AT369543B

AT369543B - Vorrichtung zur positionierung und lagestabilisierung einer beweglich auf einer unterlage gelagerten traegen masse

Info

Publication number: AT369543B
Application number: AT99181A
Authority: AT
Original assignee: Pietzsch Ludwig
Priority date: 1981-03-03
Filing date: 1981-03-03
Publication date: 1983-01-10
Also published as: ATA99181A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung und Lagestabilisierung einer in mindestens einem Freiheitsgrad bis zu sämtlichen Freiheitsgraden beweglich auf einer Unterlage, wie einem Panzer, gelagerten trägen Masse, wie einer Kanone, mit einer Regeleinrichtung, die mindestens für einen Freiheitsgrad eine Stellgrösse abgibt, wobei die oder jede Stellgrösse durch Anpressen von mindestens einem Reibbelag an mindestens eine rotierende Bremsscheibe erzeugt wird und der Reibbelag an der Masse geführt und die Bremsscheibe an der Unterlage gelagert ist oder umgekehrt.

Eine derartige Vorrichtung soll beispielsweise zum Stabilisieren und Ausrichten einer Rohrwaffe auf ein raumfestes oder bewegtes Ziel eingesetzt werden, wobei die die träge Masse repräsentierende Rohrwaffe in ihrem Schwerpunkt an der die Unterlage repräsentierenden Wanne eines Gleitkettenfahrzeuges gelagert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, mit der unabhängig von Störbewegungen der Unterlage eine schnelle und genaue Positionierung und Lagestabilisierung der Masse erzielbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass der Regeleinrichtung die Richtungsabweichung eingegeben wird, dass in der Regeleinrichtung die Geschwindigkeit der Richtungsabweichung gebildet wird, dass aus diesen Grössen mittels eines Summiergliedes nach einer vorgegebenen Funktion eine einem Sollmoment entsprechende Grösse gebildet wird, dass eine dem an der Bremsscheibe aufgebrachten Istmoment entsprechende Grösse gemessen wird und dass aus dem Vergleich zwischen den genannten Grössen ein Signal für die Stellgrösse gebildet wird.

Da die Reibwerte bei den gängigen Reibpaarungen unabhängig von der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen den reibenden Teilen, im vorliegenden Fall der Bremsscheibe und dem Reibbelag, sind, lassen sich mit der Vorrichtung nach der Erfindung durch Regelung der Anpresskraft definierte Kräfte bzw. Momente als Stellgrössen erzeugen, welche die Masse unabhängig von Bewegungen der Unterlage in Richtung auf die gewünschte Lage beschleunigen und bei deren Erreichen abbremsen.

Bei bisher üblichen Vorrichtungen werden Kräfte oder Momente zwischen bewegten Teilen durch Beschleunigen oder Verzögern von Massen, z. B. der Rotoren von Motoren oder der Ölmassen in einem Ölmotor erzeugt. Dies ist mit einer Zeitverzögerung verbunden, die bei der Vorrichtung nach der Erfindung vermieden ist. Die Verzugszeit, die zwischen dem Zeitpunkt der Abgabe des Stellsignals und der Anlage des Reibbelag an der Bremsscheibe vergeht, kann bei der Erfindung minimal gehalten werden.

Die dem Sollmoment und dem Istmoment entsprechenden Grössen sind charakteristische physikalische Grössen, wie der Druck in einem hydraulischen Anpresssystem oder die magnetische Feldstärke in einem elektromagnetischen Anpresssystem für den Reibbelag an die Bremsscheibe.

Durch Bilden der Stellgrösse aus dem Vergleich zwischen der dem Sollmoment und der dem Istmoment entsprechenden Grössen, d. h. aus einem Differenzsignal, lassen sich Rückwirkungen von Nichtlinearitäten, wie Reibwertschwankungen auf Grund von Temperaturschwankungen, ausschalten.

Ungenauigkeiten auf Grund solcher Nichtlinearitäten werden damit vermieden.

Als charakteristische physikalische Grösse kann beispielsweise das an der trägen Masse gemessene Istmoment oder der im Anpresssystem gemessene hydraulische Ist-Anpressdruck oder eine andere, für die Ist-Anpresskraft charakteristische physikalische Grösse verwendet werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung lässt sich nur bei Auftreten von Störungen bzw. beim Ausrichten der trägen Masse betreiben. Hiedurch ist ein ständiger Energieverbrauch vermieden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Schema einer Vorrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 ein Blockschaltbild eines in Fig. 1 nur summarisch dargestellten Reglers im einzelnen.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen --1-- eine Rohrwaffe --1-- bezeichnet, die über Lager - 2 und 3-- an der nicht dargestellten Wanne eines Gleiskettenfahrzeuges um den Winltel < jJ schwenkbar gelagert ist. Jedes Lager hat zwei konzentrische Lagerschalen, von denen eine ständig angetrieben ist, und zwar entgegengesetzt zu der angetriebenen Lagerschale des andern Lagers. Hiedurch ist gewährleistet, dass bei einer Schwenkung der Rohrwaffe --1-- nur die hydrodynamische

Lagerreibung überwunden werden muss, die kleiner als die Grenz- oder Mischreibung im Anlaufgebiet und weitgehend unabhängig von der Schwenkgeschwindigkeit ist. Mit der Schwenkwelle - 4-- der Rohrwaffe --1-- ist ein Bremssattel --5-- fest verbunden.

Der Bremssattel --5-- hat in jedem Schenkel einen Zylinder --6, 7-- mit einem darin gelagerten Kolben --8, 9--, von denen jeder ein Reibkissen --10, 11-- betätigen kann. Die Reibkissen --10, 11-- wirken auf Bremsscheiben-12, 13--, die an der nicht dargestellten Wanne bei --14, 15-- drehbar abgestützt sind. Die Bremsscheiben --12, 13-- sind über ein insgesamt mit dem Bezugszeichen --16-- bezeichnetes Kegel-
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die zu einer Drehgeschwindigkeit der Bremsscheibe in der Grössenordnung von 100 Umdr/min führt.

Die Drehgeschwindigkeit ist in der Praxis nur unbedeutend höher als die im Betrieb erreichbare maximale Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Bremssattel --5-- und Bremsscheiben - -12, 13--, d. h. zwischen Rohrwaffe --1-- und Wanne, was angestrebt ist.

Die Reibkissen --10, 11-- sind zum Aufbringen von definierten Richtmomenten auf die Schwenkwelle --4-- der rohrwaffe --1-- durch Druckbeaufschlagung ihrer Kolben --8, 9-- mit hydraulischen Drücken p,p betätigbar. Diese Betätigung geschieht in Abhängigkeit einer Abweichung der Sollausrichtung der Rohrwaffe --1-- mittels der in Fig. 1 mit dem Kasten --20-- angedeuteten und in Fig. 2 detaillierter dargestellten Regeleinrichtung. Der Sollwert dieser Regeleinrichtung wird z. B. durch ein optisches Zielerfassungsgerät --21-- vorgegeben, das einen Richtwinkel t Soll vorgibt.

Dieser Richtwinkel e Soll wird mit dem an der Regelstrecke --26-- gemessenen momentanen Richtwinkel #Ist der Rohrwaffe --1-- verglichen und daraus die Regelabweichung Ae gebildet. Axe stellt eine Eingangsgrösse für die Regeleinrichtung --20-- dar. Gemäss Fig. 2 wird in einem Baustein - 22-- der Regeleinrichtung --20-- die Geschwindigkeit A ; der Richtungsabweichung und gegebenenfalls deren Quadrat A ; 2 gebildet. Die Grössen ##,## und gegebenenfalls A$2 werden in einem Summierglied --23-- nach einer vorgegebenen Funktion zur Bildung des Sollmoments M Soll vereinigt.

Dieses Sollmoment ist eine Eingangsgrösse für einen Baustein --24--, der als zweite Eingangsgrösse das im Regelkreis hinter der Stellvorrichtung --25-- gemessene Moment MIst erhält. Aus M Soll und MIst wird die Stellgrösse i gebildet, die der Stellvorrichtung --25-- zugeführt wird.

Die Stellvorrichtung --25-- umfasst eine Ventilanordnung, welche je nach der Schwenkrichtung der zu erzeugenden Nachführdrehung der Rohrwaffe --1-- den Kolben --8 oder 9-- des Reibkissens - 10 oder 11-- mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt, das von einer Pumpe über ein regelbares Durchflussventil zu dem jeweiligen Kolbenraum im Zylinder --6 bzw. 7-- gespeist und über eine Festdrossel zu einem Tank abgeführt wird. Durch Anlegen des betreffenden Reibkissens an die zugehörige Bremsscheibe --12 bzw. 13-- wird ein von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe unabhängiges Reaktionsmoment auf die Schwenkwelle --4-- der Rohrwaffe --1-- übertragen.

Dieses Ist-Moment wird mittels einer Kraftmessdose --27-- gemessen und zu dem Baustein-24- (Fig. 2) der Regeleinrichtung-20-- zurückgeführt, wo ein neues Stellsignal i gebildet wird. Alternativ kann anstatt des Ist-Moments MIst auch der Ist-Druck p 1 oder P2 im Zylinder --6 oder 7-- gemessen und nach Bildung der Differenz Ap zur Regeleinrichtung --20-- zurückgeführt werden (in Fig. 1
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infolge von Reibwertschwankungen auf Grund von unterschiedlichen Temperaturen nichtlineare Charakteristik der Stellvorrichtung --25-- linearisieren. Genauer gesagt, wird durch die Druckrückführung allein die Kennlinie der Ventilanordnung linearisiert, während durch die Momentenrückführung zusätzlich Reibwertschwankungen kompensiert werden.

Die mit der Vorrichtung nach der Erfindung aufgebrachten Stellmomente sind unabhängig vom Nickwinkel der Unterlage durch Verändern des Anpressdrucks der Reibkissen stufenlos einstellbar.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur Positionierung und Lagestabilisierung einer in mindestens einem Freiheitsgrad bis zu sämtlichen Freiheitsgraden beweglich auf einer Unterlage, wie einem Panzer, ge- <Desc/Clms Page number 3> lagerten trägen Masse, wie einer Kanone, mit einer Regeleinrichtung, die mindestens für einen Freiheitsgrad eine Stellgrösse abgibt, wobei die oder jede Stellgrösse durch Anpressen von mindestens einem Reibbelag an mindestens eine rotierende Bremsscheibe erzeugt wird und der Reibbelag an der Masse geführt und die Bremsscheibe an der Unterlage gelagert ist oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleinrichtung (20) die Richtungsabweichung (At) eingegeben wird, dass in der Regeleinrichtung (20) die Geschwindigkeit (At) der Richtungsabweichung gebildet wird, dass aus diesen Grössen mittels eines Summiergliedes (23)

nach einer vorgegebenen Funktion eine einem Sollmoment entsprechende Grösse gebildet wird, dass eine dem an der Bremsscheibe (12,13) aufgebrachten Istmoment entsprechende Grösse gemessen wird und dass aus dem Vergleich zwischen den genannten Grössen ein Signal für die Stellgrösse (i) gebildet wird. EMI3.1 se (1) eine gesonderte Stellgrösse zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stellgrösse einzeln ansteuerbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brems- scheibe (12,13) ständig angetrieben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Freiheitsgrad ein Paar gegenläufig angetriebener Scheiben (12,13) vorgesehen ist, denen je ein Reibbelag (10, 11) zugeordnet ist, das getrennt von dem andern (11, 10) betätigbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regel- einrichtung zusätzlich das Quadrat der Geschwindigkeit (A p") gebildet und im Summierglied (23) verarbeitet wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Regel- einrichtung (20) die im Regelkreis hinter der Stellvorrichtung (25) gemessene Stellgrösse (M Ist) oder eine sich mit der Stellgrösse verändernde charakteristische physikalische Grösse aufgeschaltet wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennlinie der Stellvorrichtung der Regeleinrichtung die an der Stellvorrichtung gemessenen Anpressdrücke aufgeschaltet werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Regeleinrichtung (20) abgegebene Stellsignal (i) einer Stellvorrichtung (25) zugeführt wird, welche einen Betätigungskolben (8,9) des oder der Reibkissen (10,11) mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt, das von einer Pumpe über ein regelbares Durchflussventil zu dem je- weiligen Kolbenraum gespeist und über eine Festdrossel zu einem Tank abgeführt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die träge Masse (1) in zwei Gleitlagern (2, 3) mit je zwei konzentrischen Lagerschalen gelagert ist, von denen eine ständig in Drehung gehalten ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden drehenden Lager- schalen gegenläufig angetrieben sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (12, 13) mit einer solchen Drehgeschwindigkeit angetrieben ist, dass die Relativbewegung zwischen Bremsscheibe und Reibbelag nur geringfügig schneller als die Relativbewegung zwischen träger Masse (1) und Unterlage (5) ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (12, 13) mit einer Drehzahl in der Grössenordnung von 100 Umdr/min angetrieben ist.