphery of the outer casing, and among the three spiral grooves,
A temperature detection wire is wound in the third groove, a heater wire is directly wound in the first and second grooves, and the terminal ends of the two heater wires are substantially short-circuited to form a single wire. The magnetic field created by the first heater wire and the heater wire portion wound in the first groove and the second heater wire.
A temperature control device for an inertial sensor, characterized in that magnetic fields generated by a heater wire wound in a groove are intercepted so as to cancel each other out.