DE19821835A1 - Concentric multiple rotational drive assembly for use in dial type measurement displays - Google Patents

Concentric multiple rotational drive assembly for use in dial type measurement displays

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Abstract

The drive device has each drive axle (12,14) surrounded by its own drive stepper motor (20,22) and common electronic (24) and power supply (26) units. The electronic unit delivers different time or intensity drive impulses to the stepper motors so that the stepper motors can be driven with different rotational velocities and the velocities changed by the electronics independent of power supply.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen konzentrischen Mehrfach- Drehantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a concentric multiple Rotary drive according to the preamble of claim 1.

Derartige Drehantriebe finden insbesondere bei Meßgeräten, Uhrzeigern und vorzugsweise bei Skalenscheiben von Tochter- Kompassen, insbesondere von Kreiselkompassen, Anwendung. Sie weisen mehrere konzentrische Antriebswellen für verschiedene Skalenscheiben oder Zeiger auf, wobei darunterliegende Antriebswellen durch hohle darüberliegende Antriebswellen geführt sind, wobei jede Antriebswelle eine andere Drehgeschwindigkeit aufweisen kann, und mit einer anderen Anzeige-Skalenscheibe, einem anderen Zeiger oder dergleichen verbunden ist.Such rotary drives are used in particular in measuring devices, Clock hands and preferably on dials of subsidiary Compasses, especially gyrocompasses, application. she have multiple concentric drive shafts for different Dials or pointers, being underneath Drive shafts through hollow drive shafts are guided, with each drive shaft a different one Can have rotational speed, and with another Display dial, another pointer or the like connected is.

Bisher werden derartige Mehrfach-Drehantriebe mechanisch über Getriebe hergestellt, unter Verwendung von mechanischen Zahnrädern. Hierbei wird ein einziger Antriebsmotor verwendet, der durch entsprechende abgestufte Zahnräder in einem festen Verhältnis zur anderen Antriebswelle angetrieben wird. Derartige mechanische Getriebe sind aufwendig in der Herstellung, insbesondere bei Präzisionsübersetzungen, dennoch mit gewissen Fehlern behaftet, aus Wirtschaftsgründen werden auch immer weniger spezielle Getriebe hergestellt. Das Übersetzungsverhältnis, das heißt das Verhältnis der einzelnen Drehgeschwindigkeiten zwischen den verschiedenen Antriebswellen, ist fixiert und nicht veränderbar.So far, such multiple rotary drives are mechanically Gearbox made using mechanical Gears. Here, a single drive motor used by appropriate graded gears in driven a fixed relationship to the other drive shaft becomes. Such mechanical gears are expensive in the Manufacturing, especially for precision translations, nevertheless with certain errors, for economic reasons less and less special gears are being manufactured. The Gear ratio, that is the ratio of individual rotational speeds between the different Drive shafts is fixed and cannot be changed.

Für bestimmte Zwecke, wie einen Kfz-Tachometer oder bestimmte Uhren, werden bisher bereits Schrittmotoren für den Antrieb von (einzelnen) Zeigern eingesetzt.For certain purposes, like a car speedometer or Certain clocks have been used as stepper motors for the Drive of (individual) pointers used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konzentrischen Mehrfach-Drehantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszugestalten, daß das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Antriebswellen unabhängig voneinander und auch nachträglich verstellbar ist, und daß auf ein mechanisches Getriebe verzichtet werden kann.The invention has for its object a concentric multiple rotary drive according to the preamble of Claim 1 so that the ratio of Rotation speeds of the individual drive shafts independently  is adjustable from each other and also retrospectively, and that a mechanical transmission can be dispensed with.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.The object is achieved by claim 1. Further embodiments of the invention are in the Subclaims placed under protection.

Beim Erfindungsgegenstand ist jede der Antriebswellen von einem eigenen Antriebs-Schrittmotor umgeben. Vorzugsweise eine gemeinsame Stromversorgung und Elektronikeinheit kann den einzelnen Antriebs-Schrittmotoren zeitlich oder der Intensität nach unterschiedliche Antriebsimpulse liefern, welche eine jeweils unterschiedliche Drehgeschwindigkeit für jede Antriebswelle ergeben. Das Verhältnis der einzelnen Drehgeschwindigkeiten ist in der Elektronik variabel einstellbar und feststellbar. Die Einstellung und Speicherung kann über einen Computer erfolgen, der ein entsprechendes Rechenprogramm aufweist, auch durch einen von außen angeschlossenen Computer, und zwar nicht flüchtig; dadurch kann das Drehgeschwindigkeitsverhältnis und die Winkelposition nach einem Stromausfall automatisch wieder aufgenommen werden.In the subject of the invention, each of the drive shafts is from surrounded by its own drive stepper motor. Preferably a common power supply and electronics unit can the individual drive stepper motors in time or Deliver intensity according to different drive impulses, which each have a different rotational speed for result in each drive shaft. The relationship of each Rotation speeds are variable in the electronics adjustable and lockable. The setting and storage can be done via a computer that has a corresponding Computer program, also by an outside connected computer, and not volatile; thereby can the speed ratio and the Angular position automatically after a power failure be included.

Bringt man auf jeder Skalenscheibe oder jedem Zeiger eine entsprechende Null-Markierung an, etwa in Form eines Reflektorsilberstreifens, die durch einen (gemeinsamen) Fühler abtastbar sind, so kann man einen automatischen Null- Abgleich vornehmen, wobei die Fühlersignale der einzelnen Skalenscheiben oder Zeiger zeitlich zusammenfallen. Dies kann durch entsprechende Änderung der Antriebsgeschwindigkeit der einzelnen Antriebswellen erfolgen.Bring one on every dial or pointer corresponding zero marking, for example in the form of a Reflector silver strip, which is replaced by a (common) Sensors can be scanned, you can use an automatic zero Make an adjustment, whereby the sensor signals of the individual Graduated disks or pointers coincide in time. This can by changing the drive speed accordingly individual drive shafts.

Die einzelnen eingestellten Winkellagen und Schrittinformationen in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert und somit nach einem Stromausfall automatisch wieder eingestellt werden. Sie können darüberhinaus auch festgehalten und zur automatischen Überwachung und Steuerung beim laufenden Betrieb verwendet werden. Dies kann durch Ablage, das heißt Speicherung, der Anzahl der Antriebsimpulse der einzelnen Antriebswellen pro Umdrehung, evtl. ausgehend von der zuletzt durchgeführten Nullung, bzw. durch Feststellung der Impulsfrequenz für die Ansteuerung der einzelnen Antriebswellen mit Impulsen gleicher Amplitude erfolgen.The individual set angular positions and Step information in a non-volatile memory saved and thus automatically after a power failure can be set again. You can also recorded and for automatic monitoring and control  be used during operation. This can be done by Storage, i.e. storage, the number of drive pulses of the individual drive shafts per revolution, possibly starting from the last zeroing, or by Determination of the pulse frequency for controlling the individual drive shafts with pulses of the same amplitude respectively.

Die Ansteuerung der einzelnen Antriebswellen kann durch je einen eigenen Feinschrittverstärker oder alternativ durch einen Verstärker im Multiplex-Verfahren erfolgen.The control of the individual drive shafts can by own fine step amplifier or alternatively by an amplifier using the multiplex method.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing described.

Fig. 1 zeigt in einem gemeinsamen Gehäuse zwei untereinander angeordnete Antriebsmotoren mit konzentrischen Antriebswellen. Fig. 1 shows in a common housing two mutually arranged drive motors with concentric drive shafts.

Das Gehäuse ist allgemein mit 30 bezeichnet, die transparente Abdeckung mit 32. Darunter verlaufen die scheibenförmigen drehbaren Skalenscheiben in Form einer äußeren Grobrose 18 und einer inneren Feinrose 16 für einen Tochterkompass eines Schiffs-Kreiselkompasses. Die Steuersignale des Kompasses können über eine gemeinsame Zuführleitung 26 für die Elektronik sowie für die Stromversorgung der Elektronikeinheit 24 zugeführt werden.The housing is generally designated 30 , the transparent cover 32 . The disk-shaped rotatable dials run underneath in the form of an outer coarse rose 18 and an inner fine rose 16 for a daughter compass of a ship's gyrocompass. The control signals of the compass can be supplied via a common supply line 26 for the electronics and for the power supply of the electronics unit 24 .

Die untere Antriebswelle 12 für den unteren Schrittmotor 20 wird durch die obere, als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle 14 hindurchgeführt und ist oben fest mit der inneren Feinrose 16 verbunden; unten ist sie mit dem Rotor 21 des unteren Schrittmotors 20 verbunden.The lower drive shaft 12 for the lower stepper motor 20 is passed through the upper drive shaft 14 , which is designed as a hollow shaft, and is firmly connected at the top to the inner fine rose 16 ; at the bottom it is connected to the rotor 21 of the lower stepping motor 20 .

Die als Hohlwelle ausgebildete obere Antriebswelle 14 ist mit dem oberen zweiten Schrittmotor 22 bzw. dessen Rotor 23 verbunden und wird von diesem angetrieben, in gleicher Weise wie beim ersten Schrittmotor 20. Die zweite Antriebswelle 14 ist fest mit der äußeren scheibenförmigen Grobrose 18 verbunden.The upper drive shaft 14, which is designed as a hollow shaft, is connected to the upper second stepper motor 22 or its rotor 23 and is driven by it, in the same way as in the first stepper motor 20 . The second drive shaft 14 is fixedly connected to the outer disk-shaped rough pin 18 .

In der gemeinsamen Elektronikeinheit 24 für beide Schrittmotoren 20, 22 können für jeden dieser Schrittmotoren unterschiedliche Ansteuersignale erzeugt werden, so daß sich unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten für die Antriebswellen 12, 14 ergeben. In der Regel werden gleich hohe und vorzugsweise auch gleich breite Ansteuer-Stromimpulse gewählt, jedoch die Frequenz, das heißt die Anzahl der Ansteuerimpulse pro Zeiteinheit, geändert.Different control signals can be generated for each of these stepper motors in the common electronics unit 24 for both stepper motors 20 , 22 , so that different rotational speeds for the drive shafts 12 , 14 result. As a rule, drive current pulses of the same height and preferably of the same width are selected, but the frequency, that is to say the number of drive pulses per unit of time, is changed.

Die Einstellung kann direkt an der Elektronikeinheit 24 erfolgen, aber auch über ein Rechnerprogramm, das in einem externen Computer eingebaut und die Elektronikeinheit 24 über die Zuleitung 26 steuert.The setting can be made directly on the electronics unit 24 , but also via a computer program that is installed in an external computer and controls the electronics unit 24 via the feed line 26 .

In der Elektronikeinheit 24 ist ein nichtflüchtiger Speicher vorgesehen, der zum einen ein Aufrechterhalten der Ansteuerimpulse für den laufenden Betrieb der Schrittmotoren gewährleisten kann, der insbesondere jedoch die einmal eingestellten Drehantriebs-Daten bei einem Stromausfall und nach erneuter Stromzufuhr automatisch wieder einstellen und aufrechterhalten kann. Zu diesem Zwecke können beispielsweise die Anzahl der Impulse pro Umdrehung und/oder von einer durchgeführten Nullung der einzelnen Skalenscheiben gespeichert werden.A non-volatile memory is provided in the electronics unit 24 which, on the one hand, can ensure that the control pulses are maintained for the ongoing operation of the stepper motors, but in particular, however, can automatically reset and maintain the rotary drive data once set in the event of a power failure and after renewed power supply. For this purpose, the number of pulses per revolution and / or by zeroing the individual dials, for example, can be stored.

Zur Durchführung der Nullung können an jeder Skalenscheibe oder an jedem Zeiger angebrachte Markierungen dienen, die von einem, vorzugsweise gemeinsamen, Fühler abgetastet werden können. Ein Zusammenfallen der einzelnen Fühlersignale der einzelnen Skalenscheiben oder Zeiger zur Durchführung des Nullabgleiches kann durch Variation der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Antriebswellen oder auf andere übliche Weise erfolgen.You can carry out the zeroing on each dial or serve as markings on each pointer, marked by one, preferably common, sensor can be scanned can. A coincidence of the individual sensor signals of the individual dials or pointers to carry out the Zeroing can be done by varying the speed of rotation of the individual drive shafts or in another usual way respectively.

Claims (7)

1. Konzentrischer Mehrfach-Drehantrieb (10), bei dem eine oder mehrere darunterliegende Antriebswellen (12) konzentrisch durch hohle darüberliegende Antriebswellen (14) geführt sind, wobei jede Antriebswelle (12, 14) eine andere Drehgeschwindigkeit aufweist, und wobei jede Antriebswelle mit einer anderen Skalenscheibe (16, 18), einem anderen Zeiger oder dergleichen verbunden ist, insbesondere für die innere Feinrose und die äußere Grobrose eines (Tochter)- Kompasses, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß jede der Antriebswellen (12, 14) von einem eigenen Antriebs-Schrittmotor (20, 22) umgeben ist,
  • b) daß eine gemeinsame Elektronikeinheit (24) und vorzugsweise eine gemeinsame Stromversorgung (26) vorgesehen ist,
  • c) daß die Elektronikeinheit (24) den einzelnen Antriebs- Schrittmotoren (20, 22) zeitlich oder der Intensität nach unterschiedliche Antriebsimpulse liefert,
  • d) derart, daß jede der Antriebswellen mit einer unterschiedlichen Drehgeschwindigkeit angetrieben werden kann,
  • e) wobei das Verhältnis der einzelnen Drehgeschwindigkeiten in der Elektronik variabel einstellbar und versorgungsunabhängig speicherbar ist.
1. Concentric multiple rotary drive ( 10 ), in which one or more underlying drive shafts ( 12 ) are guided concentrically through hollow overlying drive shafts ( 14 ), each drive shaft ( 12 , 14 ) having a different rotational speed, and wherein each drive shaft with a another dial ( 16 , 18 ), another pointer or the like is connected, in particular for the inner fine rose and the outer coarse rose of a (daughter) compass, characterized in that
  • a) that each of the drive shafts ( 12 , 14 ) is surrounded by its own drive stepper motor ( 20 , 22 ),
  • b) that a common electronics unit ( 24 ) and preferably a common power supply ( 26 ) is provided,
  • c) that the electronics unit ( 24 ) provides the individual drive stepper motors ( 20 , 22 ) with different drive pulses in terms of time or intensity,
  • d) in such a way that each of the drive shafts can be driven at a different rotational speed,
  • e) the ratio of the individual rotational speeds in the electronics being variably adjustable and storable independently of the supply.
2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der einzelnen Drehgeschwindigkeiten über einen Rechner und ein entsprechendes Rechenprogramm einstellbar ist.2. Rotary drive according to claim 1, characterized in that the ratio of the individual rotational speeds over one  Computer and a corresponding computer program adjustable is. 3. Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Skalenscheibe (16, 18), jedem Zeiger oder dergleichen eine Null-Markierung angebracht ist, die durch einen (gemeinsamen) Fühler abtastbar ist, daß der Antrieb der einzelnen Drehwellen (12, 14) so veränderbar ist, daß alle Fühlersignale an den einzelnen Null-Markierungen zeitlich zusammenfallen, um einen (automatischen) Nullabgleich vorzunehmen.3. Rotary drive according to claim 1 or 2, characterized in that on each dial ( 16 , 18 ), each pointer or the like a zero mark is attached, which can be scanned by a (common) sensor, that the drive of the individual rotary shafts ( 12 , 14 ) can be changed so that all sensor signals at the individual zero markings coincide in time in order to carry out an (automatic) zero adjustment. 4. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen eingestellten Drehgeschwindigkeiten in einem nichtflüchtigen Speicher speicherbar und nach einem Stromausfall automatisch wieder aktivierbar sind.4. Rotary drive according to one of claims 1 to 3, characterized characterized that the individual set Rotational speeds in a non-volatile memory can be saved and automatically restored after a power failure can be activated. 5. Drehantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz der einzelnen Antriebswellen (12, 14), bzw. die Anzahl der Antriebsimpulse pro Umdrehung nichtflüchtig speicherbar und nach behobenem Stromausfall und automatischer Durchführung eines Nullabgleiches wieder einstellbar ist.5. Rotary drive according to claim 4, characterized in that the pulse frequency of the individual drive shafts ( 12 , 14 ), or the number of drive pulses per revolution can be stored in a non-volatile manner and can be adjusted again after the power failure has been corrected and automatic zeroing is carried out. 6. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Feinschrittverstärker zur Ansteuerung jedes der Schrittmotoren (20, 22).6. Rotary drive according to one of claims 1 to 5, characterized by a fine step amplifier for controlling each of the stepper motors ( 20 , 22 ). 7. Verwendung des Drehantriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei Meßgeräten, Uhrzeigern und vorzugsweise den Zweifachskalen (16, 18) von Tochter-Kompassen.7. Use of the rotary drive according to one of claims 1 to 6 in measuring devices, clock hands and preferably the double scales ( 16 , 18 ) of daughter compasses.
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