DE1040426B

DE1040426B - Servomotor

Info

Publication number: DE1040426B
Application number: DEA24469A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johannes Hintze; Gerd Wolgast
Original assignee: Anschuetz and Co GmbH
Current assignee: Raytheon Anschuetz GmbH
Priority date: 1956-03-12
Filing date: 1956-03-12
Publication date: 1958-10-02

Description

Stellmotor Die Erfindung betrifft einen Stellmotor, der über ein Untersetzungsgetriebe seine Antriebsspannung steuert und in eine Stellung zu laufen sucht, in der diese Spannung verschwindet.Servomotor The invention relates to a servomotor that operates via a reduction gear controls its drive voltage and seeks to run in a position in which this Tension disappears.

Man verwendet solche Stellmotoren beispielsweise bei Kommandoanzeigegeräten. Dabei treibt der Stellmotor den Empfänger an und wird durch den Geber in Gang gesetzt, aber nach erfolgter Einstellung des Empfängers selbsttätig stromlos gemacht.Such servomotors are used, for example, in command display devices. The servomotor drives the receiver and is set in motion by the encoder, but automatically de-energized after the receiver has been set.

Auch verwendet man solche Stellmotoren beispielsweise, um bei einem Kreiselkompaß das nachlaufende System anzutreiben, welches das richtungweisende System, insbesondere die Kreiselkugel, umgibt und die Kompaßrose trägt.Such servomotors are also used, for example, for a Gyro compass to drive the tracking system, which is the directional System, in particular the gyro sphere, surrounds and carries the compass rose.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist das Untersetzungsgetriebe, mittels dessen der Stellmotor den Empfänger bzw. das nachlaufende System des Kreiselkompasses antreibt, als Zahnradgetriebe ausgebildet. Es hat daher notwendigerweise ein gewisses Spiel. Dies führt aber zwangläufig zu unerwünschten Pendelerscheinungen, die nicht nur Geräusch, sondern auch erhöhten Verschleiß bewirken. Wenn der Stellmotor nämlich infolge seines Schwunges über die Sollstellung, in welcher seine Antriebsspannung verschwindet, ein wenig hinausläuft und in der Gegenrichtung in Gang gesetzt wird, dann kann er den durch den Leerlauf oder die »Getriebelose« bedingten Winkelweg unbelastet zurücklegen und dabei eine unerwünschte Geschwindigkeit erreichen, derzufolge er dann wiederum über die Sollstellung hinausgeschleudert wird.In known arrangements of this type, the reduction gear, by means of which the servomotor controls the receiver or the tracking system of the gyro compass drives, designed as a gear drive. It therefore necessarily has a certain Game. However, this inevitably leads to undesirable pendulum phenomena, which are not cause only noise, but also increased wear. If the servomotor namely as a result of its momentum over the target position in which its drive voltage disappears, runs out a little and is set in motion in the opposite direction, then he can take the angular path caused by the idling or the "gearless" travel unloaded and thereby reach an undesirable speed, consequently he is then again thrown beyond the target position.

Diesen Mangel zu vermeiden, ist die Aufgabe der Erfindung. Sie wird dadurch gelöst, daß das Untersetzungsgetriebe ein Reibradgetriebe mit einem eine Gummibandage aufweisenden Rad ist. Einem derartigen Reibradgetriebe fehlt der schädliche Spielraum.The object of the invention is to avoid this deficiency. she will solved in that the reduction gear is a friction gear with a one The wheel is rubber banded. Such a friction gear lacks the harmful one Leeway.

In der Meßtechnik ist die Verwendung von Reibradgetrieben bekannt, die zwischen einem Stellmotor und zwischen dem von diesem zu verstellenden Glied eingeschaltet sind.In measurement technology, the use of friction gears is known, between a servomotor and between the member to be adjusted by this are switched on.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art handelt es sich aber nicht um einen Stellmotor, der über das Untersetzungsgetriebe seine eigene Antriebsspannung stetig steuert und demzufolge in eine Stellung zu laufen sucht, in der diese Spannung verschwindet. Nur dann, wenn das der Fall ist, tritt aber die fortschrittliche Wirkung auf, daß die eingangs erläuterte Pendelneigung entfällt.In known arrangements of this type, it is not a servomotor that has its own drive voltage via the reduction gear controls steadily and therefore tries to run into a position in which this tension disappears. Only when that is the case does the progressive effect occur on that the tendency to pendulum explained at the beginning does not apply.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trägt die Motorwelle ihr Reibrad mittels einer Feder, die vorzugsweise von einem Körper aus einem gummiartigen Stoff gebildet wird. Dadurch wird ein besonderer Fortschritt erzielt. Wenn nämlich die Motorwelle mit ihrem Reibrad starr statt mittels einer Feder verbunden wäre, dann könnte infolge des sogenannten kalten Flusses der meisten Polymerisate, zu denen auch Gummi gehört, die Gummibandage des angetriebenen Reibrades nach längerem Stillstand durch das unter Spannung anliegende treibende kleinere Reibrad eingedrückt werden und dadurch eine Vertiefung erhalten, wodurch die Anpressungskraft zwischen der Bandage und dem treibenden Reibrad sehr weit verringert werden würde. Wenn dann nach längerem Stillstand der Stellmotor in Gang kommt, so würde das treibende Reibrad in dieser Vertiefung der Bandage möglicherweise leer umlaufen und das getriebene Reibrad gar nicht ergreifen und nicht in Gang setzen. Da nun aber eine Feder zwischen der Motorwelle und dem kleineren Reibrad eingeschaltet ist, unterliegt auch diese Feder bei längerem Stillstand einer bleibenden Verformung, zumal, wenn sie selbst aus einem gummiartigen Werkstoff besteht. Das führt nun zu einer überraschenden und merkwürdigen Wirkung: Wenn das treibende kleinere Reibrad anläuft, so schlägt es. Seine Achse wandert also auf einer Kegelfläche. Durch diesen Schlag aber hebt sich dann das kleinere Reibrad aus der in die Bandage eingedrückten Vertiefung heraus und trifft neben der Vertiefung auf die Bandage, so daß das treibende Reibrad nunmehr das getriebene Reibrad wieder ergreifen kann.In a preferred embodiment of the invention, the motor shaft carries their friction wheel by means of a spring, which is preferably made of a rubber-like body Fabric is formed. This is a special step forward. If namely the motor shaft would be rigidly connected to its friction wheel instead of a spring, then as a result of the so-called cold flow of most polymers, too which also includes rubber, the rubber bandage of the driven friction wheel after a long time Standstill is depressed by the driving smaller friction wheel while it is under voltage and thereby a recess is obtained, whereby the contact pressure between the bandage and the driving friction wheel would be reduced very much. If then if the servomotor starts to work after a long period of standstill, the driving friction wheel would in this depression of the bandage possibly run around empty and the driven Do not take hold of the friction wheel and do not start it up. But now there is a spring between the motor shaft and the smaller friction wheel is switched on, this is also subject to this Spring in the event of prolonged standstill of permanent deformation, especially if it is itself consists of a rubber-like material. That now leads to a surprising one and a strange effect: when the driving smaller friction wheel starts, it hits it. Its axis therefore moves on a conical surface. But through this blow it lifts Then the smaller friction wheel can be pulled out of the indentation pressed into the bandage and hits the bandage next to the depression, so that the driving friction wheel is now can grasp the driven friction wheel again.

Zweckmäßig besteht auch das von der Motorwelle getragene Reibrad kleineren Durchmessers aus einem gummiartigen Werkstoff und am besten aus einem Stück mit Gummifeder.There is also expediently the smaller friction wheel carried by the motor shaft Diameter made of a rubber-like material and preferably made of one piece with Rubber spring.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Es handelt sich dabei um den Antrieb der Rose eines Kreiselkompasses. Ein auf dem Gehäuse des Kreiselkompasses befestigter Tisch 10 trägt in hängender Anordnung den Ständer eines Zweiphasenasynchronmotors 11, dessen Wendephase von dem richtungweisenden System des Kompasses mittels einer Brückenschaltung gesteuert wird. Der Motor treibt über ein Untersetzungsgetriebe die lotrechte Welle der Kompaßrose 12 an. Mit dieser Welle ist starr das nachlaufende System des Kreiselkompasses verbunden, dessen jeweilige relative Winkelstellung zum richtungweisenden System die Brückenschaltung beeinflußt und dadurch bestimmt, mit welcher Stromstärke und welchem Phasenwinkel die Wendephase des Motors erregt wird und in welcher Richtung er daher umläuft. Der Stellmotor 11 steuert daher über das Untersetzungsgetriebe nicht nur die Kompaßrose 12, sondern auch seine Antriebsspannung mit Hilfe der Brückenschaltung und sucht daher jeweils in eine Stellung zu laufen, in der diese Spannung verschwindet.An embodiment of the invention is shown in the drawing. It is the drive of the rose of a gyro compass. A table 10 fastened to the housing of the gyro compass carries in a hanging arrangement the stand of a two-phase asynchronous motor 11, the turning phase of which is controlled by the directional system of the compass by means of a bridge circuit. The motor drives the vertical shaft of the compass rose 12 via a reduction gear. The trailing system of the gyrocompass is rigidly connected to this shaft, its relative angular position to the directional system influences the bridge circuit and thereby determines the current intensity and phase angle with which the turning phase of the motor is excited and in which direction it therefore rotates. The servomotor 11 therefore controls not only the compass rose 12 via the reduction gear, but also its drive voltage with the help of the bridge circuit and therefore tries to run in a position in which this voltage disappears.

Es hat sich nun gezeigt, daß, wenn das Unter setzungsgetriebe ein Zahnradgetriebe ist, das notwendigerweise ein gewisses Spiel hat, der Motor 11 dann eine ständige Pendelbewegung ausführt, die Geräusch und Verschleiß verursacht und besonders störend wirkt, wenn der Kompaß sich auf der Kommandobrücke eines Schiffes befindet.It has now been shown that when the reduction gear a Gear transmission is that necessarily has a certain amount of play, the motor 11 then performs a constant pendulum motion, which causes noise and wear and is particularly annoying when the compass is on the navigating bridge of a ship is located.

Dieser Mangel ist nun dadurch vermieden, daß das Untersetzungsgetriebe, das zwischen der Welle des Motors 11 und der Welle der Kompaßrose 12 eingeschaltet ist, als Reibradgetriebe ausgebildet ist.This deficiency is now avoided in that the reduction gear, that switched between the shaft of the motor 11 and the shaft of the compass rose 12 is designed as a friction gear.

Zu diesem Zweck ist auf dieser Welle ein Zahnrad 13 befestigt, das mit einem Ritzel 14 auf einer Welle 15 kämmt. Diese Welle ist in dem Tisch 10 gelagert und trägt ihrerseits eine größere Reibscheibe 16, welche mit einem Reibritzel 17 im Eingriff steht. Dieses sitzt auf einer im Tisch 10 gelagerten Welle 18, auf der eine größere Reibscheibe 19 befestigt ist. An diese legt sich ein Reibritzel 20, das von derWelle 21 des Stellmotors 11 angetrieben wird.For this purpose, a gear 13 is attached to this shaft, which meshes with a pinion 14 on a shaft 15 . This shaft is mounted in the table 10 and in turn carries a larger friction disk 16 which is in engagement with a friction pinion 17. This sits on a shaft 18 which is mounted in the table 10 and on which a larger friction disk 19 is attached. A friction pinion 20, which is driven by the shaft 21 of the servomotor 11 , lies against this.

Das Reibritzel 20 besteht aus einem Stahlstift, der über eine Büchse 22 von der Welle 21 mittels einer Feder 23 getragen wird. Diese Feder wird beim dar gestelltenAusführungsbeispielvon einem kegelstumpfförmigen Gummikörper gebildet, der mit seiner Grundfläche an der Stirnfläche der Büchse 22 anvulkanisiert ist und auf seiner oberen Fläche einen dort anvulkanisierten Kopf 24 des Stiftes 20 trägt.The friction pinion 20 consists of a steel pin that has a sleeve 22 is carried by the shaft 21 by means of a spring 23. This spring is used at The illustrated embodiment is formed by a frustoconical rubber body, which is vulcanized with its base on the end face of the sleeve 22 and a head 24 of the pin 20 vulcanized thereon carries on its upper surface.

Der Umfang der Scheibe 19 ist mit einer Nut versehen, die zur Befestigung einer im Querschnitt T-förmigen Gummibandage 25 dient. Der Achsabstand zwischen der Reibscheibe 19 und der Motorwelle 21 ist etwas kleiner bemessen als der Achsabstand zwischen der Reibscheibe 19 und dem Reibritzel 20. Infolgedessen wird der Gummikörper 23 elastisch verformt und erzeugt eine Kraft, mit welcher er das Ritzet 20 an die Bandage 25 andrückt. Dieser Druck genügt zur Erzeugung der erforderlichen Reibung. Der zweckmäßig aus Stahl bestehende Stift 20 kann, wie ersichtlich, mit einem sehr kleinen Durchmesser ausgeführt werden, so daß sich ein sehr hohes übersetzungsv erhältnis des Reibradgetriebes ergibt. Infolge seines kleinen Durchmessers wird der Stift 20 in die Gummibandage 25 hineingedrückt. Auf Grund der verhältnismäßig hohen Materialdämpfung des Gummis führt diese elastische Verformung der Gummibandage zu einem schwingungsdämpfenden Moment in der Nullstellung, das zum schwingungsfreien Lauf des Stellmotors wesentlich beiträgt.The circumference of the disk 19 is provided with a groove which is used to attach a rubber bandage 25 with a T-shaped cross-section. The center distance between the friction disc 19 and the motor shaft 21 is slightly smaller in size than the axial distance between the friction disk 19 and the Reibritzel 20. As a result, the rubber body elastically deformed 23 and produces a force with which it presses the Ritzet 20 to the bandage 25th This pressure is sufficient to generate the necessary friction. The appropriately made of steel pin 20 can, as can be seen, be designed with a very small diameter, so that there is a very high translation ratio of the friction gear. As a result of its small diameter, the pin 20 is pressed into the rubber bandage 25. Due to the relatively high material damping of the rubber, this elastic deformation of the rubber bandage leads to a vibration-damping moment in the zero position, which contributes significantly to the vibration-free running of the servomotor.

Die Einschaltung der Gummifeder 23 zwischen der Motorwelle 21 und dem Ritzel 20 bietet noch einen weiteren Vorteil: Wäre das Ritzet mit der Motorwelle starr verbunden, so könnte nach längerem Stillstand infolge des sogenannten kalten Flusses der meisten polymerisierten Stoffe, zu denen auch Gummi gehört, die Bandage 25 an der Stelle der vom Stift 20 eingedrückten Vertiefung ihre Elastizität einbüßen, wodurch die Anpressungskraft zwischen Bandage und Reibritzel 20 sehr weit verringert werden würde. Wenn dann nach längerem Stillstand der Stellmotor 11 in Gang kommt, könnte der Fall eintreten, daß das Ritzel 20 in der Vertiefung der Bandage umläuft, ohne die Reibscheibe 19 in Gang zu setzen. Infolge der Einschaltung der Gummifeder 23 aber unterliegt auch diese der bei längerem Stillstand eintretenden, bleibenden Verformung und führt dazu, daß das Ritzel 20 beim Anlauf des Motors schlägt, also mit seiner Achse auf einer zur Welle 21 gleichachsigen Kegelfläche wandert. Durch diesen Schlag aber hebt sich dann das Ritzel 20 aus der in die Bandage 25 eingedrückten Vertiefung heraus und setzt die Reibscheibe 19 in Gang, worauf dann die in die Bandage 25 eingedrückte Vertiefung nach kurzer Zeit wieder verschwindet, gewissermaßen ausgebügelt wird.The engagement of the rubber spring 23 between the motor shaft 21 and the pinion 20 offers another advantage: If the scoring would be with the motor shaft rigidly connected, so could after a long period of standstill as a result of the so-called cold Most polymerized substances, including rubber, flow through the bandage 25 lose their elasticity at the point of the indentation pressed in by the pin 20, whereby the contact pressure between the bandage and the friction pinion 20 is very much reduced would be. When the servomotor 11 starts up after a long period of inactivity, it could happen that the pinion 20 rotates in the recess of the drum, without starting the friction disk 19. As a result of the activation of the rubber spring 23 but this is also subject to the persistent ones that occur after a longer standstill Deformation and leads to the fact that the pinion 20 hits when the motor starts, so migrates with its axis on a conical surface coaxial with the shaft 21. By this blow, however, then lifts the pinion 20 out of the one pressed into the bandage 25 Recess and sets the friction disc 19 in motion, whereupon the in the bandage 25 indentation disappears after a short time, ironed out, so to speak will.

Gewünschtenfalls kann, auch das Ritzel 2(? mit dein Kopf 24 selbst aus Gummi und mit dem Körper 23 aus einem Stück bestehern. Der Gummi kann durch irgendeinen anderen gummiartigen Stoff, z. B. durch irgendein geeignetes Polymerisat, ersetzt werden.If desired, the pinion 2 (? With your head 24 itself consist of rubber and with the body 23 in one piece. The rubber can go through any other rubbery material, e.g. B. by any suitable polymer, be replaced.

Der Grund, weshalb nicht auch das Zahnrad 13 und das Ritzel 14 als Reibungsgetriebeelemente ausgebildet sind, besteht darin, daß das Zahnrad 13 auch dem Zweck dient, Drehfeldgeber zur Fernübertragung der Winkelstellung der Rose 12 auf Tochterkompasse anzutreiben. Dabei muß aber jeder Schlupf zwischen der Rose 12 und dem Geber verhindert sein. Aus diesem Grund kann das Zahnrad 13 nicht durch ein Reibrad ersetzt werden. Auch das Zahnrad 16 und das Ritzel 17 können als verzahnte Elemente ausgestaltet sein.The reason why not the gear 13 and the pinion 14 as Friction gear elements are formed, is that the gear 13 also serves the purpose of a rotary field encoder for remote transmission of the angular position of the rose 12 drive on daughter compasses. But every slip must be between the rose 12 and the giver be prevented. For this reason, the gear 13 cannot go through a friction wheel can be replaced. The gear wheel 16 and the pinion 17 can also be toothed Elements to be designed.

Es hat sich gezeigt, daß durch die beschriebene Ausgestaltung des Getriebes auch bei hoher Stehgeschwindigkeit ein völlig geräuschloser Lauf erzielt wird und daß die mit Geräusch verbundenen Pendelerscheinungen in der Ruhelage unterbleiben. Ferner hat es sich gezeigt, daß auch nach längerem Stillstand ein einwandfreies Anlaufen des Getriebes erfolgt. Infolge der Einschaltung der Feder 23 in den Antrieb erübrigt sich die Notwendigkeit einer genauen Einstellung des Achsabstandes zwischen dem Motor 11 und der Reibscheibe 19. Auch ist das Reibradgetriebe billiger als ein Zahnradgetriebe. Bei gleichen Abmessungen ermöglicht es ein wesentlich höheres Übersetzungsverhältnis.It has been shown that the described configuration of the transmission achieves completely noiseless running even at a high stationary speed and that the pendulum phenomena associated with noise do not occur in the rest position. It has also been shown that the gear unit starts up properly even after a long period of standstill. As a result of the inclusion of the spring 23 in the drive, there is no need for a precise adjustment of the center distance between the motor 11 and the friction disk 19. The friction gear is also cheaper than a toothed gear. With the same dimensions, it enables a significantly higher transmission ratio.

Claims

PATENT CLAIM: 1. Servomotor which continuously controls its drive voltage via a reduction gear and tries to run into a position in which this voltage disappears, characterized in that the reduction gear is a friction gear with a wheel (19 ) having a rubber bandage (25).

2. Servomotor according to claim 1, characterized in that the motor shaft is hers Friction wheel carries by means of a spring.

3. servomotor according to claim 1, characterized in that the spring is formed by a body made of rubber-like material will.

4. Servomotor according to claim 3, characterized in that the small diameter friction wheel carried by the motor shaft consists of a rubber-like material and preferably consists of one piece with the rubber spring. Considered publications: German Patent Nos. 89 514, 868 465, 523127.