DE2649270C2

DE2649270C2 - Anordnung zum Justieren eines Richtungswertgebers einer Navigationsanlage

Info

Publication number: DE2649270C2
Application number: DE19762649270
Authority: DE
Inventors: Achim Dr. 8432 Beilngries Brix; Diether 8070 Ingolstadt Friedl; Erhard 8547 Greding Hoss
Original assignee: Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesministerium der Verteidigung
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE2649270A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum justieren eines Kichiungswerigcbcrs einer Navigationsanlage eines Fahrzeuges, bei der außerhalb des Fahrzeuges der Winkel zwischen der Vorausrichtung und einer geographisch definierten Bezugslinie gemessen und der Richtungswcrigcber auf diesen Winkel (Einstellwinkcl) cinjusticri wird.

Diese Anordnung ist durch die OS 2 42 506 bekanntgeworden.

Dieses Prinzip gehl auch hervor aus der OS 23 08 251 und der OS 25 30 523.

Alle drei Anordnungen beziehen in die jeweilige Messung cine Fahrzeugachse und zwar die geometrischc Mittellinie des zu vermessenden Fahrzeugs mit ein, da bei einigen Fahrzeugarten diese Fahrzeugachse auch die Fahrlängsachse darstellt. Unter der Fahrlängsachse ist der Kurs zu verstehen, welchen das Fahrzeug verfolgt. Die Bezeichnung »Fahrlängsachse« ist der genauere Ausdruck für »Fahrachse«, welcher in den Früher eingereichten Unterlagen verwandt wurde. Im folgenden wird stall »Fahraehse« also die Bezeichnung »Fahrlängsachse« benutzt.

Diese bekannten Meßanordnungen zur Justierung von Navigationsgerät, welche diese geometrische Achse des Fahrzeuges mit einbeziehen, sind fflr Kettenfahrzeuge ungeeignet, da bei dieser Art von Fahrzeugen wegen ihres Herstellungsprozesses zwischen der Fahrzeugachse und der Fahrlängsachse ein Winkel auftreten kann, welcher als Schiebewinkel bezeichnet wird.

Aufgrund dieser baulichen Besonderheiten müssen bislang die zur Justierung erforderlichen Korrekturwerte durch zeit-, personal- und arbeitsaufwendige Justierfahrten ermittelt werden. Es ist dazu notwendig, daß das Kettenfahrzeug eine ca. 10 km lange Strecke, deren Anfangs- und Endpunkte geometrisch genau vermessen ist, durchfährt, wobei eine sehr genaue Steuerung des Kettenfahrzeuges erforderlich ist. Die vermessene Strecke ist im allgemeinen zweimal in jeder Richtung zu durchfahren, wodurch insgesamt zur Justierung der richtungsgebenden Baugruppen 40 km Fahrt notwendig sind. Nach jedem Aus- und Einbau, aufgrund von Wartungsarbeiten und dergleichen, ist diese Prozedur zu wiederholen. Ferner muß das Kettenfahrzeug zur Meßeinrichtung gebracht werden, da diese aufgrund des großen Platzbedarfs nicht an jedem beliebigen Ort aufgebaut werden kann. Da Kettenfahrzeuge nicht auf gewöhnlichen Landstraßen zugelassen sind, muß die

z'i Meßeinrichtung stets au/einem außerhalb der normalen Verkehrswege liegenden Fahrweg vorgenommen werden. Nachteilig ist außerdem die Fehierbilan/. dieses bekannten Jusiicrverfahrcns, in die Kettenschlupf, die begrenzten Nordbestirnmungs-Genauigkeit eines fah-

Mi renden Fahrzeugs und die Stabilität (z. B. Kurskreiscldrift) der Kreiselanlage eingehen. Da die so ermittelten Justierwerte deshalb häufig so ungenau ausfallen, daß sie zum Justieren nicht brauchbar sind, müssen die Justierfahrien ofi wiederholt werden, was wiederum

f, neue Kosten verursacht. Ein weiterer Nachteil dieser langwierigen Messung besteht darin, daß das Kettenfahrzeug für längere Zeil nicht einsatzbereit ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung zu schaffen, welche die Fahrlängsachse des Kettenfahrzeuges in die Messung mit einbeziehl, einfach und ortunabhängig aufgebaut werden kann, aus handelsüblichen Meßgeräten besteht, die aufwendige Juslierfahrten überflüssig macht und die Genauigkeit der Justierung erhöht.

4Ί Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs bezeichneten Anordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Anwendung auf ein Kettenfahrzeug, bei tiem Kettenführungsrollen tragende Schwingarme in mit einer Anlenkfläche versehenen Lagerbuchse ange-

•jd lenkt sind, zur meßtechnischen Erfassung der Vorausrichtung des Kettenfahrzeuges in Fahrt (Fahrlängsachse) ein Spiegelträger mit flächenhaften Auflagen an den Anlenkflächen flächenparallel, lösbar befestigt ist, und daß ein Theodolit mit Autokollimationseinrichtung

'Λ unter Ausmessen der Spiegelnormalen als Maß für die Vorausrichtung zu mittelbaren Bestimmung des Einstellwinkels vorgesehen ist.

Die Meßanordnung hat den Vorteil, daß zum Justieren eines Richtungswertgebers einer Navigations-

hi> anlage bei Kettenfahrzeugen von der Fahrlängsachse ausgegangen werden kann.

Durch die Meßanordnung kann die Justierung an jedem beliebigen Ort vorgenommen werden. Das Fahrzeug braucht hierzu weder bewegt zu werden noch

bi in die Meßeinrichtung einzufahren.

Die Justierfahrten von I Okm Länge können daher entfallen, was zu erheblichen Einsparungen an Zeit und Personal führt und das Kettenfahrzeug schnell wieder

einsatzbereit werden läßt Die Messung kann ortsunabhängig erfolgen. Ferner läßt sich die Meßvorrichtung schnell und mühelos aufbauen. Die Messung geht aus von der Fahrlängsachse des Kettenfahrzeuges und hat somit den Vorteil, daß der Schiebewinkel nicht mehr <> berücksichtigt werden muß und somit die Genauigkeit der Justage erhöht wird. Eine weitere Steigerung der Genauigkeit erfolgt dadurch, daß nur noch der Fehler des nordbestimmendeh Elementes der Kreiselanlage eingeht to

Die Meßanordnung ist einfach aufgebaut und besteht nur aus einem handelsüblichen Theodoliten mit Autokollimationseinrichtung sowie einem einfach herzustellenden und am Kettenfahrzeug anzubringenden Spiegelträger nebst darauf befestigtem Spiegel. Da der ι·> Spiegelträger lösbar am Fahrzeug befestigt ist hat er den Vorteil, daß er jederzeit an jedem mit flächenhaften Auflagen ausgerüstetem Kettenfahrzeug anbringbar ist Das wiederum bringt es mit sich, daß nur wenige Spiegelträger nebst Spiegel benötigt werden. >i>

Als flächenhafte Auflage zum Anbringen des Spiegelträgcrs werden die Anlenkflächen für die die Kettenführungsrollen tragende Schwingarme verwendet

Diese Anlenkflächen, die sich bereits an der Wanne 2^r> befinden, sind vom Hersteller auf einem Frästisch mit höchster Genauigkeit so bearbeitet, daß ihre Oberflächen genau parallel zu der Fahrlängsachse des Kettenfahrzeugs stehen. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß der Spiegclträger in einwandfrei- m em mechanischem Kontakt mit der Auflagefläche zu stehen braucht, damit auch der Oberflächenspiegel mU seiner Oberfläche parallel zur Fahrlängsachse steht. Die Anpreßkrafi ist nur nach oben zu begrenzen, um seine Durchbiegung zu verhindern. Zum Aufbringen dieser r» Anpreßkraft wird eine einfach aufgebaute Gewindespindel mit Rutschkupplung verwandt, wobei letztere die Begrenzung der Kraft gewährleistet. Weitere Meßgeräte sind nicht erforderlich, eigens für die Mcßanorc'iung benötigte komplizierte Meßgeräte m brauchen nicht hergestellt zu werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben, wobei gleiche Teile gleiche Bczugszcichcn erhalten. Es zeigt r,

F i g. t eine Skizze des Meßauft?aues,

F i g. 2 eine schematische Spiegelhalter-Draufsicht,

Fig.3 ein (Rutschkupplung-)Detail des Spiegelhalters.

In F i g. 1 ist der f/.eßaufbau skizziert. Darin ist das -,0 Fahrzeug als Rechteck schematisiert und seine Fahrlängsachse Fgestrichell eingezeichnet. Die Richtung zu Geographisch-Nord vom Fahrzeug aus gesehen ist ebenfalls gestrichelt eingezeichnet und mit N_gco bezeichnet, die mit der Fahrlängsachse F den Winkel α « einschließt, den es vor allem zu bestimmen gilt.

Als äußere Fläche am Fahrzeug, die die Fahrlängsachse F beinhaltet, wurden die bearbeiteten Flächen der Wanne des Kettenfahrzeuges gefunden, an die die Führungsrollen der Ketten über Schwingarme ange- ω flanscht sind. Die Fahrtrichtung von Kettenfahrzeugen wird nämlich durch die Laufketten und deren Führungsrollen festgelegt. Außerdem beträgt der maximal zulässige Fertigungsfehler für diese bearbeiteten Flächen 0,23' = 0,O7- (d.h. 0,23 Minuten = 0,07 Strich, bi wobei 60 Minuten 1 Grad und 6400 Strich 360 Grad sind).

Daher besteht der erste Meßschritt darin, an diese .bearbeiteten Flächen einen Spiegel 11 (mittels Spiegelträger 14) mit definierter Kraft P anzupressen. Dadurch wird erreicht, daß die Fahrlängsachse Fdurch die in der Autokollimationsrichtung A liegende Spiegelnormale repräsentiert ist (wenn auch um einen festen Winkel, vorzugsweise 90 Grad, versetzt), ohne daß zusätzliche, genau zu bearbeitende Haltevorrichtungen an der Vielzahl der Kelten fahrzeuge erforderlich wären. Demgegenüber werden, infolge der Erfindung nur wenige Spiegelträger benötigt Außerdem wird mil Sicherheit immer dieselbe-Spiegelslcllung erreicht bzw. eine Verformungdes Spiegel trägers verhindert

In Fig.2 ist. ein Spiegclträger 14 sdicinatisch dargestellt Strichpunktiert ist die Ebene der bcarbcitcten »Anlenkflächen 13« der Wanne für die Schwingnrme gezeichnet Hierauf aufgesetzt sind einzelne räumlich auseinanderliegendc »Auflagefläche 12«. Die Zahl der Auflageflächen 12 ist nicht vorgesehrieben und richtet sich u.a. nach den Gegebenheiten des Kcticnfahrzeuges, sie beträgt aber vorzugsweise drei, die in Form eines Dreieckes angeordnet tind. Untereinander sind die Auflageflächen 12 durch Verbindungsstelle des Spiegelträgers 14 miteinander verbunden.

Vorzugsweise ist der Spiegclträger 14 aus Vierkant rohr und als dreistrahliger Stern ausgebildet. Der Spielt 11 ist im Endpunkt des einen Strahles befestigt Vorzugsweise liegt der Spiegel 11 auf oder in der Nähe der Normalen zu einer der Auflageflächen 12. Um den dritten Strahl anpressen zu können, ist an der Wanne des Kettenfahrzeuges ein zusätzlicher Nocken angebracht, der mit den Anlenkflächen 13 in einer l-benc liegt und zusammen mit ihnen bearbeitet wird. Die beiden anderen Arme des dreistrahligcn Sternes liegen auf je einer Anlcnkfläche 13 für die Schwenkarnie iiuf. Die Form der Vorrichtung muß sich aber nach den jeweiligen Gegebenheiten bei den verschiedenen Kettenfahrzeugen richten.

Die genaue Definition der Anpreßkrafi P erfolgi dadurch, daß der Spiegelträger 14 bzw. sein« Vcrbindungsstege mittels einer Gewindespindel mit einstellbarer Rutschkupplung F i g. 3 gegen einen geeigneten Stützten bzw. -winkel (/_ B. Stoßdämpfer, Federbeine) an der Wanne des Kettenfahrzeuges abgestützt wird.

In der Seitenansicht Fig.3 ist eine- beispielhafte Ausführung einer Gewindespindel 1 mit Kutschkupplung gezeigt. Die Rutschkupplung besteht aus einer unteren Scheibe 2 und einer oberen Scheibe 3. Die untere Scheibe 2 ist an der Gewindespindel 1 befestigt und trägt nach oben hin einen Gewindebolzen 4. Mit der oberen Scheibe 3 fest verbunden ist eine Mutter 5 (oder diese obere Scheibe 3 ist als Rändelscheibe ausgebildet). Die obere Scheibe 3 weist innen eine glatte Bohrung auf und ist auf den Gewindebolzen 4 axial verschieübar auTg-isteckt. Zusätzlich aufgesteckt ist eine Spiralfeder 6. Die obere Scheibe 3 wird mittels der weiteren Mutter 7 (über die Spiralfeder 6) gegen die untore Scheibe 2 gepreßt. Wenn die Mutter 5 gedreht wird, so wird über die obere Scheibe 3 die untere Scheibe 2 und damit die Gewindespindel 1 so lange mitgedreht, wie die Reibung (durch Mutter 7 einstellbar) zwischen der oberen Scheibe 3 und der unteren Scheibe 2 für die Übertragung eines bestimmten Drehmomentes ausreicht.

Wenn dieser Wert aber überschritten werden sollte, so rutscht die obere Scheibe 3 gegen die untere Scheibe 2 durch und die Kupplung ist unterbrochen; die Gewindespindel 1 dreht nicht mehr mit.

Die Gewindespindel 1 ist in einem Gewindeloch des

Verbindungssteges, beispielsweise am Ort des die Anpreßkraft P symbolisierenden Pfeiles in Abb.2, geführt. Dieses Gewindeloch liegt bei der bevorzugten sternförmigen Ausbildung des Spicgelträgcrs in dessen Zentrum (Kreuzungspunkt der einzelnen Verbindungs- ■; siege).

Das Gegenlager für die beim Drehen der Gewindespindel I erzeugten Anpreßkraft P bilden Teile des Fahrwerkes, die sich an der Wanne befinden, wie Stoßdämpfer. Federbeine. Gegen diese, schcmalisch mit in 8 gezeichneten Masse, stützt sich der Gewindebolzen 4 üb. Im übrigen richtet sich aber die Auswahl des richtigen Abstüt/.tcilcs nach den Gegebenheiten des Kettenfahrzeuges.

Die Auflageflächen 12 des Spicgelträgcrs 14 werden r> auf einer Tuschicrplatle auf Ebenheit und Flucht geprüft.

Der Spiegel 11, ein Obcrflächenspiegcl, selber ist auf liciii Spiegclirägcr !4 justierbar angebracht. Bevorzug». ist die Anordnung in der Nähe einer Auflagefläche 12 _>n b/w. auf der Normalen einer der Auflagcnflächen 12. Durch diese Anordnung würde sich eine eventuelle Verformung des an sich steif auszubildenden Spicgclträger\ 14 nur minimal auf den Spiegel auswirken können.

In I ig. 2 ist eine derartige Lage des Spiegels Sp r. gezeichnet. Die Justiervorrichtung für den Spiegel ist lediglich schematisch angedeutet durch drei Justierschrauben 9. die auf einem Kreis 10 (Schnitt A-B) liefen und den Spiegel in bekannter Weise ncigbar halten b/w. in einer nicht gezeichneten Halterung auszurichten gestalten. Der Spiegel auf dem Spiegclträgcr muß nämlich auf einer Tuschicrplatte mit Hilfe eines Autokollimator und eines Kontrollspicgcls absolut parallel zu den Auflagcflächen des Spiegelträgers justiert werden (Parallelität <0,l Strich).

Wenn der Spiegel 11 mit definierter Kraft Pan die Anlcnkflachcn 13 angepreßt ist, läßt sich sodann der Winkel zwischen der Spicgelnormalen A und der Nordriclitting A/_A.^,inAulokollimation vermessen.

Die in gebräuchlicher Technik auszuführende Vermessung wird anhand der Fig. I erläutert: B ist eine liiiMslinic > 100 Meiern Länge, deren Winkel ö zur geometrischen Nordrichiung N_1x,, bekannt ist (Richluiig.sfehler <0,2 Strich). Wird nun ein Theodolit mii Aiiiokollimationscinrichtung über dem Meßpunkt Mp abgestellt und in AuiokoHimation mit dem Spiegel 14 gebracht, so kann in bekannter Weise der Winkel zum /iclpunki Vermittelt werden. Der (an sich im Fahrzeug) gesuchte Winkel λ ergibt sich zu n. = <5 — [γ + 90°).

Messungen in Aulokollimation mit einem Thcodoli- 5< > ten werden biv hinreichender Genauigkeit dadurch erreicht, daß ein Ring mit Fadenkreuz auf das Objektiv des Theodoliten aufgesteckt ist und bei der Messung durch /.ielung auf den Spiegel am Fahrzeug das reflektierte Bild des Fadenkreuzes mit dem Theodolitenfadenkreuz in Deckung gebracht wird.

Auf den außerhalb des Fahrzeuges ermittelten Winkel η. muli schließlich die Halterung der Kreiselanlage im Innern des Fahrzeuges ausgerichtet werden, so daß die Fahrtrichtungsanzeige der Navigalionsanlage denselben, außerhalb des Fahrzeuges ermittelten Winkelwerl anzcigt-

Bcispiclsweise läßt sich in bekannter Weise die als Grundplatte ausgebildete Halterung der Kreiselanlage nach Lösen von Befestigungsschrauben mittels eines für &s diesen Zweck eingebauten Gewindespindel-Triebes gegenüber dem Fahrzeug schwenken, wobei sich die Ziffern der Fahrtrichlungs-Anzeige entsprechend dem Schwcnkwinkel korrigieren. Nach dem Anziehen der Befestigungsschrauben ist dann diese fahrtrichtungsidcntische Stellung der Halterung bzw. des Riehiungswuigcbers fixiert. Da es sich um eine Nullpunktjustierung des Richtungswerlgebers handelt, kommt neben einer

0. a. mechanischen Justierung — Verschiebung bzw. Schwenkung zweier beweglicher Teile eines Wertcgebcrs (z. B. mit der Grundplatte verbundenen Stator gegen Rotor eines Drehmelders) — auch eine Nullpunktskorreklur des elektrischen Meßwert-Signals selbst in Betracht, wie Potential-Verschiebung einer elektrischen Analog-Signal-Spannung.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Winkel λ ist maximal nur mil einem Fehler von < I
bchaftcl. Der Gesamlfchler setzt sich aus folgenden maximalen F.inzelfehlcrn zusammen:

1. Bearbeitungsfelder der Anlcnkflachcn

für Sehwingarmc an der Panzerwanne ca. 0.1

2. Richtungsfehlcr der Basislinie fl ca. 0,2 '

3. Justierfchler zwischen Spiegel 5p

und Auflagcflächen ca. 0,1

4. Reproduzierbarkeit der Anpressung des
Spiegclträgers an die Anlcnkflachcn

der Wanne des Kettenfahrzeuges ca. 0,4 -

Gcsamtfchler ca. 0.8

Son?·? wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Genauigkeit der Justierung der Krciselanlagc gesteigert, weil nur noch die Fehler der Nordbestimmung und der Fehler der Justiervorrichtung in die Fehlcrbilanz eingehen. Der Fehler der Justiervorrichtung ist aber erheblich kleiner als der aufgrund der Instabilität der Richtungsreferenz der Krcisclanlagc auftretende Fehler.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Kosteneinsparung durch Wegfall der Justierfahrten. Eine herkömmliche justierung erfordert mindestens zwei Betriebsstunden des Kettenfahrzeuges ohne An- und Abtransport zur Meßstrecke. Die Kosten der bei den Fahrten notwendigen Begleilfahrzeuge und dessen Personals entfallen ebenfalls, da für die Justierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Mann ausreichend sind, die angelernt werden können.

Bezugszeichenliste

1 Gewindespindel

2 untere Scheibe

3 obere Scheibe

4 Gewindebolzen

5 große Mutter

6 Spiralfeder

7 kleine Mutter

8 Masse

9 Justierschraube

10 Kreis, auf welchem die Justierschrauben angeordnet sind

11 Oberflächenspiegel

12 Auflagefläche

13 Anlenkfläche

14 Spiegelträger
P Anpreßkraft

A/yeoGeographische Nordrichtung
F Fahrlängsachse

Z Zielpunkt

A Autokollimationsrichtung, Spiegelnormale

B Basislinic Mp Meßpunkl

/χ [Anstellwinkel Λ Winkel }» Winkel zwischen A und B

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Justieren eines Richtungswertgebers einer Navigationsanlage eines Fahrzeuges, bei der außerhalb des Fahrzeuges der Winkel zwischen der Vorausrichtung und einer geographisch definierten Bezugslinie gemessen und der Richtungswertgeber auf diesen Winkel (Einstellwinkel) einjustiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf ein Kettenfahrzeug, bei dem Kettenführungsrollen tragende Schwingärme in mit einer Anlenkfläche (13) versehenen Lagerbuchse angelenkt sind, zur meßtechnischen Erfassung der Vorausrichtung des.Kettenfahrzeuges in Fahrt (Fahrlängsachse) (F) an Spiegelträger (14) mit flächenhaften Auflagen (12) an den Anlenkflächen (13) flächenpaqitKl, lösbar befestigt ist, und daß ein Theodolit mil Autökoüimationseinrichtung unter Ausmessen der Spiegelnormalen (A) als Maß für die Vorausrichtung zur mittelbaren Bestimmung des Einstellwinkels (α) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Spiegcltcäger befindliche Spiegel (II) justierbar angebracht ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelträgcr (14) aus mindestens 3 Armen besteht, welche in einem Krcu/.ungspunkt η Form eines Sternes zusammengebaut sind, und an deren freien Enden sich jeweils die flächenhafte Auflage (12) befindet, wobei zwei an Anlcnkflächen (13) und cine air' einem zusätzlich am Kettenfahrzeug angebrachten Nocken, dessen Auflagefläche in der gleichen Ebene mit der Anlenkfläche (13) liegt, befestigt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Kreuzungspunkt eine Gewindespindel (1) mit einer Rutschkupplung bestehend aus einer unteren Scheibe (2), einer oberen Scheibe (3) und einem Gewindebolzen (4) befindet.