ГИРОДАТЧИК И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01C19/56 

Настоящее изобретение относится к гиродатчику, содержащему:

- чувствительный элемент, предназначенный для вибрирования;

- держатель электродов, на котором могут быть размещены электроды для возбуждения чувствительного элемента и электроды для обнаружения вибрации чувствительного элемента; и

- опорные стержни, предназначенные для поддержки держателя электродов.

Такой гиродатчик, к примеру, описывается в FR 2859017.

В гиродатчике этого типа проводящие стержни, в общем, образованы из цилиндрических элементов, прикрепленных у одного из их концов к держателю электродов.

Однако механические характеристики гироскопа этого типа являются неудовлетворительными.

Задача настоящего изобретения, в частности, состоит в том, чтобы предложить гиродатчик, имеющий улучшенные механические характеристики.

С этой целью одним из предметов изобретения является гиродатчик, в котором опорные стержни имеют по меньшей мере один выступающий конец.

По конкретным вариантам выполнения гиродатчик включает в себя одну или несколько отличительных признаков, указанных ниже:

- выступающий конец опирается на держатель электродов;

- каждый опорный стержень является целиковым;

- каждый опорный стержень не продолжается в держатель электродов и основание;

- держатель электродов содержит одну первую основную поверхность, обращенную к чувствительному элементу, торцевую поверхность и вторую основную поверхность на стороне, противоположной той стороне, на которой находится первая основная поверхность; возбуждающие электроды и обнаруживающие электроды продолжаются по первой основной поверхности, по торцевой поверхности и по второй основной поверхности; выступающий конец крепится по меньшей мере к одной части возбуждающих электродов и обнаруживающих электродов; вышеуказанная часть вышеуказанных электродов продолжается по второй основной поверхности;

- каждый опорный стержень имеет по меньшей мере один второй выступающий конец, который опирается на основание;

- опорные стержни расположены в пространстве между держателем электродов и основанием;

- каждый выступающий конец содержит плоскую торцевую поверхность;

- выступающий конец крепится по меньшей мере к одному электроду держателя электродов;

- гиродатчик включает в себя основание, которое может поддерживать опорные стержни и к которому крепится выступающий конец;

- держатель электродов имеет первую основную поверхность, которая обращена к чувствительному элементу, и вторую основную поверхность на стороне, противоположной той стороне, на которой находится первая основная поверхность;

электроды продолжаются непрерывно по первой основной поверхности, торцевой поверхности и второй основной поверхности держателя электродов.

Другим предметом изобретения является способ изготовления гиродатчика, содержащий: чувствительный элемент, предназначенный для вибрирования; держатель электродов, на котором могут быть размещены электроды для возбуждения чувствительного элемента и электроды для обнаружения вибрации чувствительного элемента; и опорные стержни, предназначенные для поддержки держателя электродов; способ по изобретению включает в себя этап изготовления опорных стержней, имеющих по меньшей мере один выступающий конец.

Как вариант, держатель электродов гиродатчика содержит первую основную поверхность, обращенную к чувствительному элементу, торцевую поверхность и вторую основную поверхность на стороне, противоположной той стороне, на которой находится первая основная поверхность; и способ включает в себя осаждение порции материала электрода посредством распыления на первой основной поверхности и на торцевой поверхности через щелевую маску и этап распыления взаимосвязанной порции материала вышеуказанного электрода посредством распыления на второй основной поверхности и на торцевой поверхности через другую щелевую маску, при этом осажденные пленки накладываются на торцевой поверхности держателя электродов.

Изобретение станет более понятным после ознакомления с представленным ниже описанием, которое приведено в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид в перспективе гиродатчика по изобретению; и

Фиг.2 - осевой разрез по Фиг.1.

Настоящее изобретение относится к гиродатчику, имеющему резонатор в форме колокола или сферического купола. Однако гиродатчик также может иметь любую другую форму.

В остальной части описания термины «верхний» и «нижний» определяются относительно гиродатчика в положении, показанном на Фиг.1 и 2.

Со ссылкой на Фиг.1 и 2 гиродатчик 2 по изобретению содержит:

- чувствительный элемент, далее именуемый «резонатор 4», который может, в частности, иметь полусферическую форму, как показано на фигуре, и который имеет вал 6 для крепления;

- деталь, на которой расположены электроды, необходимые для приведения в действие резонатора 4, далее именуемая «держатель 8 электродов», в которой закреплен вал 6 резонатора 4;

- основание 10 для крепления гиродатчика к каркасу 11; и

- крышку 12, прикрепленную к основанию 10 и образующую с ней герметичную камеру 14, содержащую держатель 8 электродов и резонатор 4.

Электроды 20 для возбуждения резонатора 4 и для обнаружения вибрации резонатора 4 расположены на держателе 8 электродов. Электроды 20 продолжаются по основной поверхности 22 держателя электродов, обращенной к резонатору, по торцевой поверхности 24 и по другой основной поверхности 26 на стороне, противоположной той стороне, на которой находится основная поверхность 22.

Держатель 8 электродов может иметь различные конфигурации. Он может быть плоским с электродами, обращенными к торцевой поверхности 15 резонатора 4, как показано на Фиг.2. Он также может быть полусферическим с электродами, обращенными к внутренней поверхности резонатора. Эта конфигурация не показана.

Держатель 8 электродов поддерживается, к примеру, девятью проводящими опорными стержнями 16, которые поддерживаются основанием 10. Таким образом, опорные стержни 10 расположены в пространстве между держателем 8 электродов и основанием 10. Опорные стержни имеют два выступающих конца 17 типа «шляпки гвоздей». Верхние выступающие концы 17 опираются на держатель 8 электродов. Нижние выступающие концы 17 опираются на основание 10.

Каждый опорный стержень 16 является целиковым и не продолжается в держатель 8 электродов и основание 10.

Предпочтительно, каждый выступающий конец 17 содержит плоскую торцевую поверхность, которая имеет площадь, превышающую площадь поперечного сечения опорных стержней. Эта площадь равна приблизительно 1-3 мм². Эта площадь может быть иной в зависимости от требуемой механической характеристики. Верхние выступающие концы 17 опорных стержней 16 крепятся по меньшей мере к одной части электродов 20 держателя электродов, например, с помощью проводящего клея или пайки. В частности, верхние выступающие концы 17 опорных штанг 16 крепятся к части электродов 20, которая продолжается по второй основной поверхности 26. Даже если жидкий проводящий клей выступает между опорными штангами 16 и держателем 8 электродов, участки и объемы клея являются незначительными, поэтому уменьшается выделение газов в камере 14.

Преимущественно, плоская торцевая поверхность обеспечивает то, что электрическое и механическое соединение располагается в одной плоскости с нижней поверхностью держателя 8 электродов.

Преимущественно, торцевые поверхности опорных стержней 16 лежат в одной и той же параллельной плоскости для лучшего контроля длины опорных стержней. Поскольку частота вибрации опорных стержней зависит от положения, в котором закреплены опорные стержни, улучшается контроль частотной плоскости гироскопов.

Основание 10 снабжено четырьмя элементами 33 для крепления опоры 11, образованными, например, с помощью резьбовых отверстий, предназначенных для размещения крепежных винтов.

Основание 10 изготовлено посредством высокотемпературного спекания слоев керамики. Нижние выступающие концы 17 опорных стержней 16 припаяны к основанию 10.

Преимущественно, припаивание нижних концов опорных стержней 16 к основанию 10 обеспечивает улучшенный контроль режимов вибрации опорных стержней.

По варианту (не показан) основание 10 изготовлено из металла. В этом случае основание имеет втулки, в которых опорные стержни 16 запаяны в стекло.

Гиродатчик 2 также включает в себя электронную схему 36, соединенную с опорными стержнями 16, и корпус 58 для защиты электронной схемы 36 с целью поддержания контролируемой атмосферы, в которой находится электронная схема 36.

Изобретение также относится к способу изготовления такого гиродатчика, который включает в себя этап изготовления опорных стержней 16, имеющих по меньшей мере один выступающий конец, который предпочтительно имеет плоскую торцевую поверхность.

В частности, способ включает в себя этап осаждения материала электродов 20 на держателе 8 электродов. Этот этап выполняется посредством распыления порции материала электрода на первой основной поверхности 22 и на торцевой поверхности 24 через щелевую механическую маску и осаждения порции материала взаимосвязанного электрода посредством распыления на другой основной поверхности и на торцевой поверхности 24 через другую щелевую маску, при этом осажденные пленки накладываются на торцевой поверхности 24 держателя электродов.

Другие этапы способа изготовления являются известными этапами, и их описание в настоящем описании не приводится.

Преимущественно, распыление выполняется одновременно на одной из основных поверхностей держателя электродов и на торцевой поверхности.

Преимущественно, пленка, осажденная на верхней поверхности держателя электродов, удовлетворяет требованиям к травлению электродов; то же самый способ используется на нижней поверхности держателя электродов, при этом две осажденные пленки естественным образом соединяются посредством перекрывания на торцевой поверхности.

Преимущественно, распыление разделяет требования к пайке для верхней поверхности и требования к травлению для нижней поверхности.

Преимущественно, распыление позволяет получить тонкие слои электродов, которые не оказывают никакого механического влияния на держатель электродов и, следовательно, на воздушный зазор.

Преимущественно, два этапа осаждения материала электродов и этап ионного травления могут выполняться в одной и той же камере.

Преимущественно, втулки больше не продолжаются в держателе электродов, в результате упрощается его изготовление и очистка.

Преимущественно, больше не требуется обеспечивать электрическое соединение втулок с электродами.

Эти преимущества позволяют снизить производственные расходы, повысить выход продукции и улучшить эксплуатационные характеристики гироскопов.

Преимущественно, электрод/ электрическое соединение через торцевую поверхность устраняет недостатки следующих компонентов:

- сквозных отверстий в держателе электродов (сверление отверстий малого диаметра, точное позиционирование);

- втулок (тепловое расширение, вызывающее разрушение);

- клеев (выделение газов, ограничивающее качество и продолжительность поддержания вакуума, гибкость и приблизительное определение краев, ухудшающих стабильность частотной плоскости, тепловое расширение, вызывающее разрушение, и нестабильность температуры воздушного зазора).

Настоящее изобретение раскрывает устройство и способ изготовления гиродатчика (2), содержащего: чувствительный элемент (4), предназначенный для вибрирования; держатель (8) электродов, на котором могут быть размещены электроды (20) для возбуждения чувствительного элемента (4) и электроды (20) для обнаружения вибрации чувствительного элемента (4); и опорные стержни (16), предназначенные для поддержки держателя (8) электродов; отличающегося тем, что опорные стержни (16) имеют по меньшей мере один выступающий конец (17). Техническим результатом является улучшение механических и эксплуатационных характеристик гиродатчика, а также усовершенствование технологии изготовления и повышение выхода годной продукции. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гиродатчик (2), содержащий
- чувствительный элемент (4), предназначенный для вибрирования,
- держатель (8) электродов, на котором установлены электроды (20) для возбуждения чувствительного элемента (4) и электроды (20) для обнаружения вибрации чувствительного элемента (4), и
- опорные стержни (16), предназначенные для поддержки держателя (8) электродов,
отличающийся тем, что опорные стержни (16) имеют по меньшей мере один
выступающий конец (17), при этом
держатель (8) электродов включает в себя
- первую основную поверхность (22), обращенную к чувствительному элементу (4),
- торцевую поверхность (24) и
- вторую основную поверхность (26) на стороне, противоположной первой основной поверхности (22),
- электроды (20) для возбуждения и электроды (20) для обнаружения, расположенные на первой основной поверхности (22), на торцевой поверхности (24) и на второй основной поверхности (26),
- выступающий конец (17), прикрепленный по меньшей мере к одной части электродов (20) для возбуждения и электродов (20) для обнаружения, а вышеуказанная по меньшей мере одна часть электродов (20) расположена на второй основной поверхности (26).

2. Гиродатчик (2) по п. 1, отличающийся тем, что выступающий конец (17) опирается на держатель (8) электродов.

3. Гиродатчик (2) по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый опорный стержень (16) является целиковым.

4. Гиродатчик (2) по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что каждый опорный стержень (16) не продолжается в другом элементе.

5. Гиродатчик (2) по любому из пп. 1 - 2, отличающийся тем, что каждый выступающий конец (17) содержит плоскую торцевую поверхность.

6. Гиродатчик (2) по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что вышеуказанный выступающий конец (17) крепится по меньшей мере к одному электроду (20) держателя (8) электродов.

7. Гиродатчик (2) по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что включает в себя основание (10), предназначенное для поддержки опорных стержней (16), при этом вышеуказанный выступающий конец (17) закреплен на основании (10).

8. Гиродатчик (2) по п. 7, отличающийся тем, что каждый опорный стержень (16) имеет по меньшей мере один второй выступающий конце (17), который опирается на основание (10).

9. Гиродатчик (2) по п. 8, отличающийся тем, что опорные стержни (16) установлены в пространстве между держателем (8) электродов и основанием (10).

10. Гиродатчик (2) по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что держатель (8) электродов имеет первую основную поверхность (22), обращенную к чувствительному элементу (4), и вторую основную поверхность (26) на стороне, противоположной первой основной поверхности (22), при этом электроды (20) расположены непрерывно на первой основной поверхности (22), на торцевой поверхности (24) и на второй основной поверхности (26) держателя (8) электродов (8).

11. Способ изготовления гиродатчика (2), содержащего чувствительный элемент (4), предназначенный для вибрирования, держатель (8) электродов, на котором могут быть размещены электроды (20) для возбуждения чувствительного элемента (4) и электроды (20) для обнаружения вибрации чувствительного элемента (4), опорные стержни (16), предназначенные для поддержки держателя (8) электродов,
отличающийся тем, что включает в себя
этап изготовления опорных стержней (16), имеющих по меньшей мере один выступающий конец (17), при этом держатель (8) электродов гиродатчика (2) содержит первую основную поверхность (22), обращенную к чувствительному элементу (4), торцевую поверхность (24) и вторую основную поверхность (26) на стороне, противоположной первой основной поверхности (22),
этап осаждения материала электрода (20) посредством распыления на первой основной поверхности (22) и на торцевой поверхности (24) через щелевую механическую маску и осаждения взаимосвязанной порции материала вышеуказанного электрода (20) посредством распыления на второй основной поверхности (26) и на торцевой поверхности (24) через другую щелевую маску, при этом осажденные пленки накладываются на торцевой поверхности (24) держателя (8) электродов.

12. Гиродатчик (2), содержащий
- чувствительный элемент (4), предназначенный для вибрирования,
- держатель (8) электродов, на котором установлены электроды (20) для возбуждения чувствительного элемента (4) и электроды (20) для обнаружения вибрации чувствительного элемента (4), и
- опорные стержни (16), предназначенные для поддержки держателя (8) электродов,
отличающийся тем, что опорные стержни (16) имеют по меньшей мере один
выступающий конец (17), при этом
держатель (8) электродов включает в себя
- первую основную поверхность (22), обращенную к чувствительному элементу (4),
- торцевую поверхность (24) и
- вторую основную поверхность (26) на стороне, противоположной первой основной поверхности (22),
электроды (20) расположены непрерывно по первой основной поверхности (22), торцевой поверхности (24) и второй основной поверхности (26) держателя электродов (8).