DE3142877A1

DE3142877A1 - Ueberfuehrungsmechanismus fuer einen kreisel

Info

Publication number: DE3142877A1
Application number: DE19813142877
Authority: DE
Inventors: Paul A. 07071 Lyndhurst N.J. Imbeninato; Richard H. 07642 Hillsdale Wolff
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1980-11-03
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1982-07-01
Anticipated expiration: 2001-10-30
Also published as: DE3142877C2; GB2088553A; GB2088553B; US4383452A

Description

3U2877

Überführungsmechanismus für einen Kreisel

Die Erfindung betrifft einen Überführungsmechanismus für einen Kreisel,insbesondere einen Drehantrieb für die Eingangsachse eines Kreisels zwischen der senkrechten und waagrechten Richtung und umgekehrt.

Der Einsatz eines Kreisels für Peil- und Kurszwecke ist bekannt. Beispielsweise kann die Eingangsachse eines Kreisels senkrecht ausgerichtet werden, wobei die Ausgangsachse zum Messen der Azimut- oder Kursdrehgeschwindigkeit des Kreisels dient. Sodann ist auch die Verwendung eines Kreisels als Meridianweiser bekannt, wobei der Kreisel die Erddrehung abtastet. Dieser Kreisel besitzt eine waagerechte Eingangsachse zum Abgreifen der Richtung der waagerechten Komponente der Erddrehung, nominell der Norden oder Meridian. Dieser Kreisel wird solange gedreht, bis seine Eingangsachse quer zur Drehachse der Erde steht, wobei ein Nullsignal· erzeugt wird, das den Meridian oder Norden angibt.

Bisher wurden zwei verschiedene Kreisel· zur Peilung und al·s Meridianweiser eingesetzt. Eine neue Stützung eines arbeitenden Kreiseis zwecks Änderung seiner Betriebsart ist wegen ihrer Notwendigkeit für eine schneie und genaue Neuausrichtung ohne schädiiche Beschieunigungen oder Stöße kompliziert. Eine herkömmliche Lösung kann einen Servomotor mit gesteuerter Geschwindigkeit vorsehen.Diese Einrichtung wäre jedoch kompliziert und raumverschwenderisch, wobei sie in sehr begrenztem Raum, in welchem der Kreisel und die zugeordneten Geräte arbeiten müssen, ausfüllen und versperren würden.
35

i 3H2877

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Überführungsmechanismus zur richtigen Wiederausrichtung eines Kreisels für eine Änderung seiner Betriebsart zu schaffen, beispielsweise ihn von einem Kurskreisel zu einem Meridianweiser oder umgekehrt umzuwandeln. Dieser Überführungsmechanismus müßte einwandfrei arbeiten, ohne den Kreisel schädlichen Belastungen oder Stoßen auszusetzen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Überführungsmechanismus mit einer Lagereinrichtung geschaffen wird, welche den Kreisel drehbar um seine Figurenachse lagert, daß ein Anschlag den Kreisel der einen oder anderen von zwei Winkeldrehstellungen arretiert und, daß ein Antrieb den Kreisel zwischen den beiden Winkelstellungen/einer geregelten niedrigen Geschwindigkeit führt und dabei verhindert, daß der Kreisel schädlichen Belastungen ausgesetzt wird. Der Antrieb umfaßt vorzugsweise einen Schrittschaltmotor, dessen Drehgeschwindigkeit durch Steuerimpulse geregelt wird, die mit einer feststehenden Wiederholungsgeschwindigkeit erzeugt werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel· sind die beiden Drehwinkelsteilungen praktisch um 90 gegeneinander versetzt und entsprechen der Ausrichtung des Kreisels bei Peilaufgaben und al·s Meridianweiser. Erfindungsgemäß ist ein einfaches Verfahren zur Umschaltung der Betriebsart eines Kreisels zwischen einem Meridianweiser und einem Kurskreisel vorgesehen. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Eingangsachseeines Kreisels mit einer waagerechten Figurenachse von einer senkrechten in eine waagerechte Stellung überführt werden* Mit einer waagerechten Eingangsachse bricht der Kreisel auf die waagerechte Komponente der Erddrehung an und arbeitet

als Meridianweiser. In diesem Fall kann der Kreisel im Azimut gedreht werden, wobei er ein Nullsignal erzeugt, wenn seine Eingangsachse die Achse der Erde schneidet oder überquert. Wenn die Eingangsachse des Kreisels senkrecht steht kann er als herkömmlicher Kurskreisel arbeiten.

Die vorstehend erwähnte Begrenzungseinrichtung bzw. der Anschlag kann vorteilhafterweise eine am Kreisel montierte Nocke oder Kurve aufweisen, die sich mit diesem um seine Figurenachse dreht und zwei im Abstand zueinander angeordnete Arretierungsglxeder, welche mit der Nocke in Eingriff kommen und diese anhalten, wenn der Kreisel an einer der beiden im Abstand voneinander angeordneten Winkelstellungen anlangt. Die Begrenzungseinrichtung kann auch eine Raste besitzen, die den Kreisel von einer Zwischenstellung zu einer der beiden Mittelstellungen schiebt, wobei diese Raste beispielsweise auch ein elastisches Teil aufweisen kann, das zwischen der Nocke und dem Lager montiert ist. Vorzugsweise besitzt der Antrieb auch zwei Endschalter, die jeweils längs eines der Arretierungsglxeder montiert sind und mit dem Antrieb verbunden sind, um diesen abzuschalten, wenn die Nocke an einen der beiden Arretierungsglxeder angelangt ist. Diese Kombination von Rast- und Schaltvorrichtungen gestattet eine sichere Ausrichtung des Kreisels, wobei keine Notwendigkeit mehr besteht, den Schrittmotor nach der Neueinrichtung laufend unter Spannung zu halten, nur um die neue Stellung aufrecht zu erhalten. Die Einrichtung kann vorteilhafterweise auf der stabilisierten Plattform eines Fahrzeugs montiert werden, um die Figurenachse des Kreisels unabhängig von Nick- und Rollbewegungen waagerecht zu halten.

-8-

■ "ι ·'- - 3H2877 -Jf-

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die einzige Zeichnung ist eine perspektivische Sprengzeichnung, teilweise im Ausschnitt, welche die Erfindung darstellt.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Überführungsmechanismus für einen Kreisel dargestellt. Der Kreisel 10 weist ein strichpunktiert gezeichnetes Bauteil 12 auf, das sich um die Figurenachse 14 dreht. Wenn der Kreisel 10 nach der Zeichnung (ausgezogene Linien) ausgerichtet ist, dann läuft seine Ausgangsachse auf dem Vektor 16A und seine Eingangsachse auf dem Vektor 16B. Wie bekannt ist, gibt der Kreisel 10 ein Abtriebsmoment an einen nicht gezeigten inneren Wandler um die Ausgangsachse 16A in Abhängigkeit von der Drehung des Kreisels 10 um seine Eingangsachse 16B ab. Wenn die Ist-Drehung im Azimut verläuft, dann arbeitet der Kreisel 10 als Kurskreisel.Wird andererseits die Drehung der Erde gegenüber der Eingangsachse gemessen, dann arbeitet der Kreisel 10 als Meridianweiser. Der Kreisel 10 ist in einem Kreiselrahmen 18 gelagert, damit er sich um seine Figurenachse 14 drehen kann. Der Rahmen 18 gestattet eine 90 -Drehung, so daß der Kreisel 10 sich in seine zweite Stellung (strichpunktiert dargestellt) drehen kann, wodurch sich seine Ausgangsachse vom Vektor 16A zum Vektor 16B hin verschiebt. Der Kreiselrahmen 18 ist drehbar in einem Lager ausgehängt, der hier als Außenrahmen 20 dargestellt ist. Der Außenrahmen 20 dient als Hauptlager für das dargestellte Gerät.

Der Rahmen 20 ist drehbar über ein Lager an einem anderen nicht gezeigten Gerät montiert, damit sich das gesamte dargestellte Aggregat um die Achse 16A drehen kann.

-9-

j 3H2877

■¥9- ' *

Ein Anschlag oder eine Begrenzungseinrichtung weist zwei ,

im Abstand voneinander angeordnete Arretierungsglieder 22A und 22B auf. Diese sind Anschläge mit Gewindebolzen, die um eine einstellbare Größe herausragen. Eine am Kreisel montierte Nocke oder Kurvenscheibe 24 dreht sich mit diesem um seine Figurenachse 14. Eine Auskragung 26 auf der Nocke 24 kommt mit den Arretierungsgliedern 22A und 22B in Eingriff und begrenzt die Drehung des Kreisels 10 auf einen Weg von 90 . Die Begrenzungseinrichtung enthält auch eine Raste, die hier als elastisches Teil in der Form einer Zugoder Spreizfeder 28 dargestellt ist, zwischen dem Ständer 30 am Rahmen 20 und dem Ständer 32 an der Nocke 24 gespannt ist. In dieser Weise zieht die Feder 28 die Auskragung 26 der Nocke 24 von einer Mittelstellung entweder zum Arretierungsglied 22A oder 22B hin, wie es das Bild zeigt.

Zwei Endschalter sind hier als Mikroschalter 34A und 34B gezeigt. Die Schalter 34A und B sind auf Justierplatten 36A und 36B montiert, die am Rahmen 20 durch Schrauben

. fixiert sind, die durch Schlitze in den Platten hindurchragen. Die Schalter 34A und 34B werden durch Niederdrücken der Arme 38A und 38B über die Nockenauskragung 26 betätigt.

Am Rahmen 20 ist ein hier als Schrittmotor 40 gezeigter Antrieb montiert. Am Ende der Abtriebswelle 42 des Schrittmotors 40 ist ein Ritzel 44 angebracht. Ein Zahnsegment steht mit dem Ritzel 44 in Eingriff und ist über Gewindebohrungen wie die Gewindebohrung 48 am Stützrahmen 18 befestigt, um diesen und den Kreisel 10 zu drehen. Der Motor 40 und das Zahnsegment 46 sind auf einer Trägerplatte 50 montiert, die an der Seite des Rahmens 20 mit Bolzen befestigt ist. Der Schrittmotor, ein herkömmlicher Motor, eilt um einen bestimmten Winkelbetrag in Abhängigkeit von bekannten Steuerimpulsen vor, die an seiner nicht gezeigten

-10-

-je-

Steuerschaltung anliegen. Somit kann sich die Abtriebswelle 42 mit einer Winkelgeschwindigkeit drehen, die der Geschwindigkeit der an der Steuerschaltung anliegenden Impulse proportional ist.
5

Das erfindungsgemäße Gerät kann auf einer nicht gezeigten stabilisierten Plattform montiert sein, um die Figurenachse 14 auch dann waagerecht zu halten, wenn ein das erfindungsgemäße Gerät führende Fahrzeug liegt oder rollt.

Zur Erläuterung sei nachstehend kurz die Arbeitsweise der Einrichtung beschrieben.Bei der gewählten Betriebsart kann die Ausgangsachse des Kreisels zunächst auf den Vektor 16A oder 16B ausgerichtet sein. Diese Winkel-Stellungen können genau durch Einstellung der Stellschrauben in den Arretierungsgliedern 22A und 22B eingestellt werden. Die Feder 28 drückt die Nockenauskragung 26 (und damit auch den Kreisel 10) gegen die Schrauben der Arretiervorrichtung 22A oder 22B. Der Kreisel 10 und der Rahmen 20 sind auf einer stabilisierten Plattform angeordnet, so daß die Figurenachse 14 waagerecht bleibt und der Vektor 16A senkrecht steht. Wenn der Kreisel 10 wie dargestellt ausgerichtet ist, liegt seine Eingangsachse horizontal, und daher kann sie die Erddrehung angreifen. 25

In herkömmlicher Weise wird der Rahemn 20 über den Azimut um den Vektor 16A durch einen nicht gezeigten Servomotor gedreht, wodurch die Eingangsachse des Kreisels 10 quer zur Drehachse der Erde ausgerichtet wird. Damit wird das Abtriebsmoment des Kreisels 10 zu Null und entspricht der Auffindung des Meridians.

Wenn der Kreisel 10 zu Peilungszwecken neu ausgerichtet werden soll, wird dier Schrittmotor 40 wiederholt und 5 in herkömmlicher Weise mit Impulsen beaufschlagt, um

-11-

seine Abtriebswelle in Winkelschritten weiterzuschalten. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Frequenz der am Schrittmotor 40 anliegenden Impulse und das Untersetzungsverhältnis der Zahnräder 44 und 46 so ausgelegt, daß sich der Kreisel 10 in ca. sechs Sekunden um 90 dreht. Diese Geschwindigkeit ist genügend langsam, so daß verhältnismäßig geringe Beschleunigungskräfte am Kreisel 10 wirken, wodurch die Rahmenlager nicht unnötig beansprucht werden. Der Kreisel 10 und die Nocke 24 drehen sich gleichzeitig um die Figurenachse 14. Damit bewegt sich der Ständer 32 nach außen, wodurch die Feder 28 gespreizt wird und der Drehung widersteht. Wenn die Feder 28 an einer mittleren Stellung vorbeiwandert, beginnt sie sich zu entspannen und bringt eine Kraft an der Nocke 24 auf, die bestrebt ist die Drehung zu nutzen. Die Auskragung 26 drückt einen Hebel 38A eines Mikroschalters 34A herab, ehe sie den Anschlag 22A erreicht, wodurch die Spannung am Schrittmotor 40 abgeschaltet wird. Nach Abschaltung der Spannung zieht die Feder 28 die Auskragung 2 6 und die Nocke 24 bis zur Arretiervorrichtung 22A und hält sie in dieser Stellung« Der Kreisel 10 wurde somit jetzt um 90° gedreht, so daß seine Ausgangsachse vom Vektor 16A auf den Vektor 16B überführt worden ist. Daher steht jetzt die Eingangsachse des Kreisels 10 senkrecht, so daß er auf die Azimutdrehung des Rahmens 20 anspricht, die durch eine Richtungsänderung des Fahrzeugs ausgelöst wird, welches das erfindungsgemäße Gerät trägt. Damit ist der Kreisel 10 jetzt neu ausgerichtet und kann als Kurskreisel arbeiten.

Es sei bemerkt, daß an dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mehrere Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen»Beispielsweise kann das oben beschriebene Vorgelege andere Ausführungsformen mit anderen Getriebeuntersetzungen' aufweisen. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Vorgelege

insgesamt entfallen, so daß der Schrittmotor den Kreisel direkt antreibt. Es können auch andere Rasten eingesetzt werden, um den Kreisel in den gewählten Stellung zu halten. Für einige Ausführungen soll der Kreisel auch um 270° gedreht werden können, um eine Versetzung von 90 zu erreichen. Der Kreisel kann sich auch über 360° drehen, sollte jedoch eine Begrenzungsvorrichtung aufweisen, um ihn in einer von zwei Soll-Stellungen zu halten. Außerdem können die Endschalter in solchen Ausführungsbeispielen entfallen, wo der Schrittmotor nach Abgabe einer bestimmten Anzahl von Impulsen abgeschaltet wird oder wo Spannung ununterbrochen anliegen kann.

Claims

3U2877 Patentansprüche

1. Ubertragungsmechanismus zur Drehung eines Kreisels um seine Figurenachse von einer der beiden anderen ausein-' anderliegenden Winkelstellungen und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß er Lager (18,20,48,50) aufweist, die den Kreisel (10) drehbar um seine Figurenachse (14) lagern, daß Begrenzungsvorrichtungen (22A,22B,24,26) den Kreisel (10)in einer von zwei auseinanderliegenden Winkelstellungen halten und, daß eine Antriebsvorrichtung (40) den Kreisel (10) zwischen den beiden auseinanderliegenden Stellungen mit einer gesteuerten niedrigen Geschwindigkeit bewegt, die ausschließt, daß der Kreisel (10) schädlichen Beanspruchungen ausgesetzt wird.

2. Übertragungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung einen Schrittmotor (40) aufweist, der durch Steuerimpulse geregelt wird, die mit einer feststehenden Wiederholungsfrequenz erzeugt werden.

3. Ubertragungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtung eine am Kreisel (10) montierte Nocke (24) umfaßt, die sich mit dem Kreisel (10) um dessen Figurenachse (14) dreht und daß zwei Arretierungsglieder (22A,22B) mit der Nocke (24) in Eingriff kommen und diese anhalten, wenn der Kreisel (10) an der einen oder anderen Winkelstellung angelangt ist.

4. Übertragungsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung eine Raste (28) aufweist, die den Kreisel (10) von einer Zwischenstellung wegzieht und ihn zu einen der beiden auseinanderliegenden Winkelstellungen hindrückt.

5. Übertragungsmechanismus naeh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/ daß die Rastvorrichtung ein elastisches Teil (28) umfaßt, das zwischen der Noeke (24) und dem Lager (20) montiert ist.

6. Übertragungsmechanismus naeh einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb auch awei Endschalter (34A,34B) enthält,die jeweils auf einem anderen Arretierglied (22A,22B) montiert und mit der An= triebsvorriehtung (40) verbunden sind, um diesen abzuschalten, wenn die Noeke (24) an einem der beiden Arretierungsgiieder (22A,22B) angelangt ist.

7. übertragungsmeehanismus naeh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden au§~

einanderliegenden Winkelstellungen um 90° gegeneinander versetzt sind und der jeweiligen Ausrichtung der Krei= sels (10) für den linsatz als Kurikreigel und all Meridianweiser entsprechen.
20