DE1566794C3

DE1566794C3 - Device for transmitting the angle values of a rotating shaft, in particular for transmitting the angle values of a rotating radar antenna

Info

Publication number: DE1566794C3
Application number: DE19671566794
Authority: DE
Inventors: Winfried 7911 Wullenstetten; Malcherowitz Horst 7901 Blaustein Möller
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1967-08-02
Filing date: 1967-08-02
Publication date: 1976-11-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Übertragung der Winkelwerte einer sich drehenden Welle mit Hilfe eines mit der Welle gekuppelten Synchrogebers, der mit seinem zugehörigen Antriebsaggregat als Baueinheit ausgebildet ist, die gegenüber der sich drehenden Welle schwenkbar ist.The invention relates to a device for transmitting the angular values of a rotating Shaft with the help of a synchronizer coupled to the shaft, which with its associated drive unit is designed as a unit which is pivotable with respect to the rotating shaft.

Eine Einrichtung gemäß der Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zur Verwendung im Winkelwertgebersystem eines Radargerätes mit mechanisch rotierender Radarantenne, um eine synchrone und phasenrichtige Drehung des Anzeigestrahles der Sichtröhrc des Radargerätes mit seiner Antenne durchzuführen. Hierbei wird häufig die Forderung gestellt, das Winkelwertgebersystem zweikanalig auszuführen, um bei Ausfall des einen Kanals den zweiten Kanal durch eine Fernbetätigung automatisch einschwenken zu können.A device according to the invention is particularly advantageously suitable for use in the angle encoder system of a radar device with a mechanically rotating radar antenna to ensure a synchronous and in-phase Rotation of the display beam of the sight tube of the radar device with its antenna. Here, the requirement is often made to run the angle encoder system with two channels in order to if one channel fails, the second channel can be automatically swiveled in using a remote control be able.

Ein solches Winkelwertgebersystem besteht ja ausSuch an angle encoder system consists of

ίο einem mechanischen sowie einem elektrischen Teil. Der mechanische Teil ist im wesentlichen gegeben durch das mechanische Getriebe zwischen der sich drehenden Welle und dem elektrischen Teil, der vorstehend und im folgenden der Einfachheit halber als Synchrogeber bezeichnet ist. Dieser Synchrogeber kann als Drehfeldgeber ausgebildet sein; er kann aber auch so ausgebildet sein, daß er die abgeleiteten Winkelwertc in digitaler Form weitergibt.
Wegen der oft gewünschten Ausbildung eines solchen Winkclwcrtgebersystems in Mehrkanalform ist es erforderlich, den mechanischen Teil eines solchen S\ stems so auszubilden, daß die Umschaltung von einem System auf ein Ersatzsystem ohne Unterbrechung der gesamten Anlage, d. h. ohne Unterbrechung des Peilbetriebes, im Falle einer Radaranlage vorgenommen werden kann. Das Antennensystem einer solchen Radaranlage läuft also während der Umschaltung weiter.ίο a mechanical and an electrical part. The mechanical part is essentially given by the mechanical transmission between the rotating shaft and the electrical part, which is referred to above and below for the sake of simplicity as a synchronizer. This synchro transmitter can be designed as a rotary field transmitter; but it can also be designed in such a way that it transmits the derived angle values in digital form.
Because of the often desired design of such an angle encoder system in multi-channel form, it is necessary to design the mechanical part of such a system in such a way that the switchover from one system to a replacement system without interrupting the entire system, i.e. without interrupting the direction finding operation, in the case of a radar system can be made. The antenna system of such a radar system continues to run during the switchover.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde. die Ankuppelvorrichtung für den Winkelwertgeber so auszubilden, daß eine Ankupplung nur in einer einzigen vorgegebenen Lage möglich ist. Nur in diesem Fall ist sichergestellt, daß der eingeschwenkte Winkelwertgeber richtig eingeordnet ist.Accordingly, the invention is based on the object. the coupling device for the angle encoder to be trained so that a coupling is only possible in a single predetermined position. Only in this one In this case, it is ensured that the swiveled-in angle encoder is correctly classified.

}5 Die Lösung dieser Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß auf der sich drehenden Welle und in koordinierender Lage auf der Baueinheit Trommeln mit spiralförmig auf ihren Mänteln aufgebrachten Zähnen und Gegenzähnen angebracht sind, welche beim Schwenken der Baueinheit in Richtung zur sich drehenden Welle deren gegenseitige Kupplung lediglich in einer vorgegebenen gegenseitigen Winkellage ermöglichen.} 5 The solution to this problem at a facility of the type mentioned takes place according to the invention in that on the rotating shaft and in coordinating position on the structural unit drums with teeth applied in a spiral shape on their shells and counter teeth are attached, which when pivoting the assembly towards you rotating shaft their mutual coupling only in a predetermined mutual angular position enable.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Trommelmäntel derart ausgespart, daß die Zähne und Gegenzähne auf ihnen wendeltreppenförmig montiert sind. Die Zähne sind dann auf der sie tragenden Trommel derart angebracht, daß die Symmelrieebcnc der Zahnflanken radial zur Trommelaehse verlaufen. Die Halterung dieser Zähne erlaubt ihre radiale Verstellung, welche bei der gegenseitigen Annäherung der beiden Trommeln notwendig ist. Mit Hilfe von Federn werden die Zähne aus den Trommeln radial nach außen gedrückt.According to one embodiment of the invention, the drum shells are recessed in such a way that the teeth and Counter teeth are mounted on them in a spiral staircase. The teeth are then on top of the one carrying them Drum mounted in such a way that the Symmelrieebcnc of the tooth flanks run radially to the drum axle. The mounting of these teeth allows their radial adjustment, which occurs when they approach one another of the two drums is necessary. With the help of springs, the teeth of the drums become radial pushed outwards.

Eine Einrichtung gemäß der Erfindung weist zweckmäßig mehrere aus Synchrogeber und Antriebsaggregat bestehende Baueinheiten auf, welche in einer zur drehbaren Welle senkrecht verlaufenden Ebene schwenkbar und wahlweise mit der drehenden Welle kuppelbar sind. Diese einzelnen Baueinheiten sind in der erwähnten Ebene winkelmäßig gegeneinander versetzt. In dem obenerwähnten Beispiel einer Radarantenne empfiehlt es sich, zwei solcher Baueinheiten vorzusehen, die einander gegenüberliegend schwenkbar angeordnet sind.A device according to the invention expediently has a plurality of synchronizer and drive unit existing structural units, which in a plane perpendicular to the rotatable shaft can be pivoted and optionally coupled to the rotating shaft. These individual structural units are in the mentioned plane angularly offset from one another. In the above example a radar antenna it is advisable to provide two such structural units, which are pivotably arranged opposite one another are.

Die Unterlagen des DT-Gbm 17 81 342 offenbaren eine Drehmeldeübe^rtragungsvorrichtung zur Fernan-The documents of the DT-Gbm 17 81 342 disclose a Drehmeldeübe ^r tragungsvorrichtung to Fernandes

zeige der Lage oder Stellung eines Gegenstandes, insbesondere zur Fernanzeige der Walzeneinstellung in Walzwerken. Hierbei ist die Einstellwelle des Drehmeldegebers wahlweise entweder mit dem Gegenstand, dessen Lage oder Stellung fernangezeigt werden soll, oder mit der Abtriebswelle eines vom Aufstellungsort des Drehmeldeempfängers aussteuerbaren Stellmotors kuppelbar ausgebildet. Die Kupplung erfolgt mit Hilfe einer oder zweier ebenfalls vom Aufstellungsort des Drehmeldeempfängers aussteuerbarer elektromagnetischer Kupplungen, und zwar derart, daß die Zuordnung der Einstellung des Gegenstandes zu der Drehwinkelstellung der Einstellwelle des Drehmeldegebers unter gleichzeitiger Beobachtung des Drehmeldeempfängers geändert werden kann.show the position or position of an object, especially for remote display of the roller setting in Rolling mills. Here, the setting shaft of the resolver is optionally either with the object, whose location or position is to be displayed remotely, or one from the installation site with the output shaft of the resolver receiver designed to be controllable servomotor capable of being coupled. The coupling takes place with the help of one or two electromagnetic ones that can also be controlled from the installation site of the rotary signal receiver Couplings, in such a way that the assignment of the setting of the object to the angle of rotation position the setting shaft of the resolver while simultaneously observing the resolver receiver can be changed.

Sehr wesentlich für die erfindungsgemäße Einrichtung ist die vorerwähnte spezielle Anordnung von Zähnen und Gegenzähnen (Zahnlücken) auf den Trommeln; die an der Unterseite der Trommeln adaptierten Zahnräder bilden jeweils ein Paar, das durch Ein- bzw. Ausdrucken eines Rades, verbunden mit einer Veränderung des Achsabstandes, in Eingriff bzw. außer Eingriff gebracht werden kann. Dieser Kupplungs- und Entkupplungsvorgang wird durch die z. B. wendeltreppenförmige Grobverzahnung während des Betriebes ermöglicht, und zwar derart, daß einmal eingestellte Zahn-Zahnlückenpositionen unverändert bleiben. Es ist also eine Ankupplung nur in einer einzigen vorgegebenen Lage möglich. Somit wird der synchrone und positionsgerechte Lauf des Radpaares gewährleistet, und eine zusätzliche Nulleinstellung ist nicht erforderlich. The aforementioned special arrangement of is very essential for the device according to the invention Teeth and opposing teeth (tooth gaps) on the drums; those at the bottom of the drums adapted gears each form a pair, which is connected to a Change of the center distance, can be brought into engagement or disengaged. This clutch and Uncoupling process is through the z. B. spiral staircase-shaped coarse teeth during operation allows, in such a way that once set tooth-tooth gap positions remain unchanged. It is that is, a coupling is only possible in a single predetermined position. Thus, the synchronous and The correct position of the wheel pair is guaranteed, and an additional zero setting is not required.

Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Einrichtung enthält die bekannte Vorrichtung nach den Gebrauchsmusterunterlagen diese wesentlichen Merkmale nicht. Der Kupplungsvorgang wird bei der bekannten Einrichtung mittels elektromagnetischer Kupplungen durchgeführt, jede Entkupplung erfordert dabei eine Nachsteuerung mit dem Stellmotor, also ein zusätzliches Justieren. Gerade die Vermeidung derartiger justagen, die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung durch die Zwangskupplung in vorgegebenen gegenseitigen Winkellage überflüssig sind, ist durch den Stand der Technik nicht nahegelegt.In contrast to the device according to the invention, the known device contains according to the utility model documents these essential characteristics do not. In the known device, the coupling process is carried out by means of electromagnetic clutches carried out, each decoupling requires a readjustment with the servomotor, so an additional one Adjust. Precisely the avoidance of such adjustments, which in the device according to the invention by the Forced coupling in predetermined mutual angular position are superfluous, is due to the prior art not suggested.

Das Prinzip der Erfindung sowie ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.The principle of the invention and an exemplary embodiment will be described below with reference to the drawings explained.

In Fig. 1 ist das Prinzip der Erfindung in einer Draufsicht auf die Baueinheiten dargestellt, welche an die sich drehende auf der Zeichenebene senkrecht stehende Welle wahlweise ankuppelbar sind.In Fig. 1, the principle of the invention is shown in a plan view of the structural units, which to the rotating shaft that is perpendicular to the plane of the drawing can be optionally coupled.

In Fig. 2 ist eine Ansicht der beiden zur Erzielung einer richtigen Kupplung dienenden Trommeln dargestellt, während in F i g. 3 die Draufsicht auf diese Trommeln mit den eingebauten Zähnen und Gegenzähnen wiedergegeben ist.In Fig. 2 is a view of the two to achieve a correct clutch serving drums shown, while in F i g. 3 the top view of this Drumming with the built-in teeth and counter teeth is reproduced.

In Fig. 1 ist die sich drehende Welle, beispielsweise die Welle einer Radarantenne, im Schnitt dargestellt und mit 1 bezeichnet. Auf dieser Welle 1 befindet sich das eigentliche Antriebszahnrad 2, welches mit dem Gegenzahnrad 15 des Winkelwertgebers in Eingriff gebracht wird, um den Synchrogeber 17 des Winkelwertgebers zu steuern.In Fig. 1 the rotating shaft is, for example the shaft of a radar antenna, shown in section and denoted by 1. On this shaft 1 is located the actual drive gear 2, which meshes with the counter gear 15 of the angle encoder is brought to control the synchronizer 17 of the angle encoder.

Dieses Zahnrad 15 mit dem zugehörigen, in F i g. 1 nicht dargestellten Getriebe zum Antrieb des Synchrogebers 17 ist nun zu einer Baueinheit 3 zusammengefaßt, welche um eine Achse 7 in einem kleinen Winkel schwenkbar ist. Diese Baueinheit ist in einem Gehäuse 5 angeordnet. Die Drehachse für das Zahnrad 15 ist mit 19 bezeichnet. Die Schwenkung dieser Baueinheit 3 um die Achse 7 zum Zwecke der Ein- und Auskupplung des Zahnrades 15 aus dem Zahnrad 2 kann elektrisch über eine in dem Teil 13 geführte Spindel 10 erfolgen, welche mit Hilfe eines feststehenden Elektromotors 9 angetrieben wird.This gear 15 with the associated, in F i g. 1 transmission, not shown, for driving the synchronizer 17 is now combined to form a structural unit 3, which about an axis 7 at a small angle is pivotable. This structural unit is arranged in a housing 5. The axis of rotation for gear 15 is 19 designated. The pivoting of this structural unit 3 about the axis 7 for the purpose of coupling and uncoupling the Gear 15 from gear 2 can be done electrically via a spindle 10 guided in part 13, which is driven with the aid of a stationary electric motor 9.

Während die Baueinheit 3 in Fig. 1 in eingekuppeltem Zustand mit dem Zahnrad 2 der rotierenden Welle 1 dargestellt ist, ist die zweite Baueinheit 4 in ausgekuppeltem Zustand gezeichnet. Diese zweite Baueinheit 4, die in dem Gehäuse 6 untergebracht und um die Achse 8 schwenkbar ist, enthält das Zahnrad 16 sowie den Synchrogeber 13. Das Zahnrad 16 ist um die Achse 20 drehbar. Die Schwenkung dieser Baueinheit 4 erfolgt ebenfalls über eine Spindel 11, die in der Führung 14 läuft und deren Antrieb durch einen Elektromotor 12 erfolgt.While the unit 3 in Fig. 1 in coupled State with the gear 2 of the rotating shaft 1 is shown, the second structural unit 4 is in the disengaged State drawn. This second structural unit 4, housed in the housing 6 and around the axis 8 is pivotable, contains the gear 16 as well as the synchronizer 13. The gear 16 is about the axis 20 rotatable. The pivoting of this structural unit 4 also takes place via a spindle 11, which is in the guide 14 runs and is driven by an electric motor 12.

Zur wahlweisen Einkupplung der Baueinheit 3 oder 4 wird eine Vorrichtung verwendet, welche in den Fig. 2For the optional coupling of the structural unit 3 or 4, a device is used which is shown in FIG

' und 3 dargestellt ist und welche sicherstellt, daß die Einkupplung jeweils nur in einer einzigen vorgegebenen gegenseitigen Lage zwischen dem Zahnrad 2 und dem Zahnrad 15 bzw. dem Zahnrad 2 und dem Zahnrad 16 erfolgt. Zu diesem Zweck sind einerseits auf der drehbaren Welle 1, die die Antennenwelle sein kann, eine Trommel 21 und auf der Achse 19 bzw. der Achse'and 3 is shown and which ensures that the Coupling only in a single predetermined mutual position between the gear 2 and the Gear 15 or gear 2 and gear 16 takes place. For this purpose, on the one hand, on the rotatable shaft 1, which can be the antenna shaft, a drum 21 and on the axis 19 or the axis

20 eine weitere Trommel 35 angeordnet. Die Trommel20 another drum 35 is arranged. The drum

21 weist Zahnsegmente 32 auf, welche entlang der inneren Trommelwand in Richtung der Trommelachse wendeltreppenförmig versetzt angeordnet sind. Zum Eingriff der Zähne in diese Zahnsegmente sind in die Trommeiwand Schlitze 33 eingearbeitet, welche naturgemäß ebenfalls wendeltreppenförmig verlaufen.21 has toothed segments 32 which extend along the inner drum wall in the direction of the drum axis are arranged in a spiral staircase. To engage the teeth in these tooth segments are in the Trommeiwand slots 33 incorporated, which naturally also run in the shape of a spiral staircase.

In diese Schlitze 33 greifen entsprechend angeordnete Zähne 24 ein, welche auf der Trommel 35 ebenfalls wendeltreppenförmig angebracht sind. Diese Zähne weisen eine aus F i g. 3 erkennbare radiale Lage auf. Sie bestehen aus dem eigentlichen Zahn 24 sowie einem angewinkelten Teil 26, welches um eine Drehachse 25 schwenkbar ist. Gegen die innere Kante dieses Zahnes 24 stützt sich eine Feder 28 ab, welche bewirkt, daß der Zahn 24 bis zum Anschlag an einen Stift 27 nach außen gedrückt wird. Um ein Abrutschen der Feder 28 zu verhindern, ist die hintere Kante des Zahnes 24 entsprechend eingefräst, so daß das Ende der Feder 28 in diese Einfräsung seitlich geführt ist.Correspondingly arranged teeth 24, which are likewise attached to the drum 35 in the shape of a spiral staircase, engage in these slots 33. These teeth have one from FIG. 3 recognizable radial position. They consist of the actual tooth 24 and an angled part 26 which can be pivoted about an axis of rotation 25. A spring 28 is supported against the inner edge of this tooth 24 and has the effect that the tooth 24 is pressed outward as far as it will go against a pin 27. In order to prevent the spring 28 from slipping off, the rear edge of the tooth 24 is milled accordingly so that the end of the spring 28 is guided laterally into this milled recess.

Zwecks Einkupplung einer Baueinheit wird diese Baueinheit, beispielsweise die Einheit 3, gemäß Fig. 1 in Richtung zur Welle 1 geschwenkt, wobei zunächst die Trommel 35 noch stillsteht. Da sich die Trommel 21 mit der drehbaren Welle 1 mitdreht, werden die Schlitze 33 in eine Lage kommen, in der ein Zahn 24 in den entsprechenden Schlitz der Trommel 21 eingreift. Zuvor sind die Zähne 24 bei der Annäherung der beiden Trommeln 35 und 21 entgegen dem Federdruck 28 zurückgedrückt worden. Nach dem erfolgten Eingriff eines Zahnes 24 in den entsprechenden Schlitz 33 und damit in das zugehörige Zahnsegment 32 greifen auch sämtliche andere Zähne im Laufe einer vollen Umdrehung ein und bei weiteren Umdrehungen der beiden Trommeln, d. h., bei weiterer Schwenkung der Einheit 3 um die Achse 7, kommen nun auch die eigentlichen Zahnräder 2 und 15, die sogenannten Genauigkeitszahnräder, miteinander in phasenrichtiger Stellung in Eingriff. Die Einheit 3 wird dann so weit geschwenkt, bis zwei auf der Welle 1 und der Achse 19 zusätzlich befestigte Anlaufscheiben 23 und 22 mit ihrenFor the purpose of coupling in a structural unit, this structural unit, for example the unit 3, according to FIG. 1 pivoted in the direction of the shaft 1, the drum 35 initially still standing still. Since the drum 21 with the rotatable shaft 1 rotates, the slots 33 will come into a position in which a tooth 24 in the corresponding slot of the drum 21 engages. Before that, the teeth 24 are on the approach of the two Drums 35 and 21 have been pushed back against the spring pressure 28. After the surgery of a tooth 24 also engage in the corresponding slot 33 and thus in the associated tooth segment 32 all other teeth in the course of a full turn and the both drums, d. that is, if the unit 3 is pivoted further about the axis 7, the actual gears 2 and 15, the so-called precision gears, with each other in the correct phase Position engaged. The unit 3 is then pivoted until two on the shaft 1 and the axis 19 additionally attached thrust washers 23 and 22 with their

Stirnflächen aufeinander ablaufen. Diese Stellung ist die richtige Einkuppelstellung zwischen der Welle 1 und der Baueinheit 3. Da diese Anlaufscheiben 22 und 23 einen Durchmesser aufweisen, der gleich dem Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 2 und 15 ist, ist der geforderte Achsabstand zwischen den Achsen 1 und 19 sichergestellt. Die Zahnräder 24 und die Zahnsegmente 32 sind bezüglich ihrer Zahnfianken so ausgebildet, daß sie in dieser Endstellung gegeneinander ein geringes Spiel aufweisen, so daß sie nicht aufeinander ablaufen.End faces run off one another. This position is the correct coupling position between shaft 1 and the Unit 3. Since these thrust washers 22 and 23 have a diameter that is equal to the pitch circle diameter of gears 2 and 15, the required center distance between axles 1 and 19 is ensured. The gears 24 and the tooth segments 32 are formed with respect to their tooth flanks so that they are in this end position against each other have a small amount of play, so that they do not run off one another.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for transmitting the angular values of a rotating shaft with the aid of a with the Shaft coupled synchro encoder, which is designed as a structural unit with its associated drive unit is, which is pivotable relative to the rotating shaft, in particular for transmitting the Angular values of a rotating radar antenna, characterized in that on the rotating shaft (t) and in a coordinating position on the structural unit (3, 4) with drums (21, 35) teeth (24) and opposing teeth (32) applied spirally to their sheaths are attached, which when pivoting the structural unit (3, 4) in the direction of the rotating shaft (1) allow mutual coupling only in a predetermined mutual angular position.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the drum shells are recessed in such a way that the teeth (24) and opposing teeth (32) mounted in a spiral staircase.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the teeth on the bearing they Drum are mounted so that the planes of symmetry of the tooth flanks are radial to the drum clachsc get lost.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the teeth in the radial direction are adjustable and spring-loaded to the outside.

5. Device according to claim I to 4, characterized in that in which the opposing teeth (32) containing drum slots at the corresponding drum height for the engagement of the teeth (24) are introduced.

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the drums are concentric attached to the actual drive gears and with respect to the teeth (24) and counter teeth (32) are designed so that when the teeth of the drive gears fully mesh, the teeth (24) and Counter teeth (32) of the drums are no longer in mutual contact.

7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that on the two axes on which the drums are mounted, thrust washers are attached, the diameter of which corresponds to the pitch circle diameter correspond to the actual drive gears.

8. Device according to claim 1 to 7, characterized in that a plurality of synchronizer and Drive unit existing structural units are provided, which are in a rotatable shaft vertical plane can be pivoted and optionally coupled to the rotatable shaft.