DE3814830A1

DE3814830A1 - Lager- und antriebsanordnung

Info

Publication number: DE3814830A1
Application number: DE3814830A
Authority: DE
Inventors: Eckart Dipl Ing Hettlage; Michael Dipl Ing Schwebler
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1989-11-16

Description

Stand der Technik

Lager- und Antriebsanordnung der im Oberbegriff des Anspruch 1 angegebenen Art sind bekannt (DE-AS 12 65 270).

Durch die Verwendung eines Regelkreises wird bei solchen Lager- und Antriebs anordnungen eine Erhöhung der Genauigkeit erreicht.

Eine solche Anordnung kann zur Verstellung bzw. Einstellung des Körpers in eine bestimmte durch das Sollsignal vorgegebene Stellung benutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Anordnung zur Erzielung einer dem Antriebs signal proportionalen Drehungsgeschwindigkeit zu benutzen.

Der zu verstellende Körper kann z. B. ein Spiegel sein, wie er in Scan- Einrichtungen benutzt werden kann. Er kann aber z. B. auch ein Reaktionsrad sein, wie es zur Verdrehung von Satelliten benutzt wird. Dieses arbeitet im Mittel bei der Drehzahl 0, oft in der Nähe der Drehzahl 0 und muß auch den 0-Punkt durchfahren.

Vorteile der Erfindung

Der Kern der Erfindung besteht darin, die beiden Lager in Reihe zu schalten und nur einen Regelkreis für die Verstellung und Einstellung zu benutzen. Das erste Lager läßt dabei eine Verstellung in einem großen Winkelbereich zu, erlaubt jedoch aus Reibungsgründen, insbesondere bei sehr kleinen Ge schwindigkeiten bzw. bei Verstellen aus einer Stellung in eine andere Stel lung keine exakt zum Regelsignal proportionale Verstellung bzw. Einstel lung. Das andere Lager dagegen (Drehfedergelenk) läßt sich nur in einem kleinen Winkelbereich verdrehen, arbeitet jedoch nahe zu reibungsfrei und kann die geforderte Genauigkeit bringen. Bei Scan-Einrichtungen wird z. B. eine Winkelauflösung von 0,2′′ gefordert.

Durch die Verwendung der beiden hintereinandergeschalteten Lager, bei einem zwischen dem Körpern und dem Chassis wirkenden Regelkreis mit Antrieb, wird einerseits die gewünschte Drehfreiheit für den Körper, aber auch die gefor derte Einstellgenauigkeit bzw. Auflösung erreicht, vorausgesetzt Abgriff und Regelkreis sind für diese Genauigkeit bzw. Auflösung ausgelegt, was jedoch keine Probleme macht. Die Begrenzung der Genauigkeit bzw. Auflösung liegt aber im Abgriff und im Regelkreisverhalten. Die beiden Lager können in einzelnen Zeitpunkten so verdreht sein, daß sich die Verdrehungen beider Lager addieren. Dies ist der Fall, wenn bei einer gewünschten Verdrehung in eine Drehrichtung das erste Lager z. B. Kugellager aus Reibungsgründen der gewünschten Verstellung nachhinkt. Hier übernimmt das Kreuzfedergelenk die zum Soll noch fehlende Verdrehung (Addition der Verdrehrichtungen). Über windet dagegen z. B. das erste Lager die Verdrehung hemmende Reibung, so eilt möglicherweise im Anschluß daran die Verdrehung des Körpers der Sollverdrehung voraus. Hier wird durch den Regelkreis das Kreuzfedergelenk in die Gegeneinrichtung verdreht, um den Überschuß zu korrigieren (Kompen sation des Überschusses). Das Zusammenwirken beider Lager bei Verwendung eines Verstell- und Regelkreises bringt die gewünschte Genauigkeit bzw. Auflösung bei großem (unbeschränktem) Verstellungsbereich. Die genutzten Eigenschaften der Kreuzfedergelenke sind an sich bekannt (US-A-31 81 918).

Die erfindungsgemäße Lösung ist auch bei Scan-Einrichtungen anwendbar, bei denen die Auslenkmöglichkeit der Kreuzfedergelenke (einige Grad) an sich ausreicht. Oft wird aber verlangt, daß der Spiegel der Scan-Einrichtung zu Kalibrierzwecken z. B. in eine zur 0-Stellung um 90° verdrehte Stellung ver dreht wird. Die naheliegende Lösung dieser Aufgabe könnte in der Verwendung eines Lagers liegen, das - wie oben beschriebenen - aufgebaut ist. Jedoch wird der Fachmann hierfür einen zwischen Chassis und dem im Kugellager ge lagerten Zwischenteil wirksamen Regelkreis mit Antrieb oder zumindest einen Antrieb (Steuerung) für die 90°-Verstellung und einen zwischen Zwischen teil und dem Körper wirksamen Regelkreis mit Antrieb für den Scan-Vorgang versehen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird auch für solche an sich trenn baren Einstellvorgänge die erfindungsgemäße Lager- und Antriebsanordnung benutzt. Dieser Schritt bedeutet eine wesentliche Gewichtsreduzierung, Ver billigung und eine Erhöhung der Zuverlässigkeit.

Figurenbeschreibung

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen teilweisen Schritt durch eine einen Spiegel tragenden Lager- und Antriebsanordnung,

Fig. 2 einen dabei verwendbaren Regelkreis.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Chassis, also ein die gesamte Anordnung tragendes Teil bezeichnet. Dieses ist ohne sein Mittelteil dargestellt. In diesem Chassis 1 ist mittels eines Duplex-Kugellagers 2 (unten) und eines ein fachen Kugellagers 3 (oben), die leicht gegeneinander vorgespannt sind, ein zweiteiliges Zwischenteil 4 drehbar gelagert. An diesem Zwischenteil 4 sind zwei Kreuzfedergelenke 5 und 6 einseitig und derart befestigt, daß sie eine mit der Drehachse der Kugellager 2/3 identische Drehachse aufweisen. An den zweiten Hälften der Kreuzfedergelenke 5/6 ist ein Spiegelträger 7 be festigt, der dann den eigentlichen Scan-Spiegel 8 trägt.

Am Chassis 1 ist auch der Stator eines Antriebs befestigt. In Fig. 1 sind es die Wicklungen 9 eines Torquers. Mit dem Spiegelträger 7 ist ein Teil 10 verbunden, das den Wicklungen 9 gegenüberliegende Torquermagnete 11 auf weist.

Mit dem Chassis 1 ist auch der Stator 12 eines Abgriffs verbunden, dessen Rotorteil 13 ebenfalls mit dem Spiegelträger 7 verbunden ist. Der Abgriff ist z. B. ein Encoder.

Fig. 2 zeigt den zugehörigen Regelkreis. Der Spiegelträger 7 samt Spiegel 8, also der zu verstellende Körper ist in Anlehnung an die Bezeichnung der Fig. 1 mit 7′/8′, der Abgriff mit 12′/13′ und der Antrieb (Torquer) mit 9′/11′ bezeichnet. Aus dem vorgegebenen Sollsignal an einer Klemme 14 und dem Istsignal des Abgriffs 12′/13′ wird in einem Subtrahierer 15 ein Regel signal erzeugt, das einem Regelverstärker 16 zugeführt wird, der dann den Torquer 9′/11′ zur Verstellung beaufschlagt.

Claims

Lager- und Antriebsanordnung für einen zu drehenden Körper, der mit relativ geringer Drehgeschwindigkeit jedoch mit hoher Genauigkeit in eine dem augenblicklichen Antriebssignal entsprechende insb. proportionale Stellung gegenüber einem Chassis verstellbar ist, enthaltend eine erste Lagerung (z. B. Kugellager), die eine Ver stellung des Körpers in einem großen Winkelbereich zuläßt, einem Abgriff, der die Stellung des Körpers gegenüber dem Chassis laufend bestimmt, einem Regelverstärker, dem die Differenz eines Antriebssollwerts und des vom Abgriff kommenden Istwerts zugeführt wird und einem zwischen dem Chassis und dem Körper wirksamen An trieb, dem das Ausgangssignal des Regelverstärkers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem in der ersten Lagerung gelagerten Zwischenteil und dem Körper eine zweite durch Kreuz federgelenke mit der gleichen Drehachse wie die erste Lagerung gebildete Lagerung eingeschaltet ist.