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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängevorrichtung für drehende
Vorrichtungen, wie zum Beispiel Antennen, die für Drehung mit einem an einem
Rahmen befestigten Schaft verbunden werden kann, der sich durch
eine kraftbetätigte
Platte oder eine artgleiche Antennenbefestigung erstreckt und der über die
Antennenbefestigung hinaus ein freies Ende hat, das in einem ortsfesten
Teil angebracht ist, der zu begrenzter Bewegung in der Lage ist,
erzeugt durch unzureichende Koaxialität zwischen der Antennenbefestigung
und dem Schaft, für die
eine Winkelübersetzungsvorrichtung
angeordnet ist.
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Stand der
Technik
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Von
der am Rahmen befestigten drehbaren Antenne werden Signale zu einer
ortsfesten Vorrichtung für
Signalverarbeitung und Signalbewertung übertragen. Zum Beispiel bei
Radarantennen ist die Rotationswinkelposition der Antenne relevant
für die Bewertung
der Signale. Die Übertragung
erfolgt über einen
Sender, ein Drehteil, das theoretisch koaxial zu der Drehachse der
Antenne ist, zu einer ortsfesten Vorrichtung zum Verarbeiten der
Signale. Daher ist bei solchen Antennen wenigstens eine Winkelumsetzungsvorrichtung
mit einem der Drehteile der Antenne verbunden.
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Der
Stand der Technik des Aufhängens
des Drehteiles ist ungenau aufgrund des Umstandes, dass es in der
Praxis sehr schwierig ist, den Schaft des Drehteiles koaxial zu
dem Antennenschaft zu befestigen, so dass die Winkelumsetzungsvorrichtung richtige
Informationen zu der Drehwinkelposition der Antenne bereitstellt.
Es wird stets ein gewisser Exzentrizitätsfehler und Neigungsfehler
zwischen dem Antennenschaft und der Befestigung des Schaftes vorliegen,
was Fehler in der Winkelumsetzung verursacht.
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Aus
EP-A-0 429 170 ist ein Antriebskopf für einen Rotationsscanner bekannt.
Der Antriebskopf umfasst einen ersten Antriebsschaft, dessen eines Ende
für Drehung
desselben mit einer Rotationsscanner-Plattform verbunden werden
kann. Eine erste Win kelkontaktlager-Vorrichtung wird für drehbare Abstützung des
ersten Antriebsschaftes bereitgestellt. Weiterhin umfasst der Antriebskopf
Absetzvorrichtungen, die den Schaft axial verlagern.
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US-A-1
350 011 beschreibt eine elastische Kupplungsscheibe, die mit Umfangskerben
für Kupplungsteile
versehen ist. Die Scheibe ist mit einer Verbindung versehen, so
dass ihre Kupplung ohne Öl
arbeiten kann, auch wenn sie unter schweren Lasten betrieben wird.
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Wenn
das ortsfeste Teil starr mit dem Rahmen verbunden wird, werden Kräfte entstehen,
die eine große
Beanspruchung für
die in der Antennenaufhängung
enthaltenen Komponenten darstellen. Dies führt zu einer kurzen Lebensdauer,
zu kurzen Wartungsintervallen und zu hohen Kosten für Instandsetzung
und Ersatzteile.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der oben
genannten Unzulänglichkeit
in Verbindung mit der Winkelumsetzung von Aufhängevorrichtungen des Standes
der Technik für drehbare
Vorrichtungen und in dem Erzielen äußerst großer Genauigkeit in der Winkelwiederholung,
die zum Beispiel für
moderne Radarsysteme notwendig ist, und um den Kostenaufwand für Instandsetzung, Instandhaltung
und Wartung sowie für
Ersatzteile gering zu halten.
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Gemäß der Erfindung
wird dieses Ziel durch eine Aufhängevorrichtung
zum Aufhängen
von drehbaren Vorrichtungen, wie zum Beispiel Antennen, in einem
Rahmen 1 erzielt, welche umfasst: eine kraftbetätigte Scheibe
(6) oder eine artgleiche Antennenbefestigung (11),
die mit der Antenne oder der drehbaren Vorrichtung verbunden werden
kann, ein ortsfestes Teil (8), einen Schaft (5),
der sich durch die kraftbetätigte
Platte (6) oder die artgleiche Antennenbefestigung (11)
erstreckt und der über
die Antennenbefestigung (11) hinaus ein freies Ende hat,
das in dem ortsfesten Teil (8) angebracht ist, wobei der Schaft
(5) zu begrenzter Bewegung in der X-Richtung und der Y-Richtung,
erzeugt durch unzureichende Koaxialität zwischen der kraftbetätigten Scheibe
(6) oder der artgleichen Antennenbefestigung (11)
und dem Schaft (5), in der Lage ist, und eine Winkelumsetzungsvorrichtung
(4), die mit dem Schaft (5) verbunden ist. Weiterhin
umfasst die Aufhängevorrichtung
einen Verbinder (10), der in Bezug auf Drehen um den Schaft
(5) drehstarr ist und der angrenzend an den Schaft (5)
oder um diesen herum angeordnet ist. Der Verbinder (10)
ist in der X-Richtung verlagerbar an dem ortsfesten Teil (8)
befestigt und in der Y-Richtung verlagerbar an dem Rahmen (1)
fixierbar, oder, als Alternative dazu, ist der Verbinder (10)
in der X-Richtung verlagerbar an dem Schaft (5) befestigt
und in der Y-Richtung verlagerbar an der kraftbetätigten Scheibe
(6) oder der artgleichen Antennenbefestigung (11)
befestigt, wobei der Verbinder (10) Kraftkomponenten, die
aufgrund der unzureichenden Koaxialität entstanden sind, nur zur
Verschiebung in der X-Richtung oder der Y-Richtung in einer Ebene senkrecht
zu dem Schaft (5) lenkt.
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Weitere
Entwicklungen der Erfindung sind aus den Merkmalen, die in den abhängigen Patentansprüchen genannt
werden, erkennbar.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die
anhängenden
Zeichnungen veranschaulicht werden.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine Seitenansicht des Standes der Technik.
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2 ist
eine Unteransicht des Standes der Technik.
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3 ist
eine schematische Darstellung einer Aufhängevorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorlegenden Erfindung.
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4 ist
eine Unteransicht des bevorzugten Ausführungsbeispieles.
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5 ist
eine perspektivische Darstellung eines Verbinders.
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6 veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispieles
gemäß den 3 und 4.
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9 veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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10 veranschaulicht
eine Variante des Ausführungsbeispieles
in 9.
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11 zeigt
eine weitere Variante des Ausführungsbeispieles
in 9.
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12 zeigt
eine weitere Variante des Ausführungsbeispieles
in 9; und
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13 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Eine
Aufhängevorrichtung
des Standes der Technik für
eine drehbare Antenne umfasst einen Rahmen 1, in dem die
Antenne 2 drehbar befestigt ist. Von der Antenne werden
Signale über
einen Sender, ein Drehteil 3, das theoretisch koaxial zu
der Drehachse der Antenne ist, zu einer ortsfesten Anlage (nicht
gezeigt) übertragen,
um die Signale zu verarbeiten. Die Drehwinkelposition der Antenne
wird mittels einer Winkelumsetzungsvorrichtung 4 gelesen,
welche an dem Drehteil 3 befestigt ist.
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Das
Drehteil 3 ist in ein drehendes Teil und ein ortsfestes
Teil unterteilt. Das drehende Teil umfasst einen Schaft 5,
der nicht drehbar mit der Antenne 2 verbunden ist und ein
Kabel C zu der Antenne 2 und zu der ortsfesten Anlage und
eine kraftbetätigte Scheibe 6 zum
Drehen des Schaftes 5 des Drehteiles 3 umfasst.
Die kraftbetätigte
Scheibe 6 ist an ihrem Umfang mittels eines Drehlagers 7 in
dem Rahmen 1 befestigt, und der Schaft 5 des Drehteiles 3 ist
dauerhaft mit der Scheibe 6 verbunden. Das ortsfeste Teil umfasst
ein Gehäuse 8 für eine Anordnung
der Übertragung
von Signalen zu der ortsfesten Anlage und für drehende Befestigung des
unteren Endes des Schaftes, siehe das Lager 8'. Die Winkelumsetzungsvorrichtung 4 ist
ortsfest mit dem Gehäuse 8 verbunden
und greift mittels eines Zahnrades 9 in den Schaft 5 des
Drehteiles 3 ein.
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Der
Schaft 5 des Drehteiles 3 soll orthogonal zu einer
X-Y-Ebene sein. Wie weiter oben erwähnt wurde, wird in der Praxis
jedoch ein gewisser Exzentrizitätsfehler
und Neigungsfehler zwischen dem Schaft 5 des Drehteiles 3 und
der Mittelachse der Scheibe 6 vorliegen. Dieser Fehler
bewirkt, dass sich der Schaft 5 des Drehteiles 3 nicht
perfekt um die Mittelachse der Scheibe 6 dreht. Da der
Schaft 5 dauerhaft mit der Scheibe verbunden ist, wird
sich das untere Ende des Schaftes 5 anstelle dessen in
einem Kreis um die Mittelachse der Scheibe 6 bewegen. Das
Gehäuse 8 ist
mittels einer Strebe 15 mit dem Rahmen 1 verbunden,
siehe die 1 und 2, was jedoch
Bewegungen, erzeugt durch den Exzentrizitätsfehler und Neigungsfehler,
des Gehäuses 8 um
die Strebenbefestigung ermöglicht,
siehe 2. Diese Bewegung bewirkt, dass die Winkelumsetzungsvorrichtung
zyklisch falsche Informationen zu der Drehwinkelposition der Antenne 2 liefert.
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Gemäß der Erfindung
wird anstelle der Strebe 15 ein Verbinder 10,
der in der X-Richtung
verlagerbar an dem Gehäuse 8 befestigt
ist und in der Y-Richtung verlagerbar an dem Rahmen 1 befestigt ist
und der drehstarr in Bezug auf die Drehung um den Antennenschaft 5 ist,
angrenzend an oder um das Drehteil 3 herum angeordnet.
Die X-Y-Richtungen
sind senkrecht zueinander und zu dem Antennenschaft 5.
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Infolgedessen
verhindert der Verbinder 10 Drehung des Drehteiles außerhalb
der Mittelachse der Antenne, welches Drehung ist, die Fehler in
der Winkelumsetzung verursacht. Der Verbinder 10 leitet die
von den Kräften
verursachten Bewegungen nur zu Bewegungen in der X-Y-Richtung in
einer Ebene senkrecht zu dem Antennenschaft. Bewegungen in der X-Y-Richtung
beeinträchtigen
die Winkelumsetzung nicht. Die entstehenden Kräfte erhalten einen Austritt,
und die Beanspruchung auf der Aufhängevorrichtung nimmt ab. Somit
ermöglicht
die Erfindung Bewegung nur in der X-Y-Richtung und verhindert Drehverschiebung
des ortsfesten Teiles, so dass Winkelfehler nicht auftreten.
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Der
Verbinder 10 kann ein steifer Ring oder ein polygonales
Umfangsteil sein, d.h. ein Loch zur Aufnahme des Drehteiles 3,
siehe 5, oder ein Abschnitt eines Umfangsteiles, siehe 10 und 12,
oder ein separates Teil, siehe 11.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die verlagerbare Befestigung mittels
Zapfen 12 erzielt, die in Nuten 13 gleiten. Siehe
die 3 und 4. Ein Paar Zapfen 12 sind
diametral gegenüberliegend
an dem Verbinder 10 angeordnet und gleiten in Nuten 13,
die auf dem Gehäuse 8 in
der X-Richtung angeordnet sind, und ein weiteres Paar diametral
gegenüberliegend
angeordneter Zapfen 12, die von dem ersten Paar um neunzig
Grad versetzt sind, gleiten in Nuten 13, die in dem Rahmen 1 in
der Y-Richtung angeordnet sind. Alternativ dazu können die
Zapfen 12 an dem Rahmen 1 beziehungsweise dem
Gehäuse 8 angeordnet sein,
und die Nuten in der X-Y-Richtung an dem Verbinder 10.
Selbstverständlich
können
die Nut-Zapfen-Anordnungen
auch feststehend ausgebildet werden, zum Beispiel werden die Zapfen 12 in
der X-Richtung an dem Verbinder 10 mit entsprechenden Nuten 13 in
dem Rahmen 1 angeordnet, und die Zapfen 12 in
der Y-Richtung werden an dem Gehäuse 8 mit
jeweiligen Nuten 13 in dem Verbinder 10 angeordnet,
oder ein Zapfen 12 wird in der X-Richtung an dem Verbinder 10 angeordnet
und der andere Zapfen 12 wird in der X-Richtung an dem Rahmen 1 angeordnet.
Die Zapfen 12 können
nach oben oder nach unten gerichtet sein, je nachdem, welche Ausführung für eine jeweilige
Konstruktion in Bezug auf die Umgebung am besten geeignet ist. Die
Anzahl der Zapfen 12 mit entsprechenden Nuten 13 ist
nicht auf die in diesem Ausführungsbeispiel
genannte und gezeigte begrenzt.
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Die
Nuten 13 selbst müssen
nicht ohne Spiel sein, solange sich die Antenne 2 nur in
einer Richtung dreht, da sich die Zapfen 12 dann immer
entlang der gleichen Seite der Nut 13 bewegen.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
wird die verlagerbare Befestigung, die im Übrigen kein Spiel aufweist,
durch Anordnen von Linearlagern (nicht gezeigt) zwischen dem Verbinder 10 und
dem Gehäuse 8 in
der X-Richtung und zwischen dem Verbinder 10 und dem Rahmen 1 in
der Y-Richtung bereitgestellt. Dann kann sich die Antenne 2 in
beiden Richtungen drehen, ohne dass Winkelabweichung aufgrund von
Spiel entsteht. Wenigstens ein Lager wird für eine jede Richtung benötigt.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel,
siehe die 5 und 6, können sich
Metallplatten 14, die zwischen dem Verbinder 10 und
dem Gehäuse 8 befestigt
sind, in der X-Richtung durchbiegen (ihr Querumfang liegt in der
X-Richtung), und Metallplatten 14, die analog dazu zwischen
dem Verbinder 10 und dem Rahmen 1 befestigt sind,
können
sich in der Y-Richtung durchbiegen (ihr Querumfang liegt in der Y-Richtung).
Die Metallplatten werden zum Beispiel mittels Schraubverbindungen
oder Nietverbindungen befestigt.
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9 veranschaulicht
ein viertes Ausführungsbeispiel,
in dem der Verbinder 10 mittels eines Paares von schwenkbaren
Verbindungsarmen 16, die orthogonal zu der Verlagerungsrichtung
in der X-Richtung angeordnet sind, an dem Gehäuse 8 befestigt ist,
wobei der Verbinder 10 weiterhin mittels eines Paares von
schwenkbaren Verbindungsarmen 16, die orthogonal zu der
Verlagerungsrichtung in der Y-Richtung angeordnet sind, an dem Rahmen 1 befestigt
ist. Das zweite Paar von Verbindungsarmen 16 ist um neunzig
Grad gegenüber
dem ersten Paar versetzt.
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In
den 10 und 11 weist
der Verbinder 10 eine andere Form als die oben beschriebene auf.
In 10 besteht der Verbinder lediglich aus einem Teil
eines Umfangsteiles und hat die Form eines L, und in 11 besteht
der Verbinder aus einer rechteckigen Platte, jedoch kann der Verbinder
eine beliebige Form aufweisen. Mit solchen Ausführungsformen des Verbinders 10 kann
dieser angebracht werden, ohne dass er über das Gehäuse 8 oder den Schaft 5 geschoben
werden muss, jedoch ist es notwendig, eine größere Materialstärke oder
ein Material mit erhöhter
Steifigkeit zu verwenden, so dass Steifigkeit wie in einem geschlossenen
Ring erzielt wird. Der Verbinder 10 wird mittels eines
Paares schwenkbarer Verbindungsarme 16 an dem Gehäuse 8 befestigt,
wie in 9 gezeigt wird. Darüber hinaus wird der Verbinder 10 mittels
eines Paares von Schwenkarmen 16 an dem Rahmen 1 befestigt,
wie in 9 gezeigt wird.
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12 ist
eine vereinfachte Variante des Ausführungsbeispieles gemäß 9,
bei der der Verbinder 10 mittels eines Paares von Schwenkarmen 16 unterschiedlicher
Länge,
die orthogonal zu der Verlagerungsrichtung in der X-Richtung angeordnet
sind, an dem Gehäuse 8 befestigt
ist, wobei der Verbinder 10 weiterhin mittels eines Paares schwenkbarer
Verbindungsarme 16, die orthogonal zu der Verlagerungsrichtung in
der Y-Richtung angeordnet sind, an dem Rahmen 1 befestigt
ist. Die Befestigungspunkte für
die Verbindungsarme 16 an dem Verbinder 10 stimmen
so überein,
dass an dem Verbinder 10 lediglich zwei Befestigungspunkte
bereitgestellt werden.
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13 zeigt
einen Verbinder 10 analog zu dem in 10. In
diesem fünften
Ausführungsbeispiel
werden die schwenkbaren Verbindungsarme 16 verwendet, um
den Verbinder 10 mit dem Gehäuse 8 so zu verbinden,
dass der Verbinder 10 in der X-Richtung verlagerbar ist, wie weiter
oben in Verbindung mit 9 erläutert wurde. Weiterhin ist
der Verbinder 10 mittels zweier Nuten 17, die
sich in der Y-Richtung erstrecken, und mit einem Paar Zapfen 12,
die in dem Rahmen angeordnet sind, zusammenwirken, in der Y-Richtung
verlagerbar befestigt. Die Nuten 17 können zueinander ausgerichtet
oder parallel zueinander angeordnet werden oder sie können als
eine einzelne Nut 17 ausgebildet werden. Natürlich können die
Nuten anstelle dessen in dem Rahmen 1 angeordnet werden,
und die Zapfen in dem Verbinder 10. Für den Durchschnittsfachmann
wird erkennbar sein, dass in der X-Richtung eine Zapfen-und-Nut-Anordnung
anstelle der Verbindungsarme 16, ähnlich der Anordnung in der
Y-Richtung, angeordnet werden kann.
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7 veranschaulicht
ein sechstes Ausführungsbeispiel,
bei dem das ortsfeste Teil ortsfest in dem Rahmen 1 befestigt
ist, wobei der Verbinder 10 verlagerbar in der X-Richtung an dem Schaft 5 des Drehteiles 3 befestigt
ist und verlagerbar in der Y-Richtung
an einer kraftbetätigten
Antennenbefestigung 11, welche der Scheibe 6 in
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
entspricht, befestigt ist.
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Der
Schaft 5, der Verbinder 10 und die Antennenbefestigung 11 drehen
sich als eine Einheit, wobei die X-Y-Ebene in Bezug auf den Schaft 5 definiert
wird, das heißt,
die X-Y-Ebene ist nicht ortsfest, sondern dreht sich mit dem Schaft 5.
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Die
Antennenbefestigung 11 oder die Scheibe 6 wird
danach mit einem Spiel zwischen sich selbst und dem Schaft 5 des
Drehteiles 3 angebracht, um anstelle dessen Bewegung des
Schaftes 5 in Bezug auf die Scheibe 6 oder die
Antennenbefestigung 11 in der X-Y-Ebene zu ermöglichen.
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Die
verlagerbare Befestigung in diesem Ausführungsbeispiel kann gemäß einem
der oben beschriebenen Verfahren ausgeführt werden.
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Die
Figuren veranschaulichen eine Winkelumsetzungsvorrichtung 4,
die auf dem Gehäuse 8 angeordnet
und mittels eines Zahnrades 9 mit dem Schaft 5 des
Drehteiles 3 verbunden ist. Die Winkelumsetzung kann auch
mittels einer Lochscheibe durchgeführt werden, die auf dem Schaft 5 des
Drehteiles 3 angeordnet ist, und ein optischer Leser ist
auf dem Gehäuse 8 angeordnet,
um die Lochscheibe, und somit die Drehwinkelposition, zu lesen.
Alternativ dazu kann die Lochscheibe ein elektromagnetisches Lesegerät sein,
wie zum Beispiel ein Drehmelder. Eine Winkelumsetzungsvorrichtung
oder zwei Winkelumsetzungsvorrichtungen 4 kann oder können mittels
eines Zahnrades in den Schaft 5 des Drehteiles 3 eingreifen.
Selbstverständlich
können
auch andere Verfahren verwendet werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf das begrenzt, was oben beschrieben und in
den Zeichnungen gezeigt wird, sondern kann innerhalb des Erfindungsbereiches
der Patentansprüche
verändert
werden.