DE19610013A1 - Schwenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Schwenkvorrichtungen finden in der Praxis Verwen­ dung beispielsweise als Schwenkeinrichtungen für Radar- oder Satellitenantennen sowie zum Schwenken von Kameras bei der Verkehrsüberwachung und bei Sicherheitseinrichtungen. Ent­ sprechende Schwenkantriebe werden aber auch bei Industriero­ botern für den Achsenantrieb eingesetzt. Die Antriebe der aus der Praxis bekannten Schwenkeinrichtungen sind normalerweise Elektromotoren und insbesondere Servomotoren, die über ein Getriebe oder unmittelbar mit der Schwenkwelle gekoppelt sind.

Wenn die bekannten Schwenkvorrichtungen in einer rauhen Umge­ bung eingesetzt werden, dann wirken Lastkräfte auf die Schwenkvorrichtung ein, die die Präzision der mit der Schwenkvorrichtung angesteuerten Einstellung beeinträchtigen. Außerdem wird bei angreifenden äußeren Kräften das Einhalten der einmal eingestellten Position mit den elektromotorischen Antrieben problematisch, weil Haltekräfte nur schwierig zu realisieren sind. Schließlich sind elektromotorische Antriebe nur mit hohem fertigungstechnischem Aufwand ausreichend spielfrei herzustellen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwenkantrieb zu schaffen, der bei guter Einstellgenauigkeit große Haltekräfte aufbringen kann.

Diese Aufgabe wird von einem Schwenkantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weil der Antrieb wenigstens ein mit einem druckbeaufschlagten Fluid betriebenes Stellglied um­ faßt, können hohe Antriebskräfte aufgebracht werden. Die ent­ sprechenden Haltekräfte, die den Witterungseinflüssen oder sonstigen mechanischen Belastungen entgegenwirken, können durch eine leckfreie Absperrung des fluidbetriebenen Stell­ gliedes einfach erreicht werden.

Eine spielfreie Antriebseinheit ist insbesondere realisier­ bar, wenn das Getriebe ein Riemengetriebe ist. Das Riemenge­ triebe kann durch geeignete Vorspannung des Riemens als Kraftübertragungsglied spielfrei eingestellt werden. Eine einfache und symmetrische Ansteuerung von zwei Schwenkrich­ tungen ergibt sich, wenn der Antrieb zwei einfach wirkende Linearstellglieder umfaßt. Für eine hohe Einstellgenauigkeit und eine hohe Einstellkraft bzw. ein hohes Antriebsdrehmoment ist es vorteilhaft, wenn das druckbeaufschlagte Fluid eine Hydraulikflüssigkeit ist. Dabei ist insbesondere bei Verwen­ dung im Freien vorteilhaft, wenn das Fluid nicht auf Mineral­ ölen basiert, sondern mineralölfrei, insbesondere auf Basis von Glykolen, Glykolethern oder Polyalkylglykolen gefertigt ist. Derartige Hydraulikflüssigkeiten sind im wesentlichen wasserlöslich, biologisch abbaubar und weniger umweltbedenk­ lich als mineralölbasierende Hydraulikflüssigkeiten. Darüber hinaus ist bei Hydraulikflüssigkeiten, die nicht auf Mineral­ ölbasis gefertigt sind, der Unterschied der Viskositäten in kaltem und in heißem Zustand wesentlich geringer, so daß Än­ derungen der Umwelttemperatur geringeren Einfluß auf die Hy­ draulik haben.

Konstruktiv einfache Verhältnisse ergeben sich, wenn der An­ trieb zwei Hydraulikzylinder umfaßt, die im wesentlichen par­ allel zueinander angeordnet sind. Die hydraulischen Anschlüs­ se der Hydraulikzylinder können dann einander benachbart an­ geordnet werden. Die Einwirkung der Hydraulikzylinder auf das Getriebe ist einfach erreichbar, wenn die Hydraulikzylinder Kolbenstangen aufweisen, die an ihren freien Enden drehbar gelagerte Rollen tragen. Es ist vorteilhaft, wenn das Riemen­ getriebe einen Flachriemen, insbesondere einen einseitig ge­ zahnten Zahnriemen oder einen Vielkeilriemen als Kraftüber­ tragungsglied aufweist. Zahnriemen, insbesondere flache Zahn­ riemen sind für die vorliegenden Antriebsanwendungen beson­ ders gut geeignet, weil sie zum einen auf Dauer belastbar sind und zum anderen einen schlupffreien, weil formschlüssi­ gen Eingriff in die Schwenkwelle erlauben. Ein Vielkeilriemen kann eingesetzt werden, wenn ein gewisser Schlupf zugelassen werden kann. Ein besonders wartungsarmer, platzsparender und spielfreier Antrieb ergibt sich, wenn das Kraftübertragungs­ glied ein endlicher Riemen ist, der mit wenigstens einem freien Ende an dem Grundkörper der Schwenkvorrichtung festge­ legt ist. Wenn außerdem das Kraftübertragungsglied die Schwenkwelle um wenigstens 180° umschlingt, ist ein zuverläs­ siger Eingriff des Kraftübertragungsgliedes in die Schwenk­ welle sichergestellt. Dies gilt insbesondere, wenn der Zahn­ riemen mit seiner Zahnung in eine geeignete Profilierung der Schwenkwelle eingreift und hierbei in der Antriebsrichtung, d. h. in der Umfangsrichtung der Schwenkwelle ein Formschluß eintritt. Die Umsetzung der Linearbewegung der Hydraulikzy­ linder in eine abrollende Bewegung bezüglich der Oberfläche des Zahnriemens ist in einfacher Weise möglich, wenn die Rol­ len der Hydraulikzylinder Rollen mit zylindrischem oder ton­ nenförmigem Querschnitt und mit glatten Oberflächen sind, die an der der gezahnten Seite abgewandten Seite des Zahnriemens anliegen. Weil hier keine Verzahnung in den Zahnriemen ein­ greift, werden die spezifischen Belastungen des Zahnriemens im Bereich der Rollen gering gehalten. Bei tonnenförmigem Querschnitt der Rollen werden die mittigen Bereiche des Zahn­ riemens mit höheren Kräften beaufschlagt als die Randberei­ che. Die so entlasteten Randbereiche unterliegen hiermit ei­ nem geringeren Verschleiß.

Das Trägheitsmoment der beweglichen Teile der Schwenkvorrich­ tung kann gering gehalten werden, wenn der Antrieb dem Grund­ körper zugeordnet ist und im Betrieb im wesentlichen ruht. Wenn demgegenüber der Antrieb der Schwenkwelle zugeordnet ist und im Betrieb gegenüber dem Grundkörper zusammen mit der Schwenkwelle verschwenkt wird, so können an der Schwenkwelle in einfacher Weise weitere mit Hydraulikanschlüssen versehene Abtriebe, z. B. für eine zweite Schwenkachse, angebracht wer­ den.

Die Schwenkeinrichtung sollte wenigstens eine volle Drehung um die Schwenkachse erlauben, so daß der Schwenkbereich der Schwenkwelle wenigstens 360° betragen sollte. Vorteilhaft ist insbesondere, wenn der Schwenkbereich der Schwenkwelle wenig­ stens 440° beträgt. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß mehrere volle Umdrehungen durchgeführt werden können.

Bei Anwendungen, bei denen die Einstellung der Schwenkvor­ richtung in einer Ebene nicht ausreichend ist, ist es vor­ teilhaft, wenn die Schwenkwelle eine Neigevorrichtung trägt, deren Neigeachse rechtwinklig zu der Schwenkachse angeordnet ist. Dabei ist auch für die Neigevorrichtung vorteilhaft, wenn diese fluidbetrieben ist. Ein kompakter und zuverlässi­ ger Aufbar ergibt sich, wenn die Neigevorrichtung mittels der Schwenkwelle zugeordneten Hydraulikdurchführungen mit Fluid versorgt wird. Auch hierbei ist vorteilhaft, wenn das Fluid ein insbesondere nicht auf Mineralöl basierendes Hydraulik­ fluid ist.

Eine einfache Neigevorrichtung, die einen Neigebereich von über 90° ermöglicht, ergibt sich, wenn die Neigevorrichtung einen außerhalb der Schwenkachse an der Schwenkwelle ange­ lenkten, vorzugsweise doppelt wirkenden, doppelwandigen Hy­ draulikzylinder umfaßt. Wenn die Neigevorrichtung darüber hinaus einen zumindest abschnittsweise hohlen Mast umfaßt, der in seinem hohlen Abschnitt den Hydraulikzylinder ab­ schnittsweise umhüllt, so ergibt sich eine kompakte und kine­ matisch einfache Neigevorrichtung, die außerdem einfach gegen Witterungseinflüsse geschützt werden kann. Eine kompakte Nei­ gevorrichtung wird besonders dadurch ermöglicht, daß der Hy­ draulikzylinder einerseits an dem freien Ende der Neigevor­ richtung und andererseits an der Schwenkwelle angeschlagen ist. Damit kann der Hydraulikzylinder der Neigevorrichtung eine große Baulänge und damit einen großen Arbeitshub aufwei­ sen. Die Verbindung des Hydraulikzylinders der Neigevorrich­ tung mit der Hydraulikpumpe des Antriebs der Schwenkvorrich­ tung ist in einfacher und zuverlässiger Weise über eine hy­ draulische Schnittstelle oder über Hydraulikschläuche, bei­ spielsweise mit Steckverbindern, zu fertigen. Der Fertigungs­ aufwand der Schwenkvorrichtung wird gering gehalten, wenn der Schwenkantrieb und die Neigevorrichtung von einer gemeinsamen Hydraulikpumpe betrieben werden. Dabei kann die Hydraulikpum­ pe intermittierend betrieben werden, wenn dieser ein Druck­ speicher zugeordnet ist. Diese Maßnahme wirkt sich günstig auf den Energieverbrauch der Schwenkvorrichtung auf. Für eine hohe Zuverlässigkeit und eine kostengünstige Fertigung der vorliegenden Schwenkvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Stellglieder der Stellvorrichtung und/oder der Neigevorrich­ tung mittels 2/2-Wege-Sitzventilen, insbesondere von der Bau­ art der Kugelsitzventile, angesteuert werden. Dabei ist zur weiteren Vereinfachung vorteilhaft, wenn ausschließlich bau­ gleiche Sitzventile vorgesehen sind. Ein spielfreier Antrieb mit hohen Haltekräften ergibt sich, wenn die Hydraulikzylin­ der des Schwenkantriebs und/oder der Neigevorrichtung im Be­ trieb ständig unter einem Mindestdruck von mehr als 10 bar, insbesondere mehr als 20 bar hydraulisch vorgespannt werden.

Die Verwendung von technisch ausgereiften, zuverlässigen Bau­ gruppen wird ermöglicht, wenn die Hydraulikpumpe einer Hy­ draulikpumpe für Antiblockiersysteme in Kraftfahrzeugen im wesentlichen baugleich und vorzugsweise identisch ist. Außer­ dem können vorteilhaft Kugelsitzventile für die Ansteuerung der Stellglieder zum Einsatz kommen, die auch in Antiblockier­ systemen Verwendung finden. Diese Baugruppen zeichnen sich durch eine ausgesprochen hohe Standzeit auch bei widri­ gen Bedingungen aus.

Vorteilhaft wird eine erfindungsgemäße Schwenkvorrichtung als Schwenk- und/oder Neigevorrichtung für Satellitenantennen, beispielsweise bei der Verfolgung von Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen oder bei der Erfassung von Kommunikationssatel­ liten im mobilen Betrieb (auf Schiffen oder dergleichen) ver­ wendet.

Die erfindungsgemäße Schwenkvorrichtung kann auch mit Vorteil als Schwenk- und/oder Neigevorrichtung für Überwachungskame­ ras Verwendung finden. Hier ist die hohe Einstellgenauigkeit und die hohe Haltekraft von Vorteil, wenn Kameras mit großen Brennweiten zum Einsatz kommen. Die Schwenkvorrichtung er­ laubt wegen des spielfreien, schnellen und mit hohen Drehmo­ ment arbeitenden Antriebs auch die Nachführung derartiger Ka­ meras, wenn diese auf im Wind schwankenden Masten montiert sind. Dadurch können die Baukosten für solche Masten wesent­ lich verringert werden, weil Verspannungen etc. einfacher ge­ staltet werden können. Außerdem ergeben sich Vorteile, wenn Überwachungskameras selbst den Witterungsbedingungen ausge­ setzt sind.

Schließlich können durch das hohe erreichbare Drehmoment und die gute, spielfreie Einstellgenauigkeit erfindungsgemäße Schwenkvorrichtungen vorteilhaft auch als Achsenantrieb für Fertigungsroboter eingesetzt werden.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung anhand der Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schwenkantrieb in einer vereinfachten Darstellung in der Draufsicht in Richtung der Schwenkachse;

Fig. 2 eine elektrische und hydraulische Prinzipschaltung zur Ansteuerung des Schwenkantriebs gemäß Fig. 1; sowie

Fig. 3 eine Schwenk- und Neigevorrichtung in einer Seiten­ ansicht im Querschnitt mit drei möglichen Einstel­ lungen des Geräteträgers.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schwenkantrieb in einer vereinfachten Darstellung in der Draufsicht auf die Schwenkachse abgebildet.

Die Schwenkvorrichtung umfaßt einen festen Sockel 1, der zwei feste Widerlager 2 und 3 trägt. Außerdem sind auf dem Sockel 1 Hydraulikzylinder 4 und 5 ebenfalls fest montiert. Mittig in dem kreisscheibenförmigen Sockel 1 ist eine Schwenkwelle 6 angeordnet, die gegenüber dem Sockel 1 drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse der Schwenkwelle 6 senkrecht auf der Zei­ chenebene der Fig. 1 steht.

Die Hydraulikzylinder 4 und 5 tragen Kolbenstangen 7 bzw. 8, an deren freien Enden jeweils eine Rolle 9 bzw. 10 angeordnet ist. Die Rollen 9 und 10 sind gegenüber den Kolbenstangen 7 bzw. 8 frei drehbar, wobei die Drehachse der Rolle ebenfalls senkrecht auf der Zeichenebene steht, also parallel zur Dreh­ achse der Schwenkwelle 6 verläuft.

Ein Flachriemen 11 in Form eines endlichen Flachriemens ist mit einem Ende 12 an dem Widerlager 3 fest angeschlagen, ver­ läuft von dort aus parallel zur Kolbenstange 7 in Richtung auf die Rolle 9 zu, umschlingt die Rolle 9 um etwa 180° und läuft von dort aus wiederum im wesentlichen parallel zur Kol­ benstange 7 auf die Schwenkwelle 6 zu. Sodann umschlingt der Flachriemen 11 die Schwenkwelle 6 ebenfalls um etwa 180° und bildet zwischen der Schwenkwelle 6 und der Rolle 10 einen ge­ raden Abschnitt, der im wesentlichen parallel zur Kolbenstan­ ge 8 angeordnet ist. Die Rolle 10 wird in ähnlicher Weise wie die Rolle 9 von dem Flachriemen umschlungen. Auf der der Schwenkwelle 6 abgewandten Seite des Hydraulikzylinders 5 ist das zweite freie Ende 13 des Flachriemens 11 an dem Widerla­ ger 2 fest angebracht.

In der Fig. 2 ist eine elektrische und hydraulische Prinzip­ schaltung zur Ansteuerung des Schwenkantriebs gemäß Fig. 1 dargestellt.

Die beiden einfach wirkenden Hydraulikzylinder 4 und 5 mit ihren Kolbenstangen 7 und 8 sind über Hydraulikleitungen 20 und 21 an die Anschlüsse A und B angeschlossen. Ein im Zufluß P angeschlossenes, nicht dargestelltes Hydraulikaggregat speist die Vorrichtung mit Hydraulikflüssigkeit eines be­ stimmten Drucks. Zu diesem Zweck ist dem Hydraulikaggregat eine Pumpe sowie ein Druckspeicher zugeordnet. Zwischen dem Zulauf P und den Anschlüssen A und B sind Magnetventile 22 bzw. 23 vorgesehen, die von der Bauart eines federvorgespann­ ten 2-Wege-Magnetventils sind. Von den Anschlüssen A und B aus gehen weitere Hydraulikleitungen 24 bzw. 25 zu einem 3/3-Wege­ wechselventil 26. Das 3/3-Wegeventil 26 ist andererseits an ein Druckbegrenzungsventil 27 angeschlossen, das wiederum mit einem Ablauf T verbunden ist.

Die Magnetventile 22 und 23 werden über Steuerleitungen 20 bzw. 31 von einer elektronischen Ansteuereinheit 32 angesteu­ ert. Die elektronische Ansteuereinheit 32 empfängt ein Ein­ gangssignal 33 als Führungsgröße und ein von einem Encoder 35 geliefertes Steuersignal als Regelgröße. Über Encoder 35 er­ hält Eingangssignale über die Eingangsleitungen 36 bzw. 37 von Wegaufnehmern oder Winkelaufnehmern, die mit den Kolben­ stangen 7 bzw. 8 verbunden sind.

In der Fig. 3 ist im Querschnitt von der Seite ein konkretes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schwenkeinrich­ tung dargestellt. Der Sockel 1 ist wie in der Draufsicht ge­ mäß Fig. 1 kreisscheibenförmig mit Befestigungsfüßen 40 aus­ geführt. Der Schwenkantrieb ist dabei auf dem Sockel 1 befe­ stigt und im wesentlichen von einer Haube 41 nach außen hin umschlossen. Zwischen der Haube 41 und dem Sockel 1 ist eine Dichtung 42 vorgesehen, die das Innere der Haube zumindest spritzwasserdicht abschließt. Ein auf dem Sockel 1 fest ange­ ordneter Grundkörper 43 trägt die in der Fig. 3 nicht sicht­ baren Widerlager 2 und 3 sowie die Hydraulikzylinder 4 und 5, die ebenfalls in der Fig. 3 nicht sichtbar sind. Die Hydrau­ likzylinder 4 und 5 sind mit ihren Kolbenstangen 7 und 8 hin­ ter den Rollen 9 und 10 verborgen. Die Rollen 9 und 10 werden an ihrer sichtbaren Vorderseite von dem Flachriemen 11 um­ schlungen, der links von der Rolle 9 auf den Betrachter zu­ verläuft, dann die Rolle 9 umgibt und rechts von der Rolle 9 von dem Betrachter weg einen Ritzelabschnitt 44 der Schwenk­ welle 6 um 180° umschlingt, wobei der Flachriemen 11 hinter dem Ritzelabschnitt 44 in der Darstellung gemäß Fig. 3 ver­ läuft. Rechts von dem Ritzelabschnitt tritt der Flachriemen 11 wieder hervor, verläuft auf den Betrachter zu über die Rolle 10 und dann rechts von der Rolle 10 wieder von dem Be­ trachter weg. Es ergibt sich so eine etwa Ω-förmige oder mä­ anderförmige Umschlingung des Ritzelabschnitts 44. Dabei ist der Ritzelabschnitt 44 mit achsparallelen Nuten 45 versehen, die zur formschlüssigen Aufnahme der Zähne des als Zahnriemen ausgestalteten Flachriemens 11 vorgesehen sind.

Oberhalb des Ritzelabschnitts 44 verläuft die Schwenkwelle 6 in einem Lagerbock 46, der fest, vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper 43 verbunden ist. Der Lagerbock 46 enthält den Ritzelabschnitt 44 und benachbart ein unteres Lager 47, das als Nadellager ausgeführt ist. An dem dem Nadellager 47 gegenüberliegenden Ende des Lagerbocks 46 ist ein Kugellager 48 zur Lagerung der Schwenkwelle 6 vorgesehen. Oberhalb und außerhalb des Kugellagers 48 ist ein umlaufender Kanal 49 vorgesehen, der im Betrieb ein spiralförmig aufgewickeltes Signalkabel beispielsweise für die Signalleitung einer Satel­ litenantenne aufnehmen kann. Diese aufgewickelte Spirale kann bei Drehung der Schwenkwelle 6 wie eine Unruhspirale einer Uhr "atmen" und erlaubt dadurch die Durchführung einer Si­ gnalleitung von dem drehenden Teil zum feststehenden Teil der Schwenkvorrichtung.

An der Stirnseite der Schwenkwelle 6, in der Fig. 3 oberhalb des Kugellagers 48, ist ein Kopfstück 50 angeordnet, das stirnseitig auf der Schwenkwelle 6 festgeschraubt ist und den Lagerbock 46 überdeckt. Zwischen den Lagern 47 und 48 sind in den Lagerbock 46 zahlreiche ringförmige, umlaufende Nuten 51 eingearbeitet, die Dichtringe aufnehmen. Die nicht darge­ stellten Dichtringe sind an der an der Schwenkwelle 6 anlie­ genden Fläche dauerhaft gleitfähig beschichtet, beispielswei­ se mit PTFE. Zwei kleinere Nuten 52 mit freiem Querschnitt kommunizieren mit Bohrungen 53, die in die Schwenkwelle 6 eingebracht sind. Die Nuten 52 stehen mit nicht dargestellten Hydraulikventilen in Verbindung, die im Grundkörper 43 ange­ ordnet sind und es erlauben, im Ansteuerungsfalle Hydraulik­ flüssigkeit in die Nuten 52 zu leiten, so daß die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit in die Bohrungen 53 eintreten kann und dann im Bereich des Kopfstücks 50 abgegriffen werden kann. Innerhalb der Haube 41 ist in der Fig. 3 hinter der Schwenkwelle 6 ein elektrisch angetriebenes Hydraulikpum­ penaggregat 55 angeordnet, das Hydraulikflüssigkeit für den Betrieb der Schwenk- und Neigevorrichtung in einen Druckspei­ cher 56 fördert. Aus diesem Druckspeicher kann die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit dann entnommen und be­ nutzt werden.

An der Oberseite der Schwenk- und Neigevorrichtung, also oberhalb der Haube 41, ist ein hydraulisch neigbarer Mast 60 angeschlagen, der in drei Stellungen L, M und R abgebildet ist. Der hohle Mast 60 umhüllt einen doppelt wirkenden Hy­ draulikzylinder 61, der zum großen Teil innerhalb des Mastes 60 angeordnet ist. Der Mast 60 und der Hydraulikzylinder 61 sind über je ein Schwenklager 62 bzw. 63 an dem Kopfstück 50 angeschlagen und schwenkbar mit diesem verbunden. Die Ansteue­ rung des Hydraulikzylinders 61 erfolgt über Hydraulikflüssig­ keit aus den Bohrungen 53, die über nicht dargestellte Schlauchleitungen dem Hydraulikzylinder 61 zugeführt wird. Bei vollständig ausgefahrenem Hydraulikzylinder 61 nimmt der Mast die Stellung L ein, bei vollständig eingefahrenem Hy­ draulikzylinder 61 nimmt der Mast die Stellung R ein und in einer Mittelstellung wird die Position M erreicht. Eine Man­ schette 65 umgibt die nicht vom Mast 60 umschlossenen Berei­ che und gewährleistet gemeinsam mit dem Sockel 1 und der Hau­ be 41 eine nach außen hin zumindest staub- und spritzwasser­ geschützte Abdichtung.

In der Praxis trägt der Mast 60 an seiner Oberseite zum Bei­ spiel eine zu verschwenkende Satellitenantenne.

Die insoweit beschriebene Schwenk- und Neigevorrichtung gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel arbeitet in der Praxis wie folgt.

Die Schwenk- und Neigevorrichtung ist mit den Füßen 40 bei­ spielsweise auf der Brücke eines Schiffes montiert und trägt an der Oberseite des Mastes 60 eine Satellitenantenne für Te­ lekommunikationsverbindungen.

Die Feldstärke des Satelliten geht als Führungsgröße 33 in die elektronische und hydraulische Beschaltung gemäß Fig. 2 ein. Dort ermittelt die Ansteuereinheit 32, welches der Ven­ tile 22 oder 23 geöffnet werden muß, um die als Linearstell­ glieder arbeitenden Hydraulikzylinder 4 oder 5 in die geeig­ nete Position zu bringen. Das erzeugte Signal wird entweder über die Steuerleitung 30 oder über die Steuerleitung 31 an eines der Magnetventile 22 oder 23 gegeben, woraufhin diese den Strom von Hydraulikflüssigkeit aus dem Zufluß P an die Speisepunkte A oder B leiten. Falls das Steuersignal auf die Steuerleitung 30 gegeben wird und sich das Magnetventil 22 öffnet, fließt Hydraulikflüssigkeit vom Zufluß P zum Speise­ punkt A und von dort aus über die Leitung 20 in den Hydrau­ likzylinder 4, dessen Kolbenstange 7 ausfährt. Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß dabei die Rolle 9 gegen den Zahnriemen 11 gedrückt wird und diesen in der Fig. 1 nach oben ver­ schiebt. Der hierfür erforderliche Abschnitt des Zahnriemens 11 wird um die Schwenkwelle 6 gezogen, die sich dabei im Uhr­ zeigersinn dreht, während als Reaktion über die Rolle 10 die Kolbenstange 8 in den Hydraulikzylinder hineingedrückt wird. In Fig. 2 wiederum ist ersichtlich, daß bei hereingedrückter Kolbenstange 8 die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikzy­ linder 5 herausgedrückt wird und zum Speisepunkt B fließt.

Da das Hydraulikventil 23 geschlossen ist, öffnet sich über die Hydraulikleitung 24 das hydraulisch vorgesteuerte 3/3-Wege­ wechselventil 26 in der Weise, daß die Hydraulikleitung 25 mit dem Druckbegrenzungsventil 27 verbunden wird, über das die Hydraulikflüssigkeit zum Abfluß T gelangen kann. Das Druckbegrenzungsventil 27 hält dabei einen bestimmten Min­ destdruck im Hydrauliksystem aufrecht, der im Endeffekt über die Hydraulikzylinder 4 und 5 den Zahnriemen 11 vorspannt.

Die von der Ansteuereinheit 32 errechnete Position der Satel­ litenantenne wird über Winkel- oder Wegaufnehmer und deren Eingangssignale 36, 37 an den Encoder 35 weitergeleitet, der der Ansteuereinheit die Ist-Position der Linearstellglieder 4 und 5 übermittelt. Ist die gewünschte Position erreicht, so wird das Magnetventil 22 geschlossen, so daß der vom Druckbe­ grenzungsventil 27 vorgegebene Mindestdruck im System auf­ rechterhalten wird und die Schwenk- und Neigungsvorrichtung hiermit hydraulisch vorgespannt ist. Sollte der Regelkreis in die entgegengesetzte Richtung regeln müssen, so wird das Ma­ gnetventil 23 geöffnet, die Hydraulikflüssigkeit fließt vom Zufluß P zum Speisepunkt B und von dort in den Hydraulikzy­ linder 5, dessen Kolbenstange 8 ausfährt. Simultan wird die Kolbenstange 7 des Hydraulikzylinders 4 hineingedrückt. Die aus dem Hydraulikkolben 4 verdrängte Hydraulikflüssigkeit fließt über die Leitung 20 zum Speisepunkt A und von dort über die Leitung 24 zum 3/3-Wegewechselventil 26, das über den Steuerdruck aus der Leitung 25 so geschaltet wird, daß die Leitung 24 mit dem Druckbegrenzungsventil 27 verbunden wird. Die überschüssige Hydraulikflüssigkeit fließt von dort aus zum Abfluß T. Nach Abschluß der Schwenkbewegung wird das Magnetventil 23 geschlossen, so daß wiederum das System unter seinem Mindestdruck gehalten wird. Ein Rückfluß von Hydrau­ likflüssigkeit aus dem System zu dem Zulauf kann auftreten, falls der Druck in dem Druckspeicher unter den Mindestdruck des Systems absinkt und die Schließkraft der Magnetventile 22 und 23 nicht ausreicht, dieses zu verhindern. Wenn dieser Rückfluß verhindert werden soll, können zwischen die Magnet­ ventile 22 bzw. 23 und die zugeordneten Speisepunkte A bzw. B Rückschlagventile eingeschaltet werden.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Drehbewegung der Schwenkwelle 6 um ihre Schwenkachse durch den Vorschub je­ weils eines der Hydraulikzylinder 4 oder 5 bewirkt wird, wo­ bei der jeweils andere Hydraulikzylinder aufgrund der Reakti­ onskraft zusammengedrückt wird. Die Hydraulikzylinder 4 und 5 benötigen bei dieser Ausführungsform keine besonders aufwen­ dige Lagerung für ihre Kolbenstangen 7 und 8, da diese über die Rollen 9 und 10 etwa mittig zwischen den Widerlagern 2 und 3 und der Schwenkwelle 6 gehalten werden.

Die Querschnittszeichnung der Fig. 3 veranschaulicht die re­ lative Anordnung der verschiedenen Bauelemente, die, jeden­ falls was den Schwenkantrieb betrifft, zum großen Teil in dem Grundkörper 43 angeordnet sein können. So enthält der Grund­ körper 43 die Widerlager 2 und 3 für die freien Enden 12 und 13 des Flachriemens. Außerdem sind die Hydraulikzylinder 4 und 5 in den Grundkörper eingearbeitet oder mit diesem ver­ schraubt. Die Hydraulikleitungen, die das Hydraulikaggregat 55 und den Druckspeicher 56, die jeweiligen Magnetventile 22 und 23 sowie das 3/3-Wegewechselventil 26 und das Druckbe­ grenzungsventil 27 mit den Hydraulikzylindern 4 und 5 verbin­ den, sind als Kanäle oder Bohrungen in den Grundkörper 43 eingearbeitet und die jeweiligen Hydraulikventile sind in die entsprechenden Passungen mit Federn und Dichtringen einfach eingesetzt. Diese Anordnung ist wartungsfreundlich, kompakt und sehr zuverlässig im Betrieb.

Gerade für eine Verwendung bei schlechten Witterungsbedingun­ gen ist einerseits die kompakte Bauform vorteilhaft, bei der der Sockel 1, die Haube 41 und die Manschette 65 sämtliche Bauelemente gegen Witterungseinflüsse schützt. Diese Witte­ rungsbeständigkeit führt zu einer hohen Zuverlässigkeit im Be­ trieb. Diese Zuverlässigkeit wird dadurch gesteigert, daß als Magnetventile aus dem Automobilbau bekannte Kugelsitzventile von Antiblockiersystemen zum Einsatz kommen. Auch das Hydrau­ likaggregat 55, 56 kann baugleich mit Hydraulikpumpen aus An­ tiblockiersystemen sein. Diese Komponenten aus dem Kraftfahr­ zeugbau zeichnen sich bekanntermaßen durch ausgesprochen ge­ ringe Ausfallwahrscheinlichkeiten aus.

Bei der Benutzung der insoweit beschriebenen Schwenk- und Neigevorrichtung ist vorgesehen, eine Hydraulikflüssigkeit auf mineralölfreier Basis wie z. B. Bremsflüssigkeit aus dem Kraftfahrzeugsektor zu verwenden. Diese Hydraulikflüssigkei­ ten haben insbesondere in der Schiffahrt den Vorteil, daß sie weniger umweltbedenklich sind als mineralölbasierende Hydrau­ likflüssigkeiten und außerdem eine geringere Empfindlichkeit gegenüber extremen Temperaturen, gegenüber aufgenommenem Was­ ser und eine hohe Korrosionsbeständigkeit vorliegt.

In analoger Weise können erfindungsgemäße Schwenk- und Neige­ vorrichtungen auch mit Schwenkantrieben versehen sein, die nicht zwei einfach wirkende Hydraulikzylinder als Linear­ stellglieder aufweisen, sondern nur einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder. Dort ergibt sich jedoch nicht in so einfa­ cher Weise die Möglichkeit, den gesamten Riemenantrieb hy­ draulisch vorzuspannen und damit Haltekräfte zu realisieren. Außerdem ist der Schwenkantrieb gemäß Fig. 1 in seinen bei­ den Schwenkrichtungen vollkommen symmetrisch, während ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder in den beiden Richtungen leicht unterschiedliche Kräfte in Abhängigkeit vom zugeführ­ ten Hydraulikdruck realisiert.

Schließlich kann auch noch der Ritzelabschnitt der Schwenk­ welle 6 vereinfacht werden, in dem nicht achsparallele Nuten für Zahnriemen vorgesehen werden, sondern umlaufende Nuten mit trapezförmigem Querschnitt eingedreht werden, die dann die Verwendung eines Vielkeilriemens als Flachriemen 11 er­ möglichen. Diese Anordnung erlaubt eine kostengünstigere Fer­ tigung der Schwenkwelle 6, muß aber dafür auf einen gewissen Schlupf des Flachriemens 11 gegenüber der Schwenkwelle 6 kom­ pensiert werden.

Das Kopfstück 50 kann auch statt der abgebildeten Neigevor­ richtung einen weiteren Schwenkantrieb oder andere Aggregate tragen, deren Auswahl vom Anwendungsfall abhängt.

Außerdem können dem Grundkörper 43 Beschleunigungsaufnehmer zugeordnet werden, so daß Eigenbewegungen des Sockels erfaßt und unmittelbar im Gerät kompensiert werden können.

Claims (32)

1. Schwenkvorrichtung mit einem Grundkörper, mit einer im Betrieb um eine Schwenkachse drehbaren Schwenkwelle, so­ wie mit einem Antrieb und einem Getriebe, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb wenigstens ein mit einem druck­ beaufschlagten Fluid betriebenes Stellglied umfaßt.

2. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Getriebe ein Riemengetriebe ist.

3. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zwei einfach wirkende Linearstellglieder umfaßt.

4. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine vorzugs­ weise nicht auf Mineralölen basierende Hydraulikflüssig­ keit, insbesondere auf Basis von Glykolen, Glykolethern und/oder Polyalkylglykolen ist.

5. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zwei Hydrau­ likzylinder umfaßt, die im wesentlichen parallel zueinan­ der angeordnet sind.

6. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder Kolbenstangen aufweisen, die an ihren freien Enden dreh­ bar gelagerte Rollen tragen.

7. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Riemengetriebe einen Flachriemen, insbesondere einen einseitig gezahnten Zahn­ riemen oder einen Vielkeilriemen als Kraftübertragungs­ glied aufweist.

8. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungs­ glied ein endlicher Riemen ist, der mit wenigstens einem freien Ende an dem Grundkörper der Schwenkvorrichtung festgelegt ist.

9. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungs­ glied die Schwenkwelle um wenigstens 180° umschlingt.

10. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnriemen mit seiner Zahnung in eine geeignete Profilierung der Schwenkwelle eingreift.

11. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen der Hy­ draulikzylinder Rollen mit zylindrischem oder tonnenför­ migen Querschnitt und mit glatten Oberflächen sind, die an der der gezahnten Seite abgewandten Seite des Zahnrie­ mens anliegen.

12. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb dem Grundkörper zugeordnet ist und im Betrieb im wesentlichen ruht.

13. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Schwenkwelle zugeordnet ist und im Betrieb gegenüber dem Grundkörper verschwenkt wird.

14. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkbereich der Schwenkwelle wenigstens 360° beträgt.

15. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkbereich der Schwenkwelle wenigstens 440° beträgt.

16. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwelle ei­ ne Neigevorrichtung trägt, deren Neigeachse etwa recht­ winklig zu der Schwenkachse angeordnet ist.

17. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigevorrichtung fluidbetrieben ist.

18. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigevorrichtung mittels der Schwenkwelle zugeordneten Hydraulikdurchfüh­ rungen mit Fluid versorgt wird.

19. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigevorrichtung einen außerhalb der Schwenkachse angelenkten, vorzugswei­ se doppelt wirkenden und/oder doppelwandigen Hydraulikzy­ linder umfaßt.

20. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigevorrichtung einen zumindest abschnittsweise hohlen Mast umfaßt, wobei der Hydraulikzylinder der Neigevorrichtung im wesentli­ chen innerhalb des hohlen Mastabschnitts angeordnet ist.

21. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylin­ der einerseits an dem freien Ende der Neigevorrichtung und andererseits an der Schwenkwelle angeschlagen ist.

22. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylin­ der der Neigevorrichtung über eine hydraulische Schnitt­ stelle an eine Hydraulikpumpe angeschlossen ist.

23. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylin­ der der Neigevorrichtung über Hydraulikschläuche eine Hy­ draulikpumpe angeschlossen ist.

24. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb und die Neigevorrichtung von einer gemeinsamen Hydraulik­ pumpe betrieben werden.

25. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikpumpe ein Druckspeicher zugeordnet ist.

26. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder der Schwenkvorrichtung und/oder der Neigevorrichtung mittels 2/2-Wege-Sitzventilen, insbesondere Kugelsitzventilen an­ gesteuert werden.

27. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich bau­ gleiche 2/2-Wege-Sitzventilen zur Ansteuerung der Stell­ glieder vorgesehen sind.

28. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylin­ der des Schwenkantriebs und/oder der Neigevorrichtung im Betrieb ständig unter einem Mindestdruck von mehr als 10 bar, vorzugsweise mehr als 20 bar hydraulisch vorgespannt werden.

29. Schwenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe einer Hydraulikpumpe für Antiblockiersysteme in Kraft­ fahrzeugen im wesentlichen baugleich, vorzugsweise iden­ tisch ist.

30. Verwendung einer Schwenkvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche als Schwenk- und/oder Neigevor­ richtung für Satellitenantennen.

31. Verwendung einer Schwenkvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche als Schwenk- und/oder Neigevor­ richtung für Überwachungskameras.

32. Verwendung einer Schwenkvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche als Achsenantrieb für Roboter.