DE2166249C3 - Allseitig kippbare Lagerung eines optischen Geräts auf einem Träger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine allseitig kippbare Lagerung eines optischen Gerätes auf einem Träger mittels eines an diesem drehbar gelagerten und durch Antrieb in Umlauf versetzten Läufers, an dem das optische Gerät drehbar gelagert ist.

Bei einer bekannten Lagerung dieser Art erhält der Läufer einen so hohen Drall, daß er als Kreiselläufer wirkend das optische Gerät zu stabilisieren vermag. Dabei ist der Läufer durch ein Wälzlager gleichachsig und nicht kippbar an dem Träger gelagert und hält mittels einer kugeligen Lagerfläche das optische Gerät in einem allseitig kippbaren Zustand. Wenn es gegenüber dem Läufer eine Kippbewegung ausführt, dann tritt dabei an der kugeligen Lagerfläche eine entsprechende Reibung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gerade diese Reibung zu vermeiden. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Läufer, auf dem das optische Gerät gleichachsig mittels eines Wälzlagers gelagert ist, auf einer im Träger gelagerten angetriebenen Welle durch ein an sich bekanntes dynamisch abgestimmtes Federkardangelenk befestigt ist, dessen Kardankörper mit dem Läufer und der Welle durch Federn derart verbunden ist, daß er relativ zur Welle unter Verformung einiger Federn um eine zur Wellenachse senkrechte erste Kardanachse schwenkbar und der Läufer relativ zum Kardankörper unter Verformung anderer Federn um eine zur Läuferachse und zur ersten Kardanachse senkrechte zweite Kardanachse schwenkbar ist.

Derartige dynamisch abgestimmte Federkardangelenke sind an sich bekannt. Sie zeichnen sich dadurch fio aus, daß die durch sie verbundenen Geräteteile eine gegenseitige Kippbewegung ausführen können, ohne daß dieser dabei irgendwelche Kräfte, etwa Reibung oder Federrückstellkräfte, entgegenwirken. Aus diesem Grunde hat man bisher dynamisch abgestimmte Feder- &5 kardangeienke dazu verwendet, einen ringförmigen Kreiselkörper eines Kreiselmeßgeräts auf seiner Antriebswelle anzuordnen.

Ebenso wie bei der oben erläuterten bekannten kippbaren Lagerung eines optischen Geräts auf einem Träger kann auch hier der Läufer einen Kreiselläufer bilden, um das optische Gerät zu stabilisieren.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung erläutert. In dieser ist ein Axialschnitt durch das schematisch angedeutete optische Gerät, den Träger und das Federkardangelenk wiedergegeben.

Der Träger besteht aus einem Stativ, in welchem eine um eine lotrechte Achse A umlaufende Welle 10 gelagert ist Diese Welle wird durch einen Elektromotor mit einer ganz bestimmten Drehzahl angetrieben. Sie ragt in den Innenlaufring 110 eines Kugellagers hinein, dessen Außenlaufring das optische Gerät 12 trägt. Dieses ist nur schematisch angedeutet. Das Kugellager ist gleichachsig zur Welle 10 angeordnet. Der Innenlaufring 110 ist relativ zur Welle i0 um zwei einander schneidende Kardanachsen ßund C kippbar, kann sich aber relativ zur Welle 10 um die Achse A nicht drehen, die durch den Schnittpunkt der beiden Kardanachsen senkrecht zu diesen verläuft.

Der Innenlaufring 110 umgibt einen zweiteiligen Kardankörper, der aus einem oberen topfförmigen Teil 26 und einem in diesen eingeschobenen unteren Teil 25 besteht und einen allseitigen Abstand von der Nabe 16 und dem Innenlaufring 110 einhält. Durch Blattfedern, die nachstehend im einzelnen erläutert werden, sind die drei Bauteile des Federkardangelenks, nämlich die Nabe 16, der Kardankörper 25, 26 und der Innenlaufring 110 so miteinander verbunden, daß der Innenlaufring und der Kardankörper um die Kardanachse B relativ zueinander kippen können, während der Kardankörper und die Nabe 16 um die zweite Kardanachse C relativ zueinander kippen können. Die Kardanachse S liegt in der Zeichenebene und die Kardanachse C steht senkrecht darauf.

Der obere Flansch des Kardankörpers hat radiale, außen offene Schlitze, die in der Zeichenebene liegen. Diese Schlitze nehmen die äußeren Enden von lotrechten Blattfedern 20 auf. Auch der untere Flansch des Kardankörpers hat zwei solche Schlitze. In diesen sind die unteren Enden von Blattfedern 20 eingesteckt und befestigt. Die anderen Enden der beiden Blattfedern liegen an einem Segment 14 an, das am Innerilaufring 110 befestigt ist. Zu diesem Zweck können die lotrechten Blattfedern 20 von einem waagerechten Blattfederstreifen abgekantet sein, der mittels eines Klemmkörpers 15 auf dem Segment 14 befestigt ist, das seinerseits am Innenlaufring 110 fest angebracht ist, z. B. mit Hilfe von Befestigungsmitteln 112.

Die vier Blattfedern 20, die, in der Zeichenebene liegend, den Kardankörper 25, 26 mit dem Innenlaufring 110 verbinden, gestatten eine relative Kippbewegung um die Kardanachse B, sind jedoch unnachgiebig gegenüber Kräften, die den Innenlaufring 110 und den Kardankörper 25, 26 in Richtung der Achse A relativ zueinander zu verschieben suchen.

Auf der Nabe 16 ist durch einen Ring 17 der Mittelteil einer ebenen Blattfeder 38 befestigt. Von diesem Mittelteil gehen vier im Winkelabstand von 90° angeordnete Arme ab, deren äußere Enden am Laufring 110 befestigt sind. Die Feder 38 ist unnachgiebig gegenüber radial wirkenden Kräften, die eine Relativverschiebung zwischen dem Laufring 110 und der Nabe 16 zu bewirken suchen. Jedoch gestattet die Feder 38 die relativen Kippbewegungen der Nabe zum Laufring 110 um die Kardanachsen ßund C.

Die Nabe 16 hat zwei radiale Arme, die in der Richtung der Achse C nach außen ragen und an ihren Enden je zwei Blattfedern tragen, die ähn'ich gestaltet und angeordnet sind wie die Blattfedern 20. Die Enden dieser Blattfedern sind nämlich in außen offenen radialen lotrechten Schlitzen befestigt, die am oberen und unteren Flansch des Kardankörpers 25, 26 vorgesehen sind. Diese Blattfedern liegen in der die Achsen A und C aufnehmerden Ebene. Sie sind unnachgiebig gegenüber Kräften, welche den Kardankörper 25, 26 und die Nabe 16 in Richtung der Achse A relativ zu verschieben suchen. Sie gestauen jedoch eine relative Kippbewegung der Nab·; und des Kardankörpers um die Achse C

Der Kardankörper 25, 26 ist also relativ zur Nabe 16 unter Verformung der nicht dargestellten Federn um die Kardanachse C drehbar, während der Laufring 110 relativ zum Kardankörper 25,26 unter Verformung der Federn 20 um die Kardanachse B drehbar ist. Die speichenähnlich angeordneten Arme der Feder 38 und die lotrechten Blattfedern verhindern daher eine gegenseitige translatorische Bewegung von Kardankörper, Laufring und Nabe.

Bei diesem Kardangelenk suchen die Federn bei niedriger Drehzahl oder im Ruhezustand den Laufring und die Welle in der gleichachsigen Lage zu halten oder sie mit einer gewissen Rückstellkraft in diese zurückzuführen, wenn sie einen Winkel miteinander bilden sollten. Wenn die Drehzahl der Welle 10 und des lnnenlaufringes 110 aber einen bestimmten Wert einhält, auf den die Anordnung dynamisch abgestimmt ist, dann übt der um seine Kardanachse A und B schwingende Kardankörper 25, 26 auf den Laufring 110 und auf die Welle 10 Massenkräfte aus, die das Federrückstellmoment aufheben. Das hat dann zur Folge, daß auf den Laufring 110 keinerlei Kräfte wirken, die seine Umlaufachse zu kippen suchen. Bei geeigneter Abstimmung der Gelenk-Parameter und der Drehzahl (»dynamische Abstimmung«) können also die durch das Gelenk zwischen den dadurch verbundenen Körpern 10 und 110 übertragenen Kippmomente im Idealfall zu Null gemacht werden. In diesem Falle entsteht keine Rückstellkraft bei einer gegenseitigen Kippbewegung der Welle 10 und des Laufringes 110.

Zum Zweck der dynamischen Abstimmung ist der Kardankörper mit einem in Richtung der Achse A verschraubbaren Gewicht 36 versehen. Mit Hilfe dieses Gewichtes kann das Trägheitsmoment des Kardankörpers genau eingestellt werden.

Die Masse des lnnenlaufrings 110 kann so vergrößert werden, daß dieser Innenlaufring als Kreiselläufer wirkt. Er stabilisiert dann in an sich bekannter Weise das optische Gerät 12.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Allseitig kippbare Lagerung eines optischen Gerätes auf einem Träger mittels eines an diesem drehbar gelagerten und durch Antrieb in Umlauf versetzten Läufers, an dem das optische Gerät drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (110), auf dem das optische Gerät (12) gleichachsig mittels eines Wälzlagers ge- ι ο lagert is», auf einer im Träger gelagerten angetriebenen Welle (10) durch ein an sich bekanntes dynamisch abgestimmtes Federkardangelenk befestigt ist. dessen Kardankörper (24) mit dem Läufer (110) und der Welle (10) durch Federn derart verbunden '5 ist, daß er relativ zur Welle unter Verformung einiger Federn (20, 38) um eine zur Wellenachse senkrechte erste Kardanachse (B) schwenkbar und der Läufer (110) relativ zum Kardankörper (24) unter Verformung anderer Federn (20, 38) um eine zur Läuferachse und zur ersten Kardanachse senkrechte zweite Kardanachse (C) schwenkbar ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (110) einen Kreiselläufer bildet.