DE2217684C1

DE2217684C1 - Vorrichtung zur Positionierung und Lagestabilisierung einer beweglich auf einer Unterlage gelagerten trägen Masse

Info

Publication number: DE2217684C1
Application number: DE2217684A
Authority: DE
Inventors: Knud Dipl.-Ing. Overlach
Original assignee: Individual
Current assignee: IBP Pietzsch GmbH
Priority date: 1972-04-13
Filing date: 1972-04-13
Publication date: 1984-03-08
Also published as: FR2489013A1; FR2489013B1; GB1605103A

Description

Da die Reibvverte bei den gängigen Reibpaarungen unabhängig von der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen den beiden Teilen sind, lassen sich mit der Vorrichtung nach der Erfindung durch Regelung der Anpreßkraft als Stellgrößen definierte Kräfte bzw. Momente erzeugen, weiche die Masse unabhängig von Bewegungen der Unterlage in Richtung auf die gewünschte Lage beschleunigen und bei deren Erreichen abbremsen.

Bei bisher üblichen Einrichtungen werden Kräfte oder Momente zwischen bewegten Teilen durch Beschleunigen oder Verzögern von Massen, z. B. der Rotoren von Motoren oder der Ölmassen in einem Ölmotor erzeugt. Dies ist mit einer Zeitverzögerung verbunden, die bei der Erfindung nicht auftreten kann. Die Verzugszeit, die zwischen dem Zeitpunkt der Abgabe des Stellsignals und der Anlage des Reibkissens an der Scheibe vergeht, ist wegen des geringen zu überwindenden Weges und der schnellen Druckfortpflanzung im hydraulischen Druckmittel minimal.

Durch einen Hilfsregelkreis mit der Aufschaltung des Ist-Momentes bzw. des Ist-Druckes bleiben Nichtlinearitäten wie Reibwertschwankungen aufgrund von Temperaturschwankungen ohne Einfluß auf die Regelung des Momentes.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird nur bei Auftreten von Störungen in Betrieb gesetzt, während bei der bekannten Vorrichtung Störungen durch die Koppelung zwischen Unterlage und Masse erzeugt werden, die laufend ausgeregelt werden müssen. Hiermit ist ein ständiger Energieverbrauch der bekannten Vorrichtung verbunden, der bei der vorgenannten Erfindung vermieden ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema einer Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Regelschema mit dem in F i g. 1 dargestellten Regler.

In F i g. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Rohrwaffe 1 bezeichnet, die über Lager 2 und 3 an der nicht gezeigten Wanne eines Gleiskettenfahrzeugs um den Winkel ψ schwenkbar gelagert ist. Jedes Lager hat zwei konzentrische Lagerschalen, von denen eine ständig angetrieben ist, und zwar entgegengesetzt zu der angetriebenen Lagerschale des anderen Lagers. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei einer Schwenkung der Rohrwaffe 1 nur die hydrodynamische Lagerreibung überwunden werden muß. die kleiner als die Grenz- oder Mischreibung im Anlaufgebiet und weitgehend unabhängig von der Schwenkgeschwindigkeit ist. Mit der Schwenkwelle 4 der Rohrwaffe 1 ist ein Bremssattel 5 fest verbunden. Der Bremssattel 5 hat in jedem Schenkel einen Zylinder 6, 7 mit einem darin gelagerten Kolben 8, 9, von denen jeder ein Reibkissen 10,11 betätigen kann. Die Reibkissen 10, 11 wirken auf Bremsscheiben 12, 13, die an der nicht gezeigten Wanne bei 14, 15 drehbar abgestützt sind. Die Bremsscheiben 12,13 sind über ein insgesamt eo mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnetes Kegelradgetriebe von einem insgesamt mit dem Bezugszeichen 17 bezeichneten Antrieb, z. B. einem hydraulischen Antrieb, ständig gegenläufig angetrieben.

Die Reibkissen 10,11 sind zum Aufbringen von definierten Richtmomenten auf die Schwenkwelle 4 der Rohrwaffe 1 durch Druckbeaufschlagung ihrer Kolben 8,9 durch Aufbringen von hydraulischen Drücken p\, pi betätigbar. Diese Betätigung geschieht in Abhängigkeit einer Abweichung der Sollausrichtung der Rohrwaffe 1 mittels der in F i g. 1 mit dem Kasten 20 angedeuteten und in F i g. 2 detaillierter dargestellten Regeleinrichtung. Der Sollwert dieser Regeleinrichtung wird z. B. durch ein optisches Zielerfassungsgerät 21 vorgegeben, das einen Richtwinkel φ_ίο\ι vorgibt. Dieser Richtwinkel (fsoii wird mit dem an der Regelstrecke 26 gemessenen momentanen Richtwinkel q>_at der Rohrwaffe 1 verglichen und daraus die Regelabweichung Δφ gebildet. Δφ stellt eine Eingangsgröße für die Regeleinrichtung 20 dar. Gemäß F i g. 2 wird in einem Baustein 22 der Regeleinrichtung 20 die Geschwindigkeit Δφ der Richtungsabweichung um das Quadrat Δφ¹ gebildet. Die Größen Δφ, Δφ und Δφ² werden in einem Summierglied 23 nach einer vorgegebenen Funktion zur Bildung des Sollmomentes M_soii vereinigt. Dieses Sollmoment ist eine Eingangsgröße für einen Baustein 24, der als zweite Eingangsgröße das im Regelkreis hinter der Stellvorrichtung 25 gemessene Moment M,_s, erhält. Aus M_soii und Mi,, wird die Stellgröße / gebildet, die der Stellvorrichtung 25 zugeführt wird.

Die Stellvorrichtung 25 umfaßt eine Ventilanordnung, welche je nach der Schwenkrichtung der zu erzeugenden Nachführdrehung der Rohrwaffe 1 den Kolben 8 oder 9 des ReiWdssens 10 oder 11 mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt, das von einer Pumpe über ein regelbares Durchflußventil zu dem jeweiligen Kolbenraum im Zylinder 6 bzw. 7 gespeist und über eine Festdrossel zu einem Tank abgeführt wird. Durch Anlegen des betreffenden Reibkissens an die zugehörige Bremsscheibe 12 bzw. 13 wird ein von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe unabhängiges Reaktionsmoment auf die Schwenkwelle 4 der Rohrwaffe 1 übertragen. Dieses Ist-Moment wird mittels einer Kraftmeßdose 27 gemessen und zu dem Baustein 24 (F i g. 2) der Regeleinrichtung (20) zurückgeführt, wo ein neues Stellsignal / gebildet wird. Alternativ kann anstatt des Ist-Momentes M,_s, auch der Ist-Druck p, oder p₂ im Zylinder 6 oder 7 gemessen und nach Bildung der Differenz Ap zur Regeleinrichtung 20 zurückgeführt werden. (In F i g. 1 zusätzlich zur Rückführung des Ist-Momentes Mm dargestellt.)

Durch die Rückführung des Ist-Momentes bzw. -Druckes läßt sich die beispielsweise infolge von Reibwertschwankungen aufgrund von unterschiedlichen Temperaturen nichtlineare Charakteristik der Stellvorrichtung linearisieren. Genauer gesagt wird durch die Druckrückführung allein die Kennlinie der Ventilanordnung linearisiert, während durch die Momentenrückführung zusätzlich Reibwertschwankungen kompensiert werden. Die mit der Vorrichtung nach der Erfindung aufgebrachten Stellmomente sind unabhängig vom Nickwinkel der Unterlage und durch Veränderung des Anpreßdrucks der Reibkissen stufenlos einstellbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2

12, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse (1)

Patentansprüche: in reibungsarmen Lagern (2,3) gelagert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge-

1. Vorrichtung zur Positionierung und Lagestabili- kennzeichnet, daß die träge Masse (1) in zwei Gleitsierung einer in mindestens einem Freiheitsgrad bis 5 lagern (2, 3) mit je zwei konzentrischen Lagerschazu sämtlichen Freiheitsgraden beweglich auf einer len gelagert ist, von denen je eine ständig in Drehung Unterlage gelagerten trägen Masse mit einer Regel- gehalten ist.

einrichtung, die Stellgrößen abgibt, deren Anzahl 15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge-

mit derjenigen der Freiheitsgrade übereinstimmt, kennzeichnet, daß die drehenden Lagerschalen der

dadurch gekennzeichnet, daß jede Stell- io beiden Lager (2,3) gegenläufig angetrieben sind,

größe durch Anpressen von mindestens einem an 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

der trägen Masse (1) angeordneten ersten Teil (10, 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage die

11) gegen mindestens ein an der Unterlage angeord- Wanne eines Gleiskettenfahrzeuges und die träge

netes, relativ zum ersten Teil bewegbares zweites Masse (1) eine Waffe ist.

Teil (12,13) in Form von Reibkräften bzw. -momen- 15

ten erzeugt wird. .

2. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Freiheitsgrad der Masse (1) eine

gesonderte Stellgröße zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positio-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 nierung und Lagestabilisierung einer in mindestens eigekennzeichnet, daß jede Stellgröße einzeln ansteu- nem Freiheitsgrad bis zu sämtlichen Freiheitsgraden beerbar ist. weglich auf einer Unterlage gelagerten trägen Masse

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Regeleinrichtung, die Stellgrößen abgibt, dedadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil eine rot- ren Anzahl mit derjenigen der Freiheitsgrade übereinierende Scheibe (12,13) und das andere Teil ein da- 25 stimmt.

gegen anpreßbares Reibkissen (10,11) ist. Eine derartige Vorrichtung soll beispielsweise zum

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Stabilisieren und Ausrichten einer Rohrwaffe auf ein zeichnet, daß die Scheibe (12, 13) an der Unterlage raumfestes oder bewegtes Ziel eingesetzt werden, wogelagert und ständig angetrieben ist. bei die Rohrwaffe in ihrem Schwerpunkt auf einem

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 30 Gleiskettenfahrzeug gelagert ist. Die Unterlage ist dadadurch gekennzeichnet, daß für jeden Freiheits- bei die Wanne des Gleiskettenfahrzeugs und die träge grad ein Paar gegenläufig angetriebener Scheiben Masse die Rohrwaffe.

(12,13) vorgesehen ist, denen je ein Reibkissen (10, Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der

11) zugeordnet ist, das getrennt von dem anderen zum Ausgleich von Abweichungen von der Sollrichtung

(11,10) betätigbar ist. 35 über einen Richtantrieb Momente auf die Rohrwaffe

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufgebracht werden. Das Reaktionsmoment des Richtdadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße die antriebs stützt sich direkt auf der Wanne ab. Hierdurch Ausrichtung der trägen Masse (1) auf eine vorgege- werden Störbewegungen der Wanne unmittelbar über bene und gegebenenfalls veränderliche Sollrichtung den Richtantrieb auf die Rohrwaffe übertragen, die ausist. 40 kompensiert werden müssen. Solche Störbewegungen

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- sind z. B. die Nickbewegungen der Wanne bei Fahrt des zeichnet, daß die Richtungsabweichung {Αφ) die Ein- Gleiskettenfahrzeugs über unebenen Untergrund,
gangsgröße der Regeleinrichtung (20) darstellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit zeichnet, daß der Regeleinrichtung (20) zusätzlich 45 der unabhängig von den Störbewegungen der Unterladie Geschwindigkeit {Αφ) der Richtungsabweichung ge eine schnelle und genaue Positionierung und Lage- und das von der Geschwindigkeit gebildete Quadrat stabilisierung der Masse möglich ist.

(Αφ²) eingegeben wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch vorgesehen, daß jede Stellgröße durch Anpressen von gekennzeichnet, daß der Regeleinrichtung (20) die 50 mindestens einem an der trägen Masse angeordneten im Regelkreis hinter der Stellvorrichtung (25) ge- ersten Teil gegen mindestens ein an der Unterlage anmessene Stellgröße (M,_st) aufgeschaltet wird, um die geordnetes, relativ zum ersten Teil bewegbares zweites Charakteristik der Stellvorrichtung zu linearisieren. Teil in Form von Reibkräften bzw. -momenten erzeugt

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch wird.

gekennzeichnet, daß der Regeleinrichtung (20) die 55 Die Bewegungsgeschwindigkeit des einen Teils muß

an der Stellvorrichtung (25) gemessenen Anpreß- dabei mindestens so groß sein, wie die Bewegungsge-

drücke (p\ bzw. pi) aufgeschaltet werden. schwindigkeit z. B. der Nickbewegung der Unterlage.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis Zweckmäßig ist das eine Teil eine rotierende Scheibe 11, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Regel- und das andere Teil ein dagegen anpreßbares Reibkiseinrichtung (20) abgegebene Stellsignal Q) einer 60 sen, wobei die Scheibe an der Unterlage gelagert und Stellvorrichtung (25) zugeführt wird, welche einen ständig angetrieben sein kann, während das Reibkissen Betätigungskolben (8,9) des oder der Reibkissen (10, an der Masse befestigt ist ·

11) mit einem hydraulischen Druckmittel beau- Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist

fschlagt, das von einer Pumpe über ein regelbares für jeden Freiheitsgrad ein Paar gegenläufig angetriebe-

Durchflußventil zu dem jeweiligen Kolbenraum (6, 65 ner Scheiben vorgesehen, denen je ein Reibkissen zu-

7) gespeist und über eine Festdrossel zu einem Tank geordnet ist, das getrennt von den anderen Reibkissen

abgeführt wird. betätigbar ist, je nachdem in welcher Richtung die Mas-

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis se nachgeführt werden soll.