EP0552584A1 - Drive for an aiming gun - Google Patents

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EP0552584A1
EP0552584A1 EP92710004A EP92710004A EP0552584A1 EP 0552584 A1 EP0552584 A1 EP 0552584A1 EP 92710004 A EP92710004 A EP 92710004A EP 92710004 A EP92710004 A EP 92710004A EP 0552584 A1 EP0552584 A1 EP 0552584A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotary drive
platform
motor shaft
clutch
hand crank
Prior art date
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Granted
Application number
EP92710004A
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German (de)
French (fr)
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EP0552584B1 (en
Inventor
Bernhard Stehlin
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Moog GmbH
Original Assignee
Moog GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to DE59206238T priority patent/DE59206238D1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A27/00—Gun mountings permitting traversing or elevating movement, e.g. gun carriages
    • F41A27/06—Mechanical systems
    • F41A27/18—Mechanical systems for gun turrets
    • F41A27/20—Drives for turret movements

Definitions

  • the present invention relates to a rotary drive for guns according to the preamble of claim 1.
  • Aiming a weapon is generally understood to mean setting the barrel axis in such a way that the trajectory of the projectile intersects the target.
  • a weapon system consists of an assembly base and a rotatably mounted platform that supports the weapon barrel. Electromotive rotary drives are known for initiating a rotary movement of the platform relative to the assembly base.
  • an electric motor which drives a gear transmission via a drive pinion fastened to its motor shaft.
  • the gearbox drives a sprocket connected to the rotating platform.
  • the platform is operatively connected to the electric motor via the gear transmission for the transmission of rotary movements.
  • Each gear transmission has a physically determined play between two mutually engaging toothed segments. The result of this is that when a torque is introduced on one side of the transmission through the motor shaft, the transmission gear, which is in engagement with the motor shaft, must first be rotated by a certain angle before the rotational movement on the gear, which is to be driven Part is engaged, is transmitted.
  • Rotary drives with a ring motor are also known.
  • the ring-shaped stator of the motor is directly connected to the assembly base, e.g. a vehicle.
  • the rotor of the electric motor is in direct connection with the gun barrel. This provides a practically backlash-free, mechanically decoupled rotary drive.
  • a frictional rotary drive in which a motor, which is mounted on the mounting base, transmits a torque to the rotatable platform via a coupling.
  • the amount of frictional engagement between the coupling elements can be steplessly controlled in order to achieve a regulated turning behavior of the platform.
  • a required mechanical locking and an emergency manual control must be provided as an additional drive unit, regardless of the drive. This in turn increases the number of components required for the device.
  • the present invention is based on the object of specifying a rotary drive which is constructed as simply as possible with few parts and which transmits a rotary movement of the electric motor to the weapon barrel with high accuracy.
  • the shaft of the electric motor is directly connected to the drive part of the rotatable platform without an intermediate gear.
  • the direct positive connection between the drive pinion and the ring gear reduces the play between the shaft of the electric motor and the rotatable platform.
  • the electromotive rotary drive is usually controlled with the help of a closed electronic control circuit.
  • a position sensor is used to record the actual value, which detects the position (azimuth) of the motor shaft.
  • the phase shift is an important parameter of the closed control loop with regard to the bandwidth, the damping properties and its stability. A wide range and good damping properties have a positive influence on the behavior of the control loop during slow straightening and the accuracy of target tracking.
  • the rotary drive according to the invention has good mechanical efficiency and high reliability, since it is made up of fewer components.
  • the required emergency manual control is in direct operative connection with the rotatable platform.
  • the drive pinion is formed by a toothing which is directly molded into the motor shaft and which engages directly in the toothed ring of the platform.
  • the number of components can be further reduced.
  • a phase shift between the motor shaft and the drive pinion is excluded.
  • the rotary drive comprises a tensioning device for the electric motor.
  • the tensioning device By means of the tensioning device, the pinion of the motor shaft is pressed against the toothed ring of the platform with a predetermined pressure, so that the two toothed elements are in positive engagement with one another.
  • the electric motor is pivotally mounted about a holding axis and can be locked via a pull rod connected to the assembly base.
  • This design is a particularly simple, but very resilient structure of the clamping device.
  • the tensioning device comprises a compression spring element clamped between the mounting base and the tension clip.
  • the adjustable spring pressure compensates for the manufacturing tolerances of the ring gear or an eccentric movement of the platform.
  • the rotary drive comprises a clutch device with a clutch excitation coil and two clutch disks.
  • the excitation coil is activated and completely separates the two clutch disks from one another in order to prevent rotary movements of the motor shaft on the external hand crank. This means that there is no danger to the operating personnel.
  • a de-energized state of the excitation coil e.g. In the event of a power failure, the two clutch disks are automatically brought into frictional connection. This eliminates the need to switch to manual mode, which is now required.
  • the clutch device has a self-locking element provided between the clutch discs and the hand crank.
  • the self-locking element locks a torque from the direction of the clutch disc against the housing in order to lock the platform in its position. If, on the other hand, a torque is introduced from the direction of the hand crank, this is transmitted to the rotating platform via the clutch disc and the motor shaft. A feedback of a torque of the platform to the hand crank is prevented in a simple manner by the self-locking element.
  • the rotor 1 of a brushless three-phase servo motor with a motor shaft is rotatably mounted in a motor housing 2.
  • the shaft is mounted on one side in a roller bearing 3 (rotor bearing) and at its other end in a roller bearing 6 with low friction.
  • a plurality of permanent magnets 4 are fastened to the rotor in an approximately central region between the rotor bearing 3 and the roller bearing 6.
  • the stator 5 of the brushless electric motor comprises electric coils through which an electric current flows to generate the rotating magnetic field.
  • the coils are arranged in the areas of the motor housing that lie opposite the permanent magnets.
  • an electrical circuit not shown, is provided, which controls the excitation current flowing through the coils.
  • a toothing 20 In one end of the motor shaft 1, which protrudes from the motor housing, there is a toothing 20 molded.
  • the toothing forms the drive pinion 20, which can be brought into engagement with the drive part 19 of the rotatable platform (not shown).
  • Two holders are formed on one side of the motor housing 2, each of which has a smooth borehole.
  • a holding axis 15 is inserted through these holes, the diameter of which is selected so that the electric motor can be freely pivoted about the holding axis.
  • Fig. 2 shows a front view of the electric motor, whose motor shaft is in engagement with the drive part 19 of the platform, not shown.
  • An extension is formed on the side opposite the holding parts, into which the end of a pull rod 16 can be inserted.
  • a compression spring element 17 At the other end of the pull rod there is a compression spring element 17 which is resiliently clamped between the mounting base and the end of the pull rod.
  • a ring gear 8 is attached to the other end of the motor shaft 1 and rotates with the motor shaft.
  • a position sensor 7 for detecting the rotary movement of the motor shaft.
  • the output signal is supplied as the actual value of the electrical circuit (not shown) for controlling the rotating field.
  • the ring gear 8 is in engagement with a conical toothed pinion 9, which has an axis of rotation oriented transversely to the motor axis.
  • the tapered pinion 9 is connected to a first clutch disc 10 via the axis of rotation.
  • a clutch excitation coil 12 is positively inserted between the motor housing and a second clutch disk 11.
  • the second clutch plate 11 is connected via a second axis 21 arranged transversely to the axis of rotation of the motor to a self-locking element 13 (no back element), which is shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • Fig. 3 shows a preferred embodiment of the self-locking element in detail.
  • the self-locking element comprises a fork head 22 which is fixedly connected to a crank handle 14 rotatably mounted on the housing.
  • a holding part 23 is arranged between the fork of the fork head, into which a plurality of recesses arranged symmetrically to the axis 21 are formed.
  • the holding part is used to hold abrasion-resistant brake pads 24 and to accommodate driver pins 25, the longitudinal axes of which are aligned parallel to the axis 21.
  • the brake pads 24 protrude in a direction transverse to the axis 21 over the outer circumference of the holding part 23 and are in frictional engagement with the inner wall of the housing 2.
  • the driver pins protrude from the holding part in the direction of the axis 21 and are in the engagement notches of a driving plate 26 can be introduced.
  • the drive plate is firmly connected to the second clutch plate 11 via the axis 21.
  • the electric motor is driven by the electromagnetic rotating field, which is generated in the coils of the stator 5.
  • the rotation of the motor shaft is detected by the position sensor 7 and as the actual value of a central signal processing unit, not shown fed. This changes the rotating field generated in the stator depending on the actual value of the position transmitter and a predetermined target value.
  • the drive pinion 20 rotating with the motor shaft 1 meshes the toothed segment 19 of the drive part. As a result, the platform rotates relative to the assembly base.
  • the tensioning device shown in detail in FIG. 2 presses the electric motor against the inner circumference of the ring gear 19 with the aid of the prestressed compression spring element 17.
  • the ring gear 8 rotates with the motor shaft 1 and meshes the conical pinion 9, whereby the rotary movement of the motor shaft is transmitted to the first clutch disc 10.
  • a first state in which the clutch excitation coil 12 is controlled by an electrical control signal, as a result of which the two clutch disks 10, 11 are completely separated from one another, no movements are transmitted from the first clutch disk 10 to the second clutch disk 11.
  • the clutch excitation coil 12 is not activated, the first clutch disc 10 is in frictional connection with the second clutch disc 11. As a result, the movements of the motor shaft 1 are transmitted to the self-locking element 13.
  • the introduction of a torque on the drive plate 26 drives the brake pads 24 outwards via the drive pins 25 in the holding part, as a result of which the fork head 22 is braked in the housing.
  • the self-locking element prevents its transmission to the crank handle 14. Therefore, in a de-energized state (for example in the case of an unwanted Power failure) a moving platform braked by the self-locking element 13 against the housing.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

A rotating drive is provided for weapons which are aimed, having a mounting base and having an electric motor mounted thereon, as well as having a platform which can rotate with respect to the mounting base. The shaft of the electric motor has a drive pinion at one end, which drive pinion is directly (without any intermediate transmission) connected to a drive part of the platform. The shaft of the electric motor is operatively connected via a coupling device to a hand crank, the coupling device being constructed in such a manner that it blocks torque from the motor shaft to the hand crank and transmits torque from the hand crank to the motor shaft. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehantrieb für Richtwaffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a rotary drive for guns according to the preamble of claim 1.

Unter dem Richten einer Waffe versteht man im allgemeinen das Einstellen der Rohrachse derart, daß die Flugbahn des Geschosses das Ziel schneidet. Eine Waffenanlage besteht aus einer Montageunterlage sowie einer derart drehbar gelagerten Plattform, welche das Waffenrohr trägt. Zur Einleitung einer Drehbewegung der Plattform gegenüber der Montageunterlage sind elektromotorische Drehantriebe bekannt.Aiming a weapon is generally understood to mean setting the barrel axis in such a way that the trajectory of the projectile intersects the target. A weapon system consists of an assembly base and a rotatably mounted platform that supports the weapon barrel. Electromotive rotary drives are known for initiating a rotary movement of the platform relative to the assembly base.

Bei einem solchen bekannten Drehantrieb ist ein Elektromotor vorgesehen, der über ein an seiner Motorwelle befestigten Antriebsritzel ein Zahnradgetriebe antreibt. Das Getriebe treibt einen mit der drehbaren Plattform verbundenen Zahnkranz. Dadurch steht die Plattform über das Zahnradgetriebe mit dem Elektromotor in Wirkverbindung zur Übertragung von Drehbewegungen. Ein solcher Drehantrieb weist jedoch Nachteile auf. Jedes Zahnradgetriebe besitzt ein physikalisch bedingtes Spiel zwischen jeweils zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnsegmenten. Das führt dazu, daß bei einer Einleitung eines Drehmoments auf einer Seite des Getriebes durch die Motorwelle, das Getriebezahnrad, welches in Eingriff mit der Motorwelle steht, erst um einen bestimmten Winkel verdreht werden muß, bevor die Drehbewegung auf das Zahnrad, welches mit dem anzutreibenden Teil in Eingriff steht, übertragen wird. Durch diesen sogenannten Elastizitätswinkel entsteht ein Fehler zwischen dem Drehwinkel der Antriebswelle und dem mit dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes bewerteten Drehwinkel des Zahnkranzes der Plattform. Die durch den Elastizitätswinkel entstehende Ungenauigkeit läßt sich bis zu einem gewissen Grad durch die Verminderung des Spiels zwischen den Zahnrädern des Getriebes verringern, wodurch jedoch auch die Reibungskräfte zwischen den Zahnrädern zunehmen. Dadurch besitzt ein sehr genaues Getriebe auf der anderen Seite einen schlechten mechanischen Wirkungsgrad. Darüberhinaus weist eine solches Getriebe mehrere Bauteile auf, die dem Verschleiß unterliegen, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Antriebs vermindert. Bei Drehantrieben, die auch als sogenannte Stabilisierungsantriebe verwendet werden, bei denen die Montageunterlage Bewegungen ausführt, die von dem Waffenrohr nicht nachvollzogen werden sollen, ist insbesondere eine geringe gekoppelte Antriebsdrehmasse von großem Vorteil.In such a known rotary drive, an electric motor is provided which drives a gear transmission via a drive pinion fastened to its motor shaft. The gearbox drives a sprocket connected to the rotating platform. As a result, the platform is operatively connected to the electric motor via the gear transmission for the transmission of rotary movements. However, such a rotary drive has disadvantages. Each gear transmission has a physically determined play between two mutually engaging toothed segments. The result of this is that when a torque is introduced on one side of the transmission through the motor shaft, the transmission gear, which is in engagement with the motor shaft, must first be rotated by a certain angle before the rotational movement on the gear, which is to be driven Part is engaged, is transmitted. This so-called elastic angle creates an error between the angle of rotation Drive shaft and the angle of rotation of the gear rim of the platform evaluated with the gear ratio of the transmission. The inaccuracy resulting from the angle of elasticity can be reduced to a certain extent by reducing the play between the gear wheels of the transmission, but this also increases the frictional forces between the gear wheels. As a result, a very precise gearbox has poor mechanical efficiency on the other hand. In addition, such a transmission has several components that are subject to wear, which reduces the reliability of the drive. In the case of rotary drives, which are also used as so-called stabilization drives, in which the mounting base performs movements which should not be reproduced by the weapon barrel, a low coupled drive rotating mass is particularly advantageous.

Es sind auch Drehantriebe mit einem Ringmotor bekannt. Bei diesem Antrieb ist der ringförmige Stator des Motors direkt mit der Montageunterlage, z.B. einem Fahrzeug, verbunden. Der Rotor des Elektromotors ist hingegen in unmittelbarer Verbindung mit dem Waffenrohr. Dadurch wird ein praktisch spielfreier, mechanisch entkoppelter Drehantrieb bereitgestellt.Rotary drives with a ring motor are also known. With this drive, the ring-shaped stator of the motor is directly connected to the assembly base, e.g. a vehicle. The rotor of the electric motor, however, is in direct connection with the gun barrel. This provides a practically backlash-free, mechanically decoupled rotary drive.

Weiterhin ist ein Reibschlußdrehantrieb bekannt, bei dem ein Motor, welcher auf der Montageunterlage montiert ist, ein Drehmoment über eine Kupplung auf die drehbare Plattform überträgt. Die Höhe des Reibschlusses zwischen den Kupplungselementen ist stufenlos steuerbar, um ein geregeltes Drehverhalten der Plattform zu erreichen. Bei den beiden letztgenannten Drehantrieben ist es jedoch nachteilig, daß eine geforderte mechanische Arretierung sowie eine Nothandbedienung jeweils unabhängig vom Antrieb als zusätzliche Antriebseinheit vorgesehen werden müssen. Dies erhöht wiederum die Anzahl der benötigten Bauteile der Vorrichtung.Furthermore, a frictional rotary drive is known in which a motor, which is mounted on the mounting base, transmits a torque to the rotatable platform via a coupling. The amount of frictional engagement between the coupling elements can be steplessly controlled in order to achieve a regulated turning behavior of the platform. In the latter two rotary drives, however, it is disadvantageous that a required mechanical locking and an emergency manual control must be provided as an additional drive unit, regardless of the drive. This in turn increases the number of components required for the device.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehantrieb anzugeben, der mit wenig Teilen möglichst einfach aufgebaut ist und eine Drehbewegung des Elektromotors mit hoher Genauigkeit auf das Waffenrohr überträgt.The present invention is based on the object of specifying a rotary drive which is constructed as simply as possible with few parts and which transmits a rotary movement of the electric motor to the weapon barrel with high accuracy.

Die oben angegebene Aufgabe wird mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The above object is achieved with the features of claim 1. Advantageous refinements are specified in the subclaims.

Bei dem Drehantrieb nach der vorliegenden Erfindung ist die Welle des Elektromotors direkt ohne ein Zwischengetriebe mit dem Antriebsteil der drehbaren Plattform verbunden. Durch die direkte formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebsritzel und dem Zahnkranz wird das Spiel zwischen der Welle des Elektromotors und der drehbaren Plattform reduziert. Der elektromotorische Drehantrieb wird in der Regel mit Hilfe eines geschlossenen elektronischen Regelkreises gesteuert. Dabei wird zur Erfassung des Ist-Wertes ein Positionsgeber eingesetzt, welcher die Stellung (Azimut) der Motorwelle erfaßt. In einem Regelkreis ist es notwendig, die Drehung der Motorwelle mit einer möglichst geringen Phasenverschiebung auf die drehbare Plattform zu übertragen. Die Phasenverschiebung ist ein wichtiger Parameter des geschlossenen Regelkreises bezüglich der Bandbreite, den Dämpfungseigenschaften und seiner Stabilität. Eine große Bandbreite und gute Dämpfungseigenschaften haben einen positiven Einfluß auf das Verhalten des Regelkreises beim langsamen Richten und der Genauigkeit der Zielverfolgung. Weiterhin besitzt der erfindungsgemäße Drehantrieb einen guten mechanischen Wirkungsgrad und eine hohe Zuverlässigkeit, da er aus weniger Bauteilen aufgebaut ist.In the rotary drive according to the present invention, the shaft of the electric motor is directly connected to the drive part of the rotatable platform without an intermediate gear. The direct positive connection between the drive pinion and the ring gear reduces the play between the shaft of the electric motor and the rotatable platform. The electromotive rotary drive is usually controlled with the help of a closed electronic control circuit. A position sensor is used to record the actual value, which detects the position (azimuth) of the motor shaft. In a control loop, it is necessary to transfer the rotation of the motor shaft to the rotatable platform with the smallest possible phase shift. The phase shift is an important parameter of the closed control loop with regard to the bandwidth, the damping properties and its stability. A wide range and good damping properties have a positive influence on the behavior of the control loop during slow straightening and the accuracy of target tracking. Furthermore, the rotary drive according to the invention has good mechanical efficiency and high reliability, since it is made up of fewer components.

Darüberhinaus steht bei dem Drehantrieb der vorliegenden Erfindung die geforderte Nothandbedienung in direkter Wirkverbindung mit der drehbaren Plattform. Dadurch ist es nicht notwendig, zusätzliche Bauelemente zur Handbedienung oder Arretierung der Plattform vorzusehen, was den Aufbau des Drehantriebs weiter vereinfacht.In addition, in the rotary drive of the present invention, the required emergency manual control is in direct operative connection with the rotatable platform. As a result, it is not necessary to provide additional components for manual operation or locking the platform, which further simplifies the construction of the rotary drive.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, ist das Antriebsritzel durch eine in die Motorwelle direkt eingeformte Verzahnung gebildet, welches direkt in den Zahnkranz der Plattform eingreift. Demzufolge kann die Anzahl der Bauteile weiter vermindert werden. Weiterhin ist eine Phasenverschiebung zwischen der Motorwelle und dem Antriebsritzel ausgeschlossen.According to a preferred embodiment, the drive pinion is formed by a toothing which is directly molded into the motor shaft and which engages directly in the toothed ring of the platform. As a result, the number of components can be further reduced. Furthermore, a phase shift between the motor shaft and the drive pinion is excluded.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Drehantrieb eine Spannvorrichtung für den Elektromotor. Durch die Spannvorrichtung wird das Zahnritzel der Motorwelle mit einem vorgebbaren Druck gegen den Zahnkranz der Plattform gedrückt, damit die beiden Zahnelemente in formschlüssigem Eingriff miteinander stehen.In a preferred embodiment, the rotary drive comprises a tensioning device for the electric motor. By means of the tensioning device, the pinion of the motor shaft is pressed against the toothed ring of the platform with a predetermined pressure, so that the two toothed elements are in positive engagement with one another.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor schwenkbar um eine Halteachse gelagert und über eine mit der Montageunterlage verbundene Zugstange arretierbar. Diese Konstruktionsweise ist ein besonders einfacher, jedoch stark belastbarer Aufbau der Spannvorrichtung.According to a further exemplary embodiment, the electric motor is pivotally mounted about a holding axis and can be locked via a pull rod connected to the assembly base. This design is a particularly simple, but very resilient structure of the clamping device.

Nach einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Spannvorrichtung ein zwischen der Montageunterlage und der Zugspange eingespanntes Druckfederelement. Durch den einstellbaren Federdruck werden die Fertigungstoleranzen des Zahnkranzes oder eine exzentrische Bewegung der Plattform ausgeglichen.According to a further embodiment, the tensioning device comprises a compression spring element clamped between the mounting base and the tension clip. The adjustable spring pressure compensates for the manufacturing tolerances of the ring gear or an eccentric movement of the platform.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt der Drehantrieb eine Kupplungseinrichtung mit einer Kupplungserregerspule und zwei Kupplungsscheiben. Während des störungsfreien Betriebes ist die Erregerspule angesteuert und trennt die zwei Kupplungsscheiben vollständig voneinander, um Drehbewegungen der Motorwelle auf die außenliegende Handkurbel zu verhindern. Dadurch ist eine Gefährdung des Bedienungspersonals ausgeschlossen. In einem stromlosen Zustand der Erregerspule, wie z.B. einem Stromausfall, werden die beiden Kupplungsscheiben automatisch in reibschlüssige Verbindung miteinander gebracht. Dadurch ist ein Umschalten auf den nun erforderlichen Handbetrieb überflüssig.According to a further exemplary embodiment, the rotary drive comprises a clutch device with a clutch excitation coil and two clutch disks. During trouble-free operation, the excitation coil is activated and completely separates the two clutch disks from one another in order to prevent rotary movements of the motor shaft on the external hand crank. This means that there is no danger to the operating personnel. In a de-energized state of the excitation coil, e.g. In the event of a power failure, the two clutch disks are automatically brought into frictional connection. This eliminates the need to switch to manual mode, which is now required.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Kupplungseinrichtung ein zwischen den Kupplungsscheiben und der Handkurbel vorgesehenes selbstsperrendes Element auf. Das selbstsperrende Element sperrt ein aus der Richtung der Kupplungsscheibe herrührendes Drehmoment gegen das Gehäuse, um die Plattform in ihrer Stellung zu arretieren. Wird dagegen ein Drehmoment aus Richtung der Handkubel eingeleitet, wird dieses über die Kupplungsscheibe und die Motorwelle auf die drehbare Plattform übertragen. Durch das selbstsperrende Element wird auf einfache Weise eine Rückkopplung eines Drehmoments der Plattform auf die Handkurbel verhindert.According to a further exemplary embodiment, the clutch device has a self-locking element provided between the clutch discs and the hand crank. The self-locking element locks a torque from the direction of the clutch disc against the housing in order to lock the platform in its position. If, on the other hand, a torque is introduced from the direction of the hand crank, this is transmitted to the rotating platform via the clutch disc and the motor shaft. A feedback of a torque of the platform to the hand crank is prevented in a simple manner by the self-locking element.

Im folgenden soll die vorliegende Erfindung noch näher durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, welche im einzelnen zeigen:

  • Fig. 1 einen Drehantrieb nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine Detailansicht der Spannvorrichtung für den Elektromotor nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 3 eine Detailansicht des selbstsperrenden Elements gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
In the following, the present invention will be explained in more detail by the description of an embodiment with reference to the accompanying drawings, which show in detail:
  • Figure 1 shows a rotary drive according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 2 shows a detailed view of the tensioning device for the electric motor according to a preferred exemplary embodiment of the present invention;
  • Fig. 3 is a detailed view of the self-locking element according to a preferred embodiment.

Gemäß Fig. 1 ist der Rotor 1 eines bürstenlosen Drehstromservomotors mit einer Motorwelle in einem Motorgehäuse 2 drehbar gelagert. Die Welle ist auf ihrer einen Seite in einem Wälzlager 3 (Rotorlager), und an ihrem anderen Ende in einem Wälzlager 6 reibungsarm gelagert. An dem Rotor sind in einem etwa mittigen Bereich zwischen dem Rotorlager 3 und dem Wälzlager 6 eine Vielzahl von Permanentmagneten 4 befestigt. Der Stator 5 des bürstenlosen Elektromotors umfaßt elektrische Spulen, welche von einem elektrischen Strom zur Erzeugung des magnetischen Drehfelds durchflossen werden. Die Spulen sind in den Bereichen des Motorgehäuses, die den Permanentmagneten gegenüberliegen, angeordnet. Zur Veränderung des magnetischen Drehfelds ist eine nicht gezeigte elektrische Schaltung vorgesehen, welche den durch die Spulen fließenden Erregerstrom steuert.1, the rotor 1 of a brushless three-phase servo motor with a motor shaft is rotatably mounted in a motor housing 2. The shaft is mounted on one side in a roller bearing 3 (rotor bearing) and at its other end in a roller bearing 6 with low friction. A plurality of permanent magnets 4 are fastened to the rotor in an approximately central region between the rotor bearing 3 and the roller bearing 6. The stator 5 of the brushless electric motor comprises electric coils through which an electric current flows to generate the rotating magnetic field. The coils are arranged in the areas of the motor housing that lie opposite the permanent magnets. To change the rotating magnetic field, an electrical circuit, not shown, is provided, which controls the excitation current flowing through the coils.

In das eine Ende der Motorwelle 1, welches aus dem Motorgehäuse herausragt, ist eine Verzahnung 20 eingeformt. Die Verzahnung bildet das Antriebszahnritzel 20, welches mit dem Antriebsteil 19 der drehbaren Plattform (nicht gezeigt) in Eingriff bringbar ist.In one end of the motor shaft 1, which protrudes from the motor housing, there is a toothing 20 molded. The toothing forms the drive pinion 20, which can be brought into engagement with the drive part 19 of the rotatable platform (not shown).

An einer Seite des Motorgehäuses 2 sind zwei Halter angeformt, welche jeweils ein glattes Bohrloch aufweisen. Durch diese Bohrlöcher ist eine Halteachse 15 durchgesteckt, deren Durchmesser so gewählt ist, daß der Elektromotor um die Halteachse frei verschwenkbar ist.Two holders are formed on one side of the motor housing 2, each of which has a smooth borehole. A holding axis 15 is inserted through these holes, the diameter of which is selected so that the electric motor can be freely pivoted about the holding axis.

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Elektromotors, dessen Motorwelle in Eingriff mit dem Antriebsteil 19 der nicht dargestellten Plattform ist. Auf der den Halteteilen gegenüberliegenden Seite ist ein Fortsatz ausgebildet, in den das Ende einer Zugstange 16 einbringbar ist. An dem anderen Ende der Zugstange befindet sich ein Druckfederelement 17, welches zwischen der Montageunterlage und dem Ende der Zugstange federnd eingespannt ist.Fig. 2 shows a front view of the electric motor, whose motor shaft is in engagement with the drive part 19 of the platform, not shown. An extension is formed on the side opposite the holding parts, into which the end of a pull rod 16 can be inserted. At the other end of the pull rod there is a compression spring element 17 which is resiliently clamped between the mounting base and the end of the pull rod.

Wiederum bezugnehmend auf die Fig. 1, ist am anderen Ende der Motorwelle 1 ein Tellerrad 8 befestigt, welches mit der Motorwelle umläuft. Am Ende der Motorwelle befindet sich ein Positionsgeber 7 zur Erfassung der Drehbewegung der Motorwelle. Das Ausgangssignal wird als Ist-Wert der nichtgezeigten elektrischen Schaltung zur Steuerung des Drehfeldes zugeführt. Das Tellerrad 8 steht mit einem kegeligen Zahnritzel 9, welches eine quer zur Motorachse ausgerichtete Drehachse besitzt, in Eingriff. Das kegelige Zahnritzel 9 ist über die Drehachse mit einer ersten Kupplungsscheibe 10 verbunden. Eine Kupplungserregerspule 12 ist zwischen dem Motorgehäuse und einer zweiten Kupplungsscheibe 11 formschlüssig eingefügt. Die zweite Kupplungsscheibe 11 ist über eine quer zur Drehachse des Motors angeordnete zweite Achse 21 mit einem selbstsperrenden Element 13 (no back element), welches in Fig. 1 der Übersicht halber nur angedeutet dargestellt ist, verbunden.1, a ring gear 8 is attached to the other end of the motor shaft 1 and rotates with the motor shaft. At the end of the motor shaft there is a position sensor 7 for detecting the rotary movement of the motor shaft. The output signal is supplied as the actual value of the electrical circuit (not shown) for controlling the rotating field. The ring gear 8 is in engagement with a conical toothed pinion 9, which has an axis of rotation oriented transversely to the motor axis. The tapered pinion 9 is connected to a first clutch disc 10 via the axis of rotation. A clutch excitation coil 12 is positively inserted between the motor housing and a second clutch disk 11. The second clutch plate 11 is connected via a second axis 21 arranged transversely to the axis of rotation of the motor to a self-locking element 13 (no back element), which is shown in FIG. 1 for the sake of clarity.

Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des selbstsperrenden Elements im Detail.Fig. 3 shows a preferred embodiment of the self-locking element in detail.

Das selbstsperrende Element umfaßt einen Gabelkopf 22, der fest mit einer am Gehäuse drehbar gelagerten Handkurbel 14 verbunden ist. Zwischen der Gabel des Gabelkopfes ist ein Halteteil 23 angeordnet, in das mehrere symmetrisch zur Achse 21 angeordnete Ausnehmungen eingeformt sind. Das Halteteil dient zur Halterung von abriebfesten Bremsklötzen 24 und der Aufnahme von Mitnehmerzapfen 25, deren Längsachsen parallel zur Achse 21 ausgerichtet sind. Die Bremsklötze 24 stehen in eine Richtung quer zur Achse 21 über den äußeren Umfang des Halteteils 23 hervor und befinden sich in Reibschluß mit der Innenwand des Gehäuses 2. Die Mitnehmerzapfen stehen aus dem Halteteil in Richtung der Achse 21 hervor und sind in die Eingriffskerben einer Mitnehmerscheibe 26 einbringbar. Die Mitnehmerscheibe ist fest über die Achse 21 mit der zweiten Kupplungsscheibe 11 verbunden.The self-locking element comprises a fork head 22 which is fixedly connected to a crank handle 14 rotatably mounted on the housing. A holding part 23 is arranged between the fork of the fork head, into which a plurality of recesses arranged symmetrically to the axis 21 are formed. The holding part is used to hold abrasion-resistant brake pads 24 and to accommodate driver pins 25, the longitudinal axes of which are aligned parallel to the axis 21. The brake pads 24 protrude in a direction transverse to the axis 21 over the outer circumference of the holding part 23 and are in frictional engagement with the inner wall of the housing 2. The driver pins protrude from the holding part in the direction of the axis 21 and are in the engagement notches of a driving plate 26 can be introduced. The drive plate is firmly connected to the second clutch plate 11 via the axis 21.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise des Drehantriebs nach der vorliegenden Erfindung beschrieben:
Der Elektromotor wird durch das elektromagnetische Drehfeld, welches in den Spulen des Stators 5 erzeugt wird, angetrieben. Die Rotation der Motorwelle wird von dem Positionsgeber 7 erfaßt und als Ist-Wert einer nicht gezeigten zentralen Signalverarbeitungseinheit zugeführt. Diese verändert das in dem Stator erzeugte Drehfeld in Abhängigkeit vom Ist-Wert des Positionsgebers und einem vorgegebenen Soll-Wert. Das mit der Motorwelle 1 umlaufende Antriebsritzel 20 kämmt das Zahnsegment 19 des Antriebsteils. Dadurch führt die Plattform gegenüber der Montageunterlage eine Drehbewegung aus. Durch die im Detail in Fig. 2 gezeigte Spannvorrichtung wird der Elektromotor mit Hilfe des vorgespannten Druckfederelements 17 gegen den Innenumfang des Zahnkranzes 19 gedrückt.The operation of the rotary drive according to the present invention will now be described below:
The electric motor is driven by the electromagnetic rotating field, which is generated in the coils of the stator 5. The rotation of the motor shaft is detected by the position sensor 7 and as the actual value of a central signal processing unit, not shown fed. This changes the rotating field generated in the stator depending on the actual value of the position transmitter and a predetermined target value. The drive pinion 20 rotating with the motor shaft 1 meshes the toothed segment 19 of the drive part. As a result, the platform rotates relative to the assembly base. The tensioning device shown in detail in FIG. 2 presses the electric motor against the inner circumference of the ring gear 19 with the aid of the prestressed compression spring element 17.

Das Tellerrad 8 läuft mit der Motorwelle 1 um und kämmt das kegelige Zahnritzel 9, wodurch die Drehbewegung der Motorwelle auf die erste Kupplungsscheibe 10 übertragen wird. In einem ersten Zustand, in dem die Kupplungserregungsspule 12 von einem elektrischen Steuersignal angesteuert ist, wodurch die beiden Kupplungsscheiben 10, 11 vollständig voneinander getrennt sind, werden keine Bewegungen von der ersten Kupplungsscheibe 10 auf die zweite Kupplungsscheibe 11 übertragen.The ring gear 8 rotates with the motor shaft 1 and meshes the conical pinion 9, whereby the rotary movement of the motor shaft is transmitted to the first clutch disc 10. In a first state, in which the clutch excitation coil 12 is controlled by an electrical control signal, as a result of which the two clutch disks 10, 11 are completely separated from one another, no movements are transmitted from the first clutch disk 10 to the second clutch disk 11.

Wenn jedoch die Kupplungserregungsspule 12 nicht angesteuert ist, befindet sich die erste Kupplungsscheibe 10 mit der zweiten Kupplungsscheibe 11 in reibschlüssiger Verbindung. Dadurch werden die Bewegungen der Motorwelle 1 auf das selbstsperrende Element 13 übertragen. Die Einleitung eines Drehmoments auf die Mitnehmerscheibe 26 treibt über die Mitnehmerzapfen 25 in dem Halteteil die Bremsklötze 24 nach außen, wodurch der Gabelkopf 22 in dem Gehäuse festgebremst wird. Wenn das eingeleitete Drehmoment von der Motorwelle herrührt, verhindert das selbstsperrende Element dessen Übertragung auf die Handkurbel 14. Daher wird in einem stromlosen Zustand (z.B. bei ungewolltem Stromausfall) eine sich in Bewegung befindliche Plattform durch das selbstsperrende Element 13 gegen das Gehäuse abgebremst.However, if the clutch excitation coil 12 is not activated, the first clutch disc 10 is in frictional connection with the second clutch disc 11. As a result, the movements of the motor shaft 1 are transmitted to the self-locking element 13. The introduction of a torque on the drive plate 26 drives the brake pads 24 outwards via the drive pins 25 in the holding part, as a result of which the fork head 22 is braked in the housing. If the torque introduced comes from the motor shaft, the self-locking element prevents its transmission to the crank handle 14. Therefore, in a de-energized state (for example in the case of an unwanted Power failure) a moving platform braked by the self-locking element 13 against the housing.

Wird das Drehmoment jedoch in umgekehrter Richtung von der Handkurbel 14 aus auf den Gabelkopf 22 eingeleitet, so ist die Übertragung auf die Mitnehmerscheibe 26 und die zweite Kupplungsscheibe möglich, da die Bremsklötze 24 nicht nach außen getrieben werden. Da sich die beiden Kupplungsscheiben in reibschlüssiger Verbindung befinden, wird ein solches Drehmoment über das Zahnritzel 9 und das Tellerrad 8 auf die Motorwelle übertragen, die, wie oben beschrieben, den Zahnkranz der drehbaren Plattform antreibt.However, if the torque is introduced in the opposite direction from the hand crank 14 to the fork head 22, transmission to the drive plate 26 and the second clutch plate is possible since the brake pads 24 are not driven outwards. Since the two clutch disks are in frictional connection, such a torque is transmitted via the pinion 9 and the ring gear 8 to the motor shaft which, as described above, drives the ring gear of the rotatable platform.

Claims (7)

Drehantrieb für Richtwaffen, mit einer Montageunterlage und einer gegenüber der Montageunterlage drehbaren Plattform, sowie einem auf der Montageunterlage montierten bürstenlosen Drehstromservomotor, dessen Welle (1) über ein Zahnritzel (20) mit einem Antriebsteil (19) der Plattform unmittelbar (ohne Zwischengetriebe) verbunden ist, daß die Welle des Drehstromservomotors über eine Kupplungseinrichtung (10-13) mit einer Handkurbel (14) verbunden ist, und daß die Kupplungseinrichtung (10-13) derart ausgebildet ist, daß sie ein Drehmoment von der Motorwelle (1) auf die Handkurbel (14) blockiert und ein Drehmoment von der Handkurbel (14) auf die Motorwelle (1) überträgt.Rotary drive for guns, with an assembly base and a platform that can be rotated relative to the assembly base, and a brushless three-phase servo motor mounted on the assembly base, the shaft (1) of which is connected directly (without an intermediate gear) to a drive part (19) of the platform via a pinion (20) that the shaft of the three-phase servo motor is connected to a hand crank (14) via a coupling device (10-13), and that the coupling device (10-13) is designed such that it transmits a torque from the motor shaft (1) to the hand crank ( 14) is blocked and torque is transmitted from the hand crank (14) to the motor shaft (1). Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (20) durch eine in die Motorwelle direkt eingeformte Verzahnung gebildet ist, und daß das Antriebsteil (19) der Plattform ein zum Eingriff in die Verzahnung entsprechend geformter Zahnkranz ist.Rotary drive according to claim 1, characterized in that the drive pinion (20) is formed by a toothing which is directly molded into the motor shaft, and that the drive part (19) of the platform is a toothed ring which is appropriately shaped for engagement in the toothing. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb eine Spannvorrichtung (15,16,17) für den Drehstromservomotor aufweist, die das Zahnritzel (20) der Motorwelle (1) mit dem Antriebsteil (19) der Plattform in formschlüssiger, spielfreier Verbindung hält.Rotary drive according to one of claims 1 or 2, characterized in that the rotary drive has a tensioning device (15, 16, 17) for the three-phase servo motor which positively engages the pinion (20) of the motor shaft (1) with the drive part (19) of the platform , backlash-free connection. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstromservomotor um eine Halteachse (15) verschwenkbar ist und über eine Zugstange (16), die mit der Montageunterlage verbunden ist, arretierbar ist.Rotary drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the three-phase servo motor can be pivoted about a holding axis (15) and can be locked via a pull rod (16) which is connected to the assembly base. Drehantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung ein Druckfederelement (17) umfaßt, welches zwischen der Montageunterlage und der Zugstange eingespannt ist, um das Zahnritzel (20) der Motorwelle (1) federnd gegen das Antriebsteil (19) zu drücken.Rotary drive according to claim 3 or 4, characterized in that the tensioning device comprises a compression spring element (17) which is clamped between the mounting base and the pull rod in order to resiliently press the pinion (20) of the motor shaft (1) against the drive part (19) . Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung eine Kupplungserregerspule (12) und zwei Kupplungsscheiben (10,11) umfaßt, wobei im nicht-angesteuerten Zustand der Erregerspule die zwei Kupplungsscheiben (10,11) in reibschlüssiger Verbindung gehalten sind und im angesteuerten Zustand der Erregerspule die zwei Kupplungscheiben vollständig voneinander getrennt sind.Rotary drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling device comprises a clutch excitation coil (12) and two clutch disks (10, 11), the two clutch disks (10, 11) being held in a frictionally engaged connection when the excitation coil is not activated are and in the activated state of the excitation coil, the two clutch disks are completely separated from each other. Drehantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kupplungseinrichtung weiterhin ein selbstsperrendes Element (13) umfaßt, welches zwischen den Kupplungsscheiben und der Handkurbel (14) vorgesehen ist, um eine aus der Richtung der Kupplungsscheibe herrührende Verdrehung gegen das Gehäuse zu sperren und aus Richtung der Handkurbel (14) herrührende Verdrehungen auf die Kupplungsscheibe zu übertragen.Rotary drive according to claim 6, characterized in that Coupling device further comprises a self-locking element (13) which is provided between the clutch disks and the hand crank (14) in order to block rotation from the direction of the clutch disk against the housing and twists from the direction of the hand crank (14) on the clutch disk transferred to.
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