DE2239594A1

DE2239594A1 - Steuergeraet

Info

Publication number: DE2239594A1
Application number: DE19722239594
Authority: DE
Inventors: Geb Schulze Hannelor Pelweckyj; Peter Pelweckyj
Original assignee: PELWECKYJ PETER 6056 HEUSENSTAMM
Current assignee: PELWECKYJ PETER 6056 HEUSENSTAMM
Priority date: 1972-08-11
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1974-02-28

Description

Steuergerät Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Umwandlung der Koordinaten eines Steuerorgans als Eingangsgrößen in mechanische und/oder elektrische Ausgangsgrößen.
Es sind bereits Steuergeräte bekannt, bei denen die Stellung eines Steuerhebels über ein mechanisches Gestänge einem Wandler zugeführt wird, der diesen Stellungswert in einen anderen Wert, beispielsweise eine elektrische Ladung, einen elektrischen Strom oder einen Druck umwandelt, wobei diese Ausgangsgröße der Stellungseingangsgröße proportional bzw.
eine Funktion der Stellungskoordinaten des Steuerorgans ist. Derartige Geräte finden für viele Fernsteuerprobleme Anwendung.
Ein besonderes Problem wird aufgeworfen, wenn beispielsweise die Werte zweier Koordinatenlinien, beispielsweise eines karthesischen Xoordinatensystems, durch einen einzigen' Steuerhebel dargestellt, auf zwei Wandler übertragen werden sollen, wobei jede Koordinatenlinie ein. besonderer Wandler zugeordnet ist. Die Drehachsen derartiger Wandler liegen üblicherweise in einer Ebene und stehen senkrecht aufeinander. Die Ubertragung der Bewegung eines Steuerhebels auf zwi im rechten Winkel einander zugeordneten Achsen erfolgt dabei durch eine Art Kreuzgelenk. Jede Achse weist as Ende einen halbkreisförmigen Bügel auf, welcher mit einem Mitnehmerschlitz versehen ist, wobei die beiden Bügel übereinander angeordnet sind, derart, daß jeder Bügel eine Drehung von maximal 1800 ausführen kann. Durch die Aussparung, welche durch die kreuzweisc Ubereinanderlagerung der Schlitze der Bügel entsteht ist zur Cbertragung der Drehkraft ein Steuerhebel geführt, welcher mit einem Ende in einem Kugelgelenk gelagert ist und dessen anderes Ende zur manuellen Betätigung dient. Ein derartiges mechanisches System weist jedoch mehrere Nachteile auf. So ist es einmal erforderlich, den Steuerstab in einem besonderen Kugelgelenk zentrisch zu den halbkreisförmigen Schlitzanordnuagen zu lagern und zum anderen besteht zwischen Steuerstab und Schlitz ein gewisses konstruktiv bedingtes Spiel, wodurch sich ein derartiges Steuergerät nicht zur präzisen Ubeftragung von OrtsIunEttionen auf Wandler eignet.
Insbesondere in der Ness-, Steuer- und Regelungstechnik kommt es insbesondere in Verbindung mit elektronischen Einrichtungen darauf an, die Position eines Steuerorgans mechanisch exakt ohne Spiel auf Wandler zu dbertragen, welche eine solche mechanische Eingangsgröße in elektrische Ausgangswerte umwandeln, welche sodann weiterverarbeitet werden können, beispielsweise in einem Steuer- oder Regelkreis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bei den bekannten aufgeführten Geräten zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Steuergerät zur Umwandlung aer Koordinaten eines Steuerorgans als Eingangsgrößen in mechanische und/oder elektrische Ausgangsgrößen für jede Koordinatenlinie oder Koordinatenwinkel mindestens ein mit jeweils einer Drehachse gekoppelter Wandler sich in einem Bezugssystem befindet, in dem mindestens ein erster Wandler ortsfest angeordnet ist, während mindestens ein zweiter Wandler mittels des Steuerorgans um die Drehachse des ersten Wandlers bzw. der ersten Wandler drehbar gelagert ist und die Drehachse des zweiten Wandlers durch das Steuerprgan betätigbar ist. Das Steuerorgan ist nach der Erfindung als nanuell betätigbarer Steuerhebel ausgebildet.
Je nech Mwendungszweck des Steuergerätes kann als Wandler ein Drehkondensator und/ocer ein Drehpotentiometer verwendet werden, dessen Drehachse mit dem Steuerorgan mechanisch verbunden ist, wobei die Stellung-des Steuerorgans im Bezugssystem eine Funktion der am Wandler abgreifbaren elektrischen Größen ist. Das Steuergerät nach der Erfindung lässt sich jedoch mit Wandlern ausrichten, welche eine StellungseingangsgröSe proportional oder gemaß einer vorgegebenen Funktion in Drücke oder Kräfte umwandeln. Solche Wandler sind an sich bekannt. Bei dem Gerät nach der Erfindung lassen sich auch je nach Verwendungszweck für die verschiedenen Koordinatenlinien oder Koordinatenwinkel unterschiedliche Wandlertypen verwenden, so daß beispielsweise für eine Koordinatenlinie der Ausgang in Form einer elektrischen Spannung und der andere in Form eines Druckes einer Kraft oder einer elektrischen Ladung abgreifbar ist. Je nach Verwendungszweck sind alle Kombinationen möglich und es lässt sich die Position des Steuerorgans, die durch den Schnittpunkt zweier Koordinatenlinien festgelegt ist, auf entsprechende Xsndler übertragen, wobei als dritte Größe auch ein Polarwinkel durch DoEehung des Steuerorgans direkt auf einen entsprechenden Wandler gegeben werden kann.
In allen usführungsformen nach der Erfindung ist das Steuerorgan mit allen Wandlern des Steuersystems spielfrei verbunden. Die Drehachsen aller Wandler oder deren gedachte Verlangerungen sind in vorteilhafter Weise zueinander rechtwinklig angeordnet und schneiden sich mit del Verlängerung der Längsachse des Steuerorgans in einem Punkt, Bei einer solchen Zuordnung der Drehachsen der einzelnen Wandler lassen sich die Kräfte, welche erforderlich sind, um aie Änderung der Position des Steuerorgans auf die Wandler zu übertragen, gleich groß ausbilden, so daß eine einfache und ruckfreie manuelle Bedienung des Steuerorgans nach allen Richtungen in einer Ebene ermöglicht wird. Diese Möglichkeit ist insbesondere für Präzisionssteuerprobleme von Vorteil.
Es ist jedoch auch möglich, die Drehachsen einzelner Wandler zueinander unter einem Winkel anzuordnen, der sich von einem rechten Winkel unterscheidet. Hierbei treten jedoch Kraftkomponenten auf, so daE das Steuerorgan bei seiner Ortsveränderung mit unterschiedlichen hichtungskraften beaufschlagt werden musE, die jedoch bezogen auf einen Wandler stets gleich groß sind. Eine solche Möglichkeit nach der Erfindung kann bewusst ausgenutzt werden, wenn bestimmte Richtungsveränderungen des Steuerorgans bevorzugt erfolgen sollen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfidung ist das Gerätegehäuse mit dem obengenannten Bezugssystem identisch.
Zur mechanischen L'opplung der Drehachsen der verschiedenen Wandler mit dem Steuerorgan ist ein Verbindungskörper vorhanden, welcher Flächenteile aufweist, deren Normale untereinander einen rechten Winkel bilden. So ist es beispielsweise möglich, einen flach ausgebildeten Körper, beispielsweise ein Blech genügender Stärke, zu verwenden, dessen Fläche um 90° verwunden ist.
In vorteilhafter Weise weist der Verbindungskörper einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die: Drehachse des ersten mit dem Gehäuse fest verbundenen Wandlers mit dem Verbindungskörper fest verr bunden ist und die Drehachse des zweiten mit dem Verbindungskörper fest verbundenen WandlersElm Verbindungskörper durch Betätigung des Steuerorgans drehbar gelagert ist und die Drehachsen einander rechtwinklig zugeordnet sind.
Bei einer praktischen Ausführung des Steuergerätes nach der Erfindung befindet-sich dieses in einem als Steuerpult ausgebildeten Gehäuse, wobei der Steuerhebel sich durch eine Aussparung erstreckt und am unteren Teil des Steuerhebels zur Abdichtung ein elastischer Bals befestigt ist, der mit der Umrandung der Aussparung des Gehäuses verbunden ist.
Das Steuergerät nach der Erfindung findet bevorzugt zur Steuerung elektronischer Kreise Anwendung, wobei die an den als Drehpotentiometer ausgebildeten Wandlern auftretende von der Stellung des Steuerorgans abhangite Spannung dexs zu steuernden elektronischen Kreisen zugeführt wird. Mit Hilfe dieser elektronischen Kreise wird einem Videosignal eine elektronische Markierung eingeblendet, die auf dem Bildschirm eines Monitors proportional zur Betätigung des Steuerorgans ortsveränderbar ist.
Damit lässt sich eine auf elektronischem Wege erzeugte Markierung, beispielsweise ein Kreuz, ein Dreieck oder ein Punkt, mit Hilfe des Steuerhebels des Steuergerätes auf dem Monitor verändern und einem Bild, welches gleichzeitig auf dem Monitor erscheint, zuordnen. Die Stellungsveränderung des Steuerhebels ergibt eine synchrone und richtungsgleiche Veränderung der flnrkierung. Damit eignet sich das Steuergerät zusammen mit seinem elektronischen und nicht niiher dargestellten Teil als Zeiger und zu Mal kierung bestimmter Bildpunkte.
Ein Äusführungsbeispi 1 der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Hierbei zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf das Steuergerät nach der Erfindung in schematischer Darstellung; Figur 2 einen Aufriss der Darstellung nach Figur 1 und Figur 3 ein Gerätegehuse mit eingebautem Steuergerät im verkleinerten flaßstab.
In Figur 1 ist mit 1 ein Wandler beeichnet der als Drehpotentiometer oder als Drehkondensator su£gèbildet sein kann und welcher eine Drehachse 2 aufweist, die durch des Seitenteil 3 des Verbindungskörpers 4 drehbar geführt ist. Um der Drehachse 2 einen genügenden Halt zu geben, ist diese auch durch das Seitenteil 5 drehbar geführt und mittels einer Mutter 6 und einer Hülse 7 entsprechend gelagert. Der Wandler 1 ist mit dem Seitenteil 3 fect verbanden, so daß die Drehung der achse 2 mit Hilfe des Steuerstabes 8,der durch eine Hilfe mit der Drehachse P fest verbunden ists relativ zum Wandler 1 erfolgen kann Der Wandler 10, welcher ebenfalls als Drehkondensator oder Drehpotentiometer ausgebildet sein kann, ist an einem Flansch 11 befestigt, der mit dem Gehäuse 12 fest verbunden ist. Die Drehachse 13 des Wandlers 10 ist durch den Flansch 11 drehbar gcfiihrt und mit dem Seitenteil 14 des Verbindungskörpers 4 befestigt, beispielsweise mit Hilfe der Schraube 15 verschraubt.
Um dem Verbindungskörper 4 einen festen Halt zu geben, ist eine weitere Achse 16 vorgesehen, die ebenfalls mit einem weiteren Wandler verknüpft sein kann, falls dies erforderlich ist. Diese Drehachse 16 ist in entsprechender Weise wie die Drehachse 13 fest mit dem Seitenteil 17 des Verbindungskörpers 4 verbunden und drehbar durch den Flansch 18 geführt, welcher seinerseits mit dem Gehäuse 12 verschraubt oder in entsprechender Weise befestigt ist.
Durch eine manuelle Betätigung des Steuerstabes 8 in der Zeichenebene nach Figur 2 wird somit die Drehachse 2 spiel frei mitgenommen.
Eine Bewegung des Steuerstabes 8 aus der Zeichenebene nnch Figur 2 heraus bewirkt eine Drehung des Verbindungskörpers 4 um die Diehachse 13 und 16, wodurch sich eine Relativbewegung der Drehachse 13 zum Wandler 10 ergibt, da der Wandler 10 mit dem Flansch 11 fest verbunden ist.
Figur 3 zeigt das Gehäuse 12, in das das Steuergerät eingebaut ist, wobei der Steuerstab 8 durch eine AussParung 19 geführt ist. Das Gehäuse 12 ist in Form eines Steuerpultes ausgebildet und durch eine Bewegung des Steuerstabes 8 können an den Wandlern 1 und 10 Je nach Ausbildung des Wandlers elektrische Spannungen, elektrische Ladungen, Drücke oder Kräfte zur weiteren Verwendung in einem Steuer- oder Regelkreis abgegriffen werden.
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform ist der Steuerstab 8 um seine LRngsaehse drehbar ausgebildet, wobei diese Längsachse gleichzeitig die Drehachse eines weiteren Wandlers darstellt.
Dieser wandler befindet sich in einem solchen Falle unterhalb der Drehachse 2 und ist mit dieser fest verbunden, so daR eine Relativbewegung zwischen der Längsachse des Steuerstabes 8 und diesem Wandler erfolgen kann.
Falls es erforderlich ist, kann der Kopf des Steuerstabes 8 noch zusatzlich als Druckknopfschalter nusgebildet sein.
Das Steuergerät nach der Erfindung ist denkbar einfach ausgeführt, so daß es sich preiswert herstellen lässt.
Die Verbindung des Steuerstabes mit den Drehachsen der Wandler ist vollkommen spielfre, so daß eine äußerst exakte Übertragung der Ortskoordinaten des Steuerstabes 8 über die Drehachsen auf die Wandler erfolgt.

Claims

Patentansprüche

1. Steuergerät zur Umwandlung der Koordinaten eines Steuerorgans als Eingangsgrößen in mechanische und/oder elektrische Ausgangsgrößen, d a d u r c h 6 e k e n n z e i c h n e t, daß für jede Koordinntenlinie oder Koordinatenwinkel mindestens ein mit jeweils einer Drehachse (2,13) gekoppelter Wandler (1,10) sich in einem Bezugssystem befindet, in dem mindestens ein erster Wandler (10) ortsfest angeorndet ist, wahrend mindestens ein zweiter Wandler (1) mittels des Steuerorgans (8) um die Drehachse (13) des ersten Wandlers (10) bzw. der ersten Wandler drehbar gelagert ist und die Drehachse (2) des zweiten Wandlers (1) durch das Steuerorgan (8) betätigbar ist.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Steuerorgan (8) als manuell betätigbarer Steuerhebel ausgebildet ist.

3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,da0 als Wandler (1,10) ein Drehkondensator und/oder Drehpotentiometer vorhanden ist, dessen Drehachse (2 bzw. 13) mit dem Steuerorgan (8) mechanisch verbunden ist wobei die Stellung des Steuerorgans (8) im Bezugssystem eine Funktion der am Wandler (1,10) abgreifbaren elektrischen Größen ist.

4. Steuergerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h'n e t, daß als Wandler ein Weg-Druck-Wtndler und/oder ein Weg-Kraft-Wandler vorhanden ist, dessen Drehachse (2,1 mit dem Steuerorgan (8) mechanisch verbunden ist, wobei die Stellung des Steuerorgans (8) im Bezugssystem eine Funktion der am Wandler abgreifbaren mechanischen Größen ist

5. Steuergerät nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Steuerorgan (8) mit allen Wandlern (1t10) des Steuersystems spielfrei verbunden ist

6. Steuergerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drehachsen (2,13) aller Wandler (1,10) oder deren gedachte Verlängerungen zueinander rechtwinklig angeordnet sind und mit der Verlangerung der Langsuchse des Steuerorgans (8) sich in einem Punkt schneiden.

7. Steuergerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gerätegehäuse (12) mit dem Bezugssystem identisch ist.

8. Steuergerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur mechanischen Kopplung der Drehachsen (2,13) der Wandler (1,10) mit den Steuerorgan (8) ein Verbindungskörper (4) vorhanden ist, welcher Flächenteile (3,5,14,17) aufweist, deren Normale untereinander einen rechten Winkel bilden.

9. Steuergerät nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verbindungskörper (4) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Drehachse (13) des ersten mit dem Gehäuse fest verbundenen Wandlers (10) mit dem' Verbindungskörper (4) fest verbunden ist und die Drehachse (?) des zweiten mit dem Verbindungskörper (4) fest verbundenen Wandlers (1) im Verbindungskörper (4) durch Betätigung des Steuerorgans (8) drehbar gelagert ist und die Drehachsen (2,13) einander rechtwinklig zugeordnet sind.

10. Steuergerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es sich in einem als Steuerpult ausgebildeten Gehäuse (12) befindet, wobei der Steuerhebel (8) sich durch eine Aussparung (19) erstreckt und am unteren Teil des Steuerhebels zur Abdichtung ein elastischer Bil; befestigt ist, der mit der Umrandung der Aussparung verbunden ist.

11. Steuergerät nach Anspruch 1 bis 3 und 6 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine an den Drehpotentiometern auftretende, von der Stellung des Steuerorgans (8) abhängige Spannung zur Steuerung elektronischer Kreise dient, mit deren Hilfe einem Videosignal eine elektronische Markierung einblendbar rist, die auf dem Bildschirm eine6 Monitors proportional zur Betätigung des Steuerorgans ortsveränderbar ist.