EP1494347B1 - Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe - Google Patents

Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe Download PDF

Info

Publication number
EP1494347B1
EP1494347B1 EP20040014268 EP04014268A EP1494347B1 EP 1494347 B1 EP1494347 B1 EP 1494347B1 EP 20040014268 EP20040014268 EP 20040014268 EP 04014268 A EP04014268 A EP 04014268A EP 1494347 B1 EP1494347 B1 EP 1494347B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motors
weapon
motor
rotation speed
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP20040014268
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1494347A1 (de
Inventor
Thomas Czeppel
Roger Sembtner
Bernhard Stehlin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moog GmbH
Original Assignee
Moog GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moog GmbH filed Critical Moog GmbH
Publication of EP1494347A1 publication Critical patent/EP1494347A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1494347B1 publication Critical patent/EP1494347B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F41A27/28—Electrically-operated systems

Definitions

  • the invention relates to a drive device for aligning a weapon, which is connected to at least one axis rotatably connected to a base, and / or for compensating movements of the base, with a first electric motor and at least one second electric motor, which is for holding and moving the Weapon about the axis with this in operative connection, according to the preamble of claim 1.
  • a generic drive device is known from DE 33 41 320 C2 (which forms the basis for the preamble of claim 1).
  • This drive device comprises two drive motors, which are in common with a sprocket for aligning a weapon engaged and operated in one direction only to achieve the highest possible setting accuracy of the weapon.
  • weapons that are rotatably mounted on a base and can be aligned with a controlled drive device to a target stored in its center of gravity to minimize the required drive power and to the torque disturbances that act on a moving base on the weapon to reduce.
  • drive energy is needed only for the acceleration of the weapon and for the compensation of the bearing friction.
  • the drive is needed only when the weapon is aimed at a target or when holding the weapon at the target when the base is moving.
  • the weapon can not be stored in its center of gravity.
  • a force is needed for holding the weapon on a target.
  • To hold the weapon on the target can also be the electric drive devices for aligning the weapon and / or to compensate for the moving base.
  • mechanical, pneumatic or hydro-pneumatic springs can provide dynamic forces which, when the base is accelerated linearly, are in a direction perpendicular to the moment arm of the imbalance and do not compensate for the resulting torques about the axis of rotation of the weapon.
  • electrical drive devices which, in addition to an electric main drive, have a manually connectable electrical auxiliary drive, wherein the auxiliary drive has only limited power and thus also lower power consumption.
  • This with mobile weapon carriers used concept allows at a standstill of the weapon and the weapon carrier switching off the main drive, which reduces the necessary drive power for the electric drive device and thus the heat development in mobile weapons carrier.
  • the use of the main drive necessary, with main and auxiliary motor are used only as an alternative to the drive of the weapon.
  • the auxiliary drive can at least maintain the functionality of the drive device in case of failure of the main engine.
  • a disadvantage of these drives is that a mechanical or electrical switching coupling is required with which this second auxiliary motor can be separated from the drive of the weapon.
  • the connection and disconnection of the auxiliary drive requires a certain period of time in which this drive device is only partially functional.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a drive device for aligning a weapon that requires only a low drive power and avoids the disadvantages of known drives.
  • this drive device as a function of a measured amount of movement allows in particular for weapons that are not stored in their center of gravity, ie have a large imbalance, reducing the required drive power for aligning the weapon and / or to compensate for movements of the base and / or to hold the weapon in case of a big imbalance. Due to the positively coupled active connection of the motors with the weapon, no mechanical connection and disconnection of the motors is necessary or possible during operation. This can be dispensed with a coupling between the engines and the weapon.
  • the motors have a permanent mechanical connection with the weapon for their drive, which optionally also includes a transmission.
  • the selection of a suitable translation between the rotational movement of the motors and the movement of the weapon allows the adaptation of the drive to appropriate specifications for the alignment and / or compensation movements of the engine and to hold the weapon.
  • the automatic control of the drive device be aligned to the energy-efficient power consumption of the motors, ie that in addition to a movement size and the power consumption of the motors is used as a control variable for the control device.
  • the invention provides that the control device drives both motors at least in the specific speed range and the motors jointly apply the torque for the drive of the weapon in this speed range. Due to the superimposition of the control of the motors, the drive of the weapon must not only be applied by a motor in this particular speed range, but a common drive of the weapon by at least two motors is possible. Outside this range, the weapon is driven only by a motor. In the particular speed range, the total drive torque between the weapon and the base is greater than the torques applied by an engine alone in this speed range. As a result, a higher acceleration can be achieved in this speed range.
  • the invention provides that by means of the control device in the specific speed range, a motor is driven so that its torque decreases with increasing speed and the other motor is driven so that its torque increases with increasing speed.
  • the superimposition of a decreasing with increasing speed and an increasing torque results in the particular speed range to a relatively balanced torque.
  • control device may be designed such that the control of the motors takes place in accordance with certain drive characteristics, and that a falling drive characteristic for the one motor and a rising drive characteristic for the other motor are superimposed in the determined speed range, that in this particular speed range, the sum of the torques of the motors remains substantially the same.
  • the torque acting between the weapon and the base remains the same, thereby providing a drive that operates in a manner independent of the speed that allows for precise alignment of the weapon and / or compensation for movements of the base.
  • balancing the imbalance requires a nominal torque necessary to hold the weapon on the target, which must be provided by the drive device regardless of the rotational movement of the weapon.
  • such a drive device for weapons with a large imbalance at least over a large speed range provides a torque above the rated torque.
  • the torque of the other motor with a torque increasing with the rotational speed above the overlapping area with further increasing rotational speed can remain at a constant torque corresponding to the sum of the torques in the specific rotational speed range.
  • the motors may have a different speed-torque behavior relative to the movement of the weapon about the axis.
  • a translation between the engine and the weapon which converts the speed of the motors into a rotary motion of the weapon, e.g. by a transmission, already considered by the reference of the speed-torque behavior on the movement of the weapon.
  • the motors can be mechanically connected via a common drive wheel with the weapon.
  • the motors may have a different ratio between the weapon and the base.
  • a modification of the drive device provides that the motors are arranged in a motor housing and have a common motor shaft.
  • the common arrangement of the motors in a common motor housing and a common motor shaft allows a very simple construction and operation of the drive device.
  • the windings of the motors are to be designed according to a desired speed-torque behavior and to be arranged on the common motor shaft and must be controlled accordingly during operation of the drive device by the driving device.
  • a variant of the drive device according to the invention provides that the motors are brushless electric motors. Brushless electric motors allow high reliability of the drive device due to their low wear.
  • the motors may have an electronic commutation, which is derived from a common position encoder for the motors.
  • An advantageous embodiment provides that at least one motor, preferably the motor with a lower maximum speed, by means of a circuit breaker of his power electronics is separable and re-engageable designed. Shutting down an engine, taking into account its speed-torque behavior from its power electronics, can prevent increased stress on the electronics and thus long-term damage.
  • the motor is designed to be switchable as a function of a certain speed, preferably above its maximum speed, separable and depending on a specific speed, preferably below its maximum speed.
  • the separation, preferably of the motor with a lower maximum speed, is carried out in a suitable manner depending on its control by the control device, ie at or just above the speed with a torque 0, its maximum speed.
  • the shift range in which disconnection and engagement of the motor should occur is to be selected accurately, preferably in a range of ⁇ 10% of the maximum speed.
  • a motor At a speed above the maximum speed, a motor generates an induced voltage, which counteracts the voltage applied to the motor supply voltage and is greater in amount than the applied supply voltage.
  • the present invention relates to a control method for driving a weapon, which is rotatably connected to a base about at least one axis, with a first electric motor and at least one second electric motor, which is for holding and moving the weapon about the axis with this be in operative connection, wherein for applying a certain torque, both motors are automatically controlled at positively coupled active connection with the weapon at least over a certain speed range depending on a measured amount of motion and to achieve the most energy-efficient power consumption of the motors and apply the torque together about the axis, said a motor is driven so that its torque decreases with increasing speed and the other motor is driven so that its torque increases with increasing speed.
  • This control method makes it possible to provide the necessary torque for driving a weapon additively of several engines and thus compared to conventional weapon drives to reduce power consumption and improve the functionality. Due to the tuned automatic control of the motors necessary for driving the weapon torque for alignment and / or compensating movements and / or to compensate for imbalance, shared by several engines or alone by a motor depending on the gun imparted speed or movement generated. In addition, the load bearing of the motors as a further manipulated variable can optimize the effect of the control device.
  • the motors can be controlled as a function of at least one measured controlled variable, wherein the torque for driving the weapon in dependence on this controlled variable is divided according to at least one predetermined characteristic on the engines.
  • the consideration of a measured controlled variable for the allocation of the torque on the engines allows a faster and more targeted control.
  • the controlled variable may be a measured speed between weapon and base or a variable derived from this speed.
  • the direct correlation between the measured speed of the weapon and the speed impressed by the motors allows fast and accurate control of the weapon.
  • the controlled variable can be derived from a movement measured on the drive, or from a position measured at the drive or both from a position measured at the drive and from a measured movement.
  • a variant of the control method provides that at least one motor, preferably the motor with a lower maximum speed, is disconnected from its power electronics and reconnected by means of a circuit breaker. If the motor is in a critical operating power range for the power electronics, the motor can be disconnected from the power electronics by a controlled circuit breaker. Similarly, a disconnection from the power electronics is conceivable when the engine is in an inefficient operating range.
  • An embodiment of the invention provides that the motor is disconnected depending on a certain speed, preferably above its maximum speed, and in response to a certain speed, preferably below its maximum speed, switched on again. This control allows optimum utilization of the specific speed range and reliably prevents load on the power electronics.
  • the switching on and / or off of a motor can be additionally controlled time-dependent.
  • the time-dependent control of the connection and / or disconnection can prevent frequent cycling of the circuit breaker with a corresponding load on the electronics and the motor.
  • a delay of the renewed connection of the one motor is achieved after a just made separation from the power electronics. This is especially important when driving the weapon in the Speed range is moved, in which also lies the threshold for disconnecting and connecting the one motor.
  • Another embodiment of the control method provides that the motors are powered by two separate electronic units. As a result, if another drive chain of electronic unit and motor fails, another chain can maintain at least one drive of the weapon which is limited in its performance.
  • the inventive drive device of a weapon shown in Fig. 1 shows a weapon 1, which is rotatably mounted on a shaft 2 about an axis A on a base 3.
  • the shaft 2 is connected to a drive wheel 4, to which the motors 5 and 6 engage in direct mechanical connection through their output gears 7 and 8.
  • the speed of the weapon 1 desired by a user is predetermined by the control device 10 by a signal 11.
  • This signal 11 can be generated both manually by a control handle and generated by a higher-level position controller.
  • the signal 11 for the desired speed of the weapon 1 is compared at a summing point 12 with the signal 13 for the measured speed of the weapon 1.
  • the measured rotational speed signal 13 can originate both from a rotary signal transmitter 9 related to the base 3 of the weapon 1, as well as from an inertial measuring rotational rate sensor, eg a gyroscope.
  • a difference signal formed at the summing point 12 from the desired speed and the measured speed of the weapon is forwarded to a speed controller 15.
  • the speed controller 15 forms from the difference signal 14 to achieve the desired speed of the weapon required signal 16, which is forwarded in the same manner to the two signal amplifiers 17 and 18.
  • the signal amplifiers 17 and 18 receive as further input the speed measured by the rotary signal generator 9 between the weapon 1 and the base 3 or a quantity derived from this speed, the signal 19.
  • the two signal amplifiers 17 and 18 generate the output signals from the signals 16 and 19 21 and 22, which are forwarded to the respective current controller with subsequent power electronics 23 and 24 of the two motors 5 and 6.
  • the characteristic of the signal amplifier 17 is designed so that the gain of the signal 16 is proportional to the height of the signal level of the signal 19.
  • the gain of the signal 10 initially increases linearly with the signal 19, wherein at a signal value zero from the signal 19, the signal value of the output signal 21 is also zero.
  • the gain of the signal 16 increases in proportion to a maximum value.
  • the output signal 21 remains at the maximum value.
  • the current regulator with subsequent power electronics 23 and 24 convert the output signals 21 and 22 of the two signal amplifiers 17 and 18 in tuned to the motors 5 and 6 streams. These currents are converted in the motors 5 and 6 as a function of the speed-torque behavior of the motors into a corresponding output-side torque which acts on the weapon 1 via the output pinions 7 and 8, the drive wheel 4 and the shaft 2.
  • a switch 25 preferably an electronic switch, arranged by the motor 6 can be separated from the power electronics 24.
  • the switch 25 is driven by a signal amplifier 26, which has a two-point characteristic in this embodiment.
  • the signal amplifier 26 also receives as input the speed-dependent signal 19.
  • the two-point characteristic in the signal amplifier 26 is set so that the motor 6 is always separated from the current controller 24 when a certain speed is exceeded. In this case, this speed preferably correlates with the maximum speed of the motor 6.
  • the signal 19 dependent on the speed between weapon 1 and base 3 can change its polarity and amplitude frequently.
  • a time-dependent circuit can be provided in the signal amplifier 26 in addition to the two-point characteristic, which delays the connection of the motor 6 to the current controller 24 after a successful separation.
  • the signal amplifier 26 connects the motor 6 to the power supply only when the signal level of the signal 19 is within the allowable operating range of the motor 6 and the predetermined period of time delay has elapsed.
  • the time delay begins every time the switching threshold is exceeded by the signal 19 again from the beginning.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the drive device according to the invention. Since this embodiment is widely used with the drive device described above in the following, only the differences from the embodiment shown in FIG. 1 are described.
  • the signal formed in the speed controller 15 16 is passed only to a signal amplifier 18 .
  • the signal amplifier 18 receives the dependent of the speed between weapon 1 and base 3 signal 19 as a second input.
  • the output signal 22 of the signal amplifier 18 is passed on the one hand directly to the current regulator with subsequent power electronics 24 and the other to a summing point 27. At the summing point 27 is formed by the formation of the difference of the signals 16 and 22, the output signal 21, which is forwarded to the current regulator with subsequent power electronics 23.
  • the signal amplifier 18 has its maximum gain at low speeds.
  • the maximum gain starting from a zero signal value of the signal 19, initially remains constant for a rising signal level, and only drops linearly from a specific signal level of the signal 19 up to a zero signal value of the output variable 22.
  • the drive of the weapon 1 is provided solely by the motor 6 up to the specific signal level of the signal 19, since at the summing point 27 cancel the signals 16 and 22 and the output 21 passes a signal level zero, the current controller 23 the Motor 5 de-energized switches. In the transition region up to a signal value zero for the output 22, the weapon 1 is driven by both motors 5 and 6. If the signal level of the signal 19 continues to increase, the output signal 22 of the signal amplifier 18 switches the motor 6 de-energized, whereby the drive device only is still moved by the motor 5.
  • FIG. 3 shows the drive characteristics D M5 , D M6 of the motors 5 and 6 as well as the sum torque D A4 jointly applied by the motors 5 and 6 on the drive wheel 4.
  • the drive characteristics D M5 , D M6 the Motors 5 and 6 overlap in the entire operating range of the engine 6, wherein the initial torque of the motor 6 corresponds to the maximum torque M max of the motor 5.
  • the drive characteristics D M5 , D M6 each have a linear course in the overlapping area, which is why its torques add up to a constant total torque D A4 on the drive wheel 4.
  • this total torque D A4 initially corresponds to both the initial torque M max of the motor 6 and the maximum torque M max of the engine falls 5.
  • the torque M of the motor 5 from its maximum value M max to a value 0 at a maximum speed n max , M5 off again. This course at high speeds n is followed by the total torque D A4 on the drive wheel 4.
  • FIG. 4 shows the course of the current consumption I M5 , I M6 of the motors 5 and 6, which correlates with the drive characteristics D M5 , D M6 from FIG. 3, over the rotational speed n.
  • the progression of the current consumption I M5 , I M6 clearly shows that the motor current I of the motor 6 despite the high torque M of the motor 6 at a low speed n is relatively small and continues to decrease linearly up to its maximum speed.
  • the motor current I of the motor 5 increases in proportion to the torque M linearly up to a maximum value.
  • the curves of the motor currents of the motors 5 and 6 are proportional to their drive characteristics D M5 , D M6 .
  • the sum of the current absorbed by the motors 5 and 6 is low at low speeds n, although a high torque M is already applied by the motors 5 and 6 on the drive wheel 4.
  • the recorded motor current I increases linearly in the overlapping area to the extent that the total torque is provided at the drive wheel 4 to an increasing proportion of the motor 5.
  • the drive device is suitable for aligning a weapon 1, for compensating movements of the base 3 and for holding the weapon 1, if it can not be stored in its center of gravity.
  • the motors used are designed for the full performance of the drive device, ie the required maximum speed and the required maximum torque M max . Therefore, these engines also need at standstill or at low rotational speeds n a very high current I, especially if constantly a nominal torque must be applied to compensate for an imbalance. In such drives, a reduction of the maximum speed can reduce the power consumption, which, however, also limits the operability of the drive device.
  • the drive device Since the motor 6 receives a significantly lower motor current I than the motor 5 and, as described above, since the drive device is operated mainly at low speeds n, the drive device according to the invention for aligning a weapon 1 and / or for compensating for movements of a base. 3 or the control method for driving a weapon 1 a significantly reduced energy consumption during operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe, die um mindestens eine Achse drehbar mit einer Basis verbunden ist, und/oder zum Ausgleichen von Bewegungen der Basis, mit einem ersten Elektromotor und mindestens einem zweiten Elektromotor, die zum Halten und Bewegen der Waffe um die Achse mit dieser in Wirkverbindung stehen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung ist aus der DE 33 41 320 C2 (welche die Grundlage für der Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet) bekannt. Diese Antriebsvorrichtung umfasst zwei Antriebsmotore, die gemeinsam mit einem Zahnkranz zum Ausrichten einer Waffe in Eingriff stehen und jeweils nur in einer Drehrichtung betrieben werden, um eine möglichst hohe Einstellgenauigkeit der Waffe zu erreichen.
  • Üblicherweise werden Waffen, die auf einer Unterlage drehbar gelagert sind und mit einer geregelten Antriebsvorrichtung auf ein Ziel ausgerichtet werden können, in ihrem Schwerpunkt gelagert, um die benötigte Antriebsleistung zu minimieren und um die Momentenstörungen, die bei einer bewegten Basis auf die Waffe wirken, zu reduzieren. Bei einer solchen Waffe wird nur für die Beschleunigung der Waffe und für den Ausgleich der Lagerreibung Antriebsenergie benötigt. Auch wird der Antrieb nur benötigt, wenn die Waffe auf ein Ziel ausgerichtet werden soll oder zum Halten der Waffe auf dem Ziel bei sich bewegender Basis.
  • Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen die Waffe nicht in ihrem Schwerpunkt gelagert werden kann. Bei solchen Waffen wird neben der Antriebsenergie zum Ausrichten der Waffe und zum Ausgleichen der sich bewegenden Basis auch für das Halten der Waffe auf einem Ziel eine Kraft benötigt. Zum Halten der Waffe auf dem Ziel lassen sich gleichfalls die elektrischen Antriebsvorrichtungen zum Ausrichten der Waffe und/oder zum Ausgleich der sich bewegenden Basis einsetzen.
  • Bei solchen elektrischen Antriebsvorrichtungen können jedoch je nach Art der Antriebstechnik sehr hohe Verlustleistungen entstehen. Zur Aufrechterhaltung einer Kraft zum Halten der Waffe ist ein elektrischer Strom erforderlich, der im Motor, den Kabeln und in der Leistungselektronik zu einer erheblichen Wärmeentwicklung führt. Die Wärmeentwicklung kann sich belastend auf die Umgebung auswirken, da die Ableitung der entstandenen Wärme mittels einer aktiven Kühlung gerade bei mobilen Waf-fenträgern sehr begrenzt ist. Auch erfolgt bei solchen mobilen Waffenträgern die Spannungsversorgung der Antriebsvorrichtung häufig von einer Fahrzeugbatterie, die sich entlädt, wenn die Waffe auch bei abgeschaltetem Fahrzeugantrieb bewegt wird. Daher ist bei mobilen Waffenträgem der Betrieb solcher Antriebsvorrichtungen nur zeitlich begrenzt möglich.
  • Mechanische, pneumatische oder hydro-pneumatische Federn, sogenannte Unbalance-Ausgleicher, können die notwendige Antriebsenergie zum Halten der Waffe auf einem Ziel reduzieren. Dabei stützen sich die Federn einerseits auf einer Basis, einer Unterlage oder einer Waffenplattform und andererseits an der Waffe selbst so ab, dass ein Drehmoment entsteht, welches vorzugsweise gerade so groß ist wie das Drehmoment, welches dadurch entsteht, dass die Waffe nicht in ihrem Schwerpunkt gelagert ist, der Unbalance der Waffe. Ein wesentlicher Nachteil dieser Federn ist es, dass bei unterschiedlichen Neigungswinkeln der Basis zur Umgebung ein unterschiedliches Drehmoment entsteht. Insbesondere bei einer ständig bewegten Basis mit einer darauf drehbar gelagerten Waffe wirkt daher ein sich ständig änderndes Drehmoment auf die Waffe, welches von der Antriebsvorrichtung ausgeglichen werden muss. Dies ist mit den vorhandenen Waffenantrieben und ihren Regelungseinrichtungen nur eingeschränkt möglich. Des Weiteren können mechanische, pneumatische oder hydro-pneumatische Federn dynamische Kräfte, die bei einer linearen Beschleunigung der Basis in einer Richtung senkrecht zum Wirkarm der Unbalance stehen und die daraus resultierenden Drehmomente um die Drehachse der Waffe nicht ausgleichen.
  • Ein weiterer Nachteil von mechanischen Federn ist das große Bauvolumen und das große Gewicht dieser Federn. Andererseits weisen pneumatische Federn, die ein kleineres Volumen und ein geringeres Gewicht als die mechanischen Federn haben, eine sehr hohe Reibung auf, was bei einer bewegten Basis mit einer darauf stabilisierten Waffe zu Störmomenten und schlechten Stabilisierungsergebnissen für die Waffe führt.
  • Des Weiteren sind auch elektrische Antriebsvorrichtungen bekannt, die neben einem elektrischen Hauptantrieb über einen manuell zuschaltbaren elektrischen Hilfsantrieb verfügen, wobei der Hilfsantrieb nur eine eingeschränkte Leistungsfähigkeit und damit auch eine geringere Leistungsaufnahme aufweist. Dieses bei mobilen Waffenträgem eingesetzte Konzept ermöglicht bei einem Stillstand der Waffe und des Waffenträgers das Abschalten des Hauptantriebs, was die notwendige Antriebsenergie für die elektrische Antriebsvorrichtung und damit auch die Wärmeentwicklung im mobilen Waffenträger verringert. Sobald sich der Waffenträger wieder bewegt ist zum Ausrichten und Halten der Waffe der Einsatz des Hauptantriebs notwendig, wobei Haupt- und Hilfsmotor nur alternativ zum Antrieb der Waffe genutzt werden. Der Hilfsantrieb kann bei einem Ausfall des Hauptmotors die Funktionsfähigkeit der Antriebsvorrichtung zumindest eingeschränkt aufrechterhalten. Ein Nachteil dieser Antriebe ist es, dass eine mechanisch oder elektrische schaltende Kupplung benötigt wird, mit der dieser zweite Hilfsmotor von dem Antrieb der Waffe getrennt werden kann. Auch benötigt das Zu- und Abschalten des Hilfsantriebs einen bestimmten Zeitraum, in dem diese Antriebsvorrichtung nur eingeschränkt funktionsfähig ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe bereitzustellen, die nur eine geringe Antriebsleistung benötigt und die Nachteile bekannter Antriebe vermeidet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer gattungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
  • Die automatische Regelung dieser erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit einer gemessenen Bewegungsgröße ermöglicht insbesondere bei Waffen die nicht in ihrem Schwerpunkt gelagert sind, d.h. eine große Unbalance aufweisen, die Reduzierung der benötigten Antriebsleistung zum Ausrichten der Waffe und/oder zum Ausgleichen von Bewegungen der Basis und/oder zum Halten der Waffe bei einer großen Unbalance. Durch die zwangsgekoppelte Wirkverbindung der Motoren mit der Waffe ist im Betrieb kein mechanisches Zu- und Abschalten der Motoren notwendig bzw. möglich. Dadurch kann auch auf eine Kupplung zwischen den Motoren und der Waffe verzichtet werden. Bevorzugt weisen die Motoren eine dauerhafte mechanische Verbindung mit der Waffe zu deren Antrieb auf, die gegebenenfalls auch ein Getriebe umfasst. Die Auswahl einer geeigneten Übersetzung zwischen der Drehbewegung der Motoren und der Bewegung der Waffe ermöglicht die Anpassung des Antriebs an entsprechende Vorgaben für die Ausricht- und/oder Ausgleichsbewegungen des Motors sowie zum Halten der Waffe. Neben der Abhängigkeit von einer gemessenen Bewegungsgröße kann die automatischen Regelung der Antriebsvorrichtung auch auf die energieeffiziente Leistungsaufnahme der Motoren ausgerichtet sein, d.h. dass neben einer Bewegungsgröße auch die Leistungsaufnahme der Motoren als Stellgröße für die Regelungseinrichtung genutzt wird.
  • Die Erfindung sieht vor, dass die Regelungseinrichtung zumindest in dem bestimmten Drehzahlbereich beide Motoren ansteuert und die Motoren in diesem Drehzahlbereich gemeinsam das Drehmoment für den Antrieb der Waffe aufbringen. Durch die Überlagerung der Ansteuerung der Motoren muss in diesem bestimmten Drehzahlbereich der Antrieb der Waffe nicht nur durch einen Motor aufgebracht werden, sondern es ist ein gemeinsamer Antrieb der Waffe durch zumindest zwei Motoren möglich. Außerhalb dieses Bereichs erfolgt der Antrieb der Waffe nur durch einen Motor. In dem bestimmten Drehzahlbereich ist das gesamte Antriebsdrehmoment zwischen der Waffe und der Basis größer als die Drehmomente, die in diesem Drehzahlbereich von einem Motor alleine aufgebracht werden. Dadurch kann in diesem Drehzahlbereich auch eine höhere Beschleunigung erreicht werden.
  • Weiter sieht die Erfindung vor, dass mittels der Regelungseinrichtung in dem bestimmten Drehzahlbereich ein Motor so angesteuert ist, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt und der andere Motors so angesteuert ist, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl zunimmt. Die Überlagerung eines mit zunehmender Drehzahl abnehmenden und eines ansteigenden Drehmoments führt in dem bestimmten Drehzahlbereich zu einem verhältnismäßig ausgeglichenen Drehmoment. Durch die Ansteuerung des einen Motors mit einem bei zunehmender Drehzahl abfallenden Drehmoment ermöglicht auch bei geringen Drehzahlen, insbesondere auch bei einer Drehzahl 0 bereits ein hohes Drehmoment, wodurch das Halten einer nicht im Schwerpunkt gelagerten Waffe auf ein Ziel erleichtert wird. Der Verlauf des abfallenden Drehmoments des einen Motors begrenzt ausgehend von einem hohen Drehmoment bei einer geringen Drehzahl bis zu einem Drehmoment 0 bei einer höheren Drehzahl, den bestimmten Drehzahlbereich, in dem beide Motoren von der Regelungseinrichtung angesteuert werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Regelungseinrichtung so ausgebildet sein, dass die Regelung der Motoren entsprechend bestimmter Ansteuer-Kennlinien erfolgt, und dass sich eine abfallende Ansteuer-Kennlinie für den einen Motor und eine ansteigende Ansteuer-Kennlinie für den anderen Motor derart in dem bestimmten Drehzahlbereich überlagern, dass in diesem bestimmten Drehzahlbereich die Summe der Drehmomente der Motoren im Wesentlichen gleich bleibt. Während sich die Drehzahl in dem bestimmten Drehzahlbereich ändert, bleibt das zwischen der Waffe und der Basis wirkende Drehmoment gleich, wodurch ein unabhängig von der Drehzahl gleichwirkender Antrieb erreicht wird, der eine präzise Ausrichtung der Waffe und/oder Ausgleich von Bewegungen der Basis ermöglicht. Insbesondere bei Waffen, die nicht in ihrem Schwerpunkt auf einer Basis gelagert sind, erfordert der Ausgleich der Unbalance ein zum Halten der Waffe auf dem Ziel notwendiges Nenndrehmoment, das unabhängig von der auf die Waffe wirkende Drehbewegung von der Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden muss. Bevorzugt wird durch eine solche Antriebsvorrichtung für Waffen mit einer großen Unbalance zumindest über einen großen Drehzahlbereich ein Drehmoment oberhalb des Nenndrehmoments bereitgestellt. Dazu kann das Drehmoment des anderen Motors mit einem mit der Drehzahl ansteigenden Drehmoment oberhalb des Überlagerungsbereichs bei weiter steigender Drehzahl auf einem gleichbleibenden Drehmoment entsprechend der Summe der Drehmomente in dem bestimmten Drehzahlbereich verbleiben. Ein solcher Motor kann in der Überlagerung mit dem Motor mit einem abfallenden Drehmoment über einen sehr großen Drehzahlbereich zu einem gleichbleibenden Antriebsdrehmoment führen.
  • Zur besseren Abstimmung der Motoren aufeinander hinsichtlich der Regelung durch die Regelungseinrichtung können die Motoren bezogen auf die Bewegung der Waffe um die Achse ein unterschiedliches Drehzahl-Drehmomentverhalten aufweisen. Hierbei ist eine Übersetzung zwischen dem Motor und der Waffe, die die Drehzahl der Motoren in eine Drehbewegung der Waffe umgesetzt, z.B. durch ein Getriebe, bereits durch den Bezug des Drehzahl-Drehmomentverhaltens auf die Bewegung der Waffe berücksichtigt.
  • Um eine einfache Anbindung der Motoren an die Waffe zu realisieren, können die Motoren über ein gemeinsames Antriebsrad mit der Waffe in mechanischer Verbindung stehen.
  • Zur Anpassung der Motoren an die zu erfüllenden Antriebsaufgaben zum Halten und/oder zum Ausrichten der Waffe und/oder zum Ausgleichen von Bewegungen der Basis, können die Motoren zwischen Waffe und Basis eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen.
  • Eine Modifikation der Antriebsvorrichtung sieht vor, dass die Motoren in einem Motorgehäuse angeordnet sind und eine gemeinsame Motorwelle aufweisen. Die gemeinsame Anordnung der Motoren in einem gemeinsamen Motorgehäuse und um eine gemeinsame Motorwelle ermöglicht eine sehr einfache Konstruktion und Betriebsweise der Antriebsvorrichtung. Die Wicklungen der Motoren sind entsprechend eines gewünschten Drehzahl-Drehmomentverhaltens auszulegen und auf der gemeinsamen Motorwelle anzuordnen und müssen beim Betrieb der Antriebsvorrichtung durch die Regungseinrichtung entsprechend angesteuert werden.
  • Eine Variante der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sieht vor, dass die Motoren bürstenlose Elektromotoren sind. Bürstenlose Elektromotoren ermöglichen durch ihren geringen Verschleiß eine hohe Betriebssicherheit der Antriebsvorrichtung.
  • Um die notwendige Elektronik zur Ansteuerung der Motoren zu vereinfachen, können die Motoren eine elektronische Kommutierung aufweisen, die aus einem für die Motoren gemeinsamen Lagegeber abgeleitet ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest ein Motor, bevorzugt der Motor mit einer geringeren maximalen Drehzahl, mittels eines Leistungsschalters von seiner Leistungselektronik trennbar und wieder zuschaltbar ausgestaltet ist. Die Abschaltung eines Motors unter Berücksichtigung seines Drehzahl-Drehmomentverhaltens von seiner Leistungselektronik kann eine erhöhte Belastung der Elektronik und damit langfristige Schäden verhindern.
  • Von Vorteil ist es weiter, wenn gemäß einer Ausführungsvariante der Motor in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise oberhalb seiner maximalen Drehzahl, trennbar und in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise unterhalb seiner maximalen Drehzahl, wieder zuschaltbar ausgestaltet ist. Das Trennen, bevorzugt des Motors mit einer geringeren maximalen Drehzahl, erfolgt in geeigneter weise in Abhängigkeit seiner Ansteuerung durch die Regelungseinrichtung, d.h. bei oder kurz oberhalb der Drehzahl mit einem Drehmoment 0, seiner maximalen Drehzahl. So kann der bestimmte Drehzahlbereich, in dem sich die Ansteuerung der Motoren überlagert, optimal genutzt werden. Da das Trennen und das Zuschalten des Motors die obere Grenze des Überlagerungsbereichs bestimmt und damit auch die Summe der Drehmomente sowie den Verlauf des zwischen der Waffe und der Basis wirkenden Drehmoments im gesamten Betriebsbereich der Antriebsvorrichtung beeinflusst, ist der Schaltbereich, in dem ein Trennen und Zuschalten des Motors erfolgen sollte, genau auszuwählen, vorzugsweise in einem Bereich von ± 10 % der maximalen Drehzahl. Bei einer Drehzahl oberhalb der maximalen Drehzahl erzeugt ein Motor eine induzierte Spannung, die der am Motor anliegenden Versorgungsspannung entgegenwirkt und in ihrem Betrag größer als die angelegte Versorgungsspannung ist.
  • Darüber hinaus bezieht sich die hier vorliegende Erfindung auf ein Regelungsverfahren zum Ansteuern einer Waffe, die um mindestens eine Achse drehbar mit einer Basis verbunden ist, mit einem ersten Elektromotor und mindestens einem zweiten Elektromotor, die zum Halten und Bewegen der Waffe um die Achse mit dieser in Wirkverbindung stehen, wobei zum Aufbringen eines bestimmten Drehmoments beide Motoren bei zwangsgekoppelter Wirkverbindung mit der Waffe zumindest über einen bestimmten Drehzahlbereich in Abhängigkeit einer gemessenen Bewegungsgröße und zum Erzielen einer möglichst energieeffizienten Leistungsaufnahme der Motoren automatisch geregelt werden und das Drehmoment um die Achse gemeinsam aufbringen, wobei ein Motor so angesteuert wird, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt und der andere Motor so angesteuert wird, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl zunimmt. Dieses Regelungsverfahren ermöglicht es, das zum Antrieb einer Waffe notwendige Drehmoment additiv von mehreren Motoren bereitzustellen und damit im Vergleich zu herkömmlichen Waffenantrieben die Leistungsaufnahme zu reduzieren und die Funktionsfähigkeit zu verbessern. Durch die abgestimmte automatische Regelung der Motoren wird das zum Antrieb der Waffe notwendige Drehmoment, für Ausrichtbewegungen und/oder Ausgleichsbewegungen und/oder zum Ausgleichen einer Unbalance, gemeinsam von mehreren Motoren oder auch allein von einem Motor in Abhängigkeit von der der Waffe aufgeprägten Drehzahl oder Bewegung erzeugt. Zusätzlich kann die Lastaufnahme der Motoren als weitere Stellgröße die Wirkung der Regelungseinrichtung optimieren.
  • Bevorzugt können die Motoren in Abhängigkeit von mindestens einer gemessenen Regelgröße angesteuert werden, wobei das Drehmoment zum Antrieb der Waffe in Abhängigkeit von dieser Regelgröße nach mindestens einer vorgegebenen Kennlinie auf die Motoren aufgeteilt wird. Die Berücksichtigung einer gemessenen Regelgröße für die Aufteilung des Drehmoments auf die Motoren ermöglicht eine schnellere und zielgerichtete Regelung.
  • Um eine schnelle, genaue Regelung der Antriebsvorrichtung zu ermöglichen, kann die Regelgröße eine gemessene Drehzahl zwischen Waffe und Basis oder eine von dieser Drehzahl abgeleitete Größe sein. Die direkte Korrelation zwischen der gemessenen Drehzahl der Waffe und der durch die Motoren aufgeprägten Drehzahl ermöglicht die schnelle und zielgenaue Ansteuerung der Waffe. Dabei kann die Regelgröße von einer am Antrieb gemessenen Bewegung, oder von einer am Antrieb gemessenen Position oder sowohl von einer am Antrieb gemessenen Position als auch einer gemessenen Bewegung abgeleitet werden.
  • Eine Variante des Regelungsverfahrens sieht vor, dass zumindest ein Motor, bevorzugt der Motor mit einer geringeren maximalen Drehzahl, mittels eines Leistungsschalters von seiner Leistungselektronik getrennt und wieder zugeschaltet wird. Befindet sich der Motor in einem für die Leistungselektronik kritischen Betriebsbereich, kann der Motor zum Schutz der Leistungselektronik durch einen gesteuerten Leistungsschalter von dieser getrennt werden. Ebenso ist ein Trennen von der Leistungselektronik denkbar, wenn sich der Motor in einem ineffizienten Betriebsbereich befindet.
  • Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass der Motor in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise oberhalb seiner maximalen Drehzahl, getrennt und in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise unterhalb seiner maximalen Drehzahl, wieder zugeschaltet wird. Diese Regelung ermöglicht eine optimale Ausnutzung des bestimmten Drehzahlbereichs und verhindert sicher eine Belastung der Leistungselektronik.
  • Günstigerweise kann das Zu- und/oder Abschalten des einen Motors zusätzlich zeitabhängig gesteuert sein. Die zeitabhängige Steuerung des Zu- und/oder Abschaltens kann ein häufiges Takten des Leistungsschalters mit einer entsprechenden Belastung der Elektronik und des Motors verhindern. Insbesondere wird durch die zeitabhängige Steuerung des Zu- und/oder Abschaltens eine Verzögerung des erneuten Zuschaltens des einen Motors nach einer gerade erfolgten Trennung von der Leistungselektronik erreicht. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Antrieb der Waffe in dem Drehzahlbereich bewegt wird, in dem auch die Schwelle zum Trennen und Zuschalten des einen Motors liegt.
  • Eine weitere Ausführung des Regelungsverfahrens sieht vor, dass die Motoren von zwei getrennten Elektronikeinheiten versorgt werden. Dadurch kann beim Ausfall einer Antriebskette aus Elektronikeinheit und Motor eine andere Kette zumindest ein in seiner Leistungsfähigkeit eingeschränkten Antrieb der Waffe aufrechterhalten.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
    Fig. 2
    ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
    Fig. 3
    die Drehmoment-Ansteuer-Kennlinien zweier Motoren über ihrer Drehzahl sowie deren Summendrehmoment zum Antrieb der Waffe und
    Fig. 4
    die Stromkennlinien der Motoren über ihrer Drehzahl.
  • Die in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung einer Waffe zeigt eine Waffe 1, die auf einer Welle 2 drehbar um eine Achse A auf einer Basis 3 gelagert ist. Die Welle 2 ist mit einem Antriebsrad 4 verbunden, auf das die Motoren 5 und 6 in direkter mechanischer Verbindung durch ihre Abtriebsräder 7 und 8 eingreifen.
  • Die von einem Nutzer gewünschte Drehzahl der Waffe 1 wird der Regelungseinrichtung 10 von einem Signal 11 vorgegeben. Dieses Signal 11 kann sowohl von einem Steuergriff manuell erzeugt als auch von einem übergeordneten Positionsregler generiert werden. Das Signal 11 für die gewünschte Drehzahl der Waffe 1 wird an einem Summierpunkt 12 mit dem Signal 13 für die gemessene Drehzahl der Waffe 1 verglichen. Das gemessene Drehzahlsignal 13 kann sowohl von einem auf die Basis 3 der Waffe 1 bezogenen Drehsignalgeber 9 stammen, als auch von einem inertial messenden Drehratengeber, z.B. einem Kreisel, ermittelt werden.
  • Ein am Summierpunkt 12 aus der gewünschten Drehzahl und der gemessenen Drehzahl der Waffe gebildetes Differenzsignal 14 wird an einen Drehzahlregler 15 weitergeleitet. Der Drehzahlregler 15 bildet aus dem Differenzsignal 14 ein zum Erreichen der gewünschten Drehzahl der Waffe erforderliches Signal 16, welches in gleicher Weise an die beiden Signalverstärker 17 und 18 weitergeleitet wird. Die Signalverstärker 17 und 18 erhalten als weitere Eingangsgröße die vom Drehsignalgeber 9 gemessene Drehzahl zwischen der Waffe 1 und der Basis 3 oder eine von dieser Drehzahl abgeleitete Größe, das Signal 19. Die beiden Signalverstärker 17 und 18 erzeugen aus den Signalen 16 und 19 die Ausgangssignale 21 und 22, die an die jeweiligen Stromregler mit nachfolgender Leistungselektronik 23 und 24 der beiden Motoren 5 und 6 weitergeleitet werden.
  • Die Kennlinie des Signalverstärkers 17 ist so ausgelegt, dass die Verstärkung des Signals 16 proportional von der Höhe des Signalpegels des Signals 19 abhängt. Dabei nimmt die Verstärkung des Signals 10 zunächst linear mit dem Signal 19 zu, wobei bei einem Signalwert Null vom Signal 19 der Signalwert des Ausgangssignals 21 ebenfalls Null beträgt. Mit zunehmendem Signalwert der Eingangsgröße 19 nimmt die Verstärkung des Signals 16 proportional bis zu einem maximalen Wert zu. Bei einer weiteren Steigerung des Eingangssignals 19 verbleibt das Ausgangssignal 21 auf dem maximalen Wert. In Abhängigkeit vom Drehzahl-Drehmomentverhalten der Motoren und der Leistungselektronik kann es vorteilhaft sein, die Verstärkung des Eingangssignals 16 nicht in einem linearen Zusammenhang zur Eingangsgröße 19 zu stellen, sondern einen angepassten Zusammenhang auszuwählen.
  • Der Signalverstärker 18 hat im Gegensatz zum Signalverstärker 17 bei kleinen Drehzahlen zwischen der Waffe 1 und der Basis 3 seine maximale Verstärkung, die mit zunehmendem Signalpegel von Signal 19 abnimmt. Auch in diesem Signalverstärker 18 besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Verstärkung des Signals 16 und dem Eingangssignal 19, wobei auch hier in Abhängigkeit von der Charakteristik des Motors 6 und der Leistungselektronik 24 ein nicht linearer Zusammenhang gewählt werden kann. Oberhalb eines bestimmten Pegels für das Signal 19 wird an den Stromregler mit nachfolgender Leistungselektronik 24 durch die Ausgangsgröße 22 ein Signalpegel Null weitergeleitet. Da in diesem Verstärkungszustand der Stromregler mit nachfolgender Leistungselektronik 24 den Motor 6 stromlos schaltet, muss das gesamte Drehmoment zum Antrieb der Waffe 1 durch den Motor 5 aufgebracht werden.
  • Die Stromregler mit nachfolgender Leistungselektronik 23 und 24 wandeln die Ausgangssignale 21 und 22 der beiden Signalverstärker 17 und 18 in auf die Motoren 5 und 6 abgestimmte Ströme um. Diese Ströme werden in den Motoren 5 und 6 in Abhängigkeit von den Drehzahl-Drehmomentverhalten der Motoren in ein entsprechendes abtriebsseitiges Drehmoment umgewandelt, das über die Abtriebsritzel 7 und 8, das Antriebsrad 4 und die Welle 2 auf die Waffe 1 wirkt.
  • Zwischen dem Stromregler 24 ist ein Schalter 25, vorzugsweise ein elektronischer Schalter, angeordnet, durch den der Motor 6 von der Leistungselektronik 24 getrennt werden kann. Der Schalter 25 wird durch einen Signalverstärker 26 angesteuert, der in dieser Ausführungsform eine Zweipunktkennlinie aufweist. Auch der Signalverstärker 26 erhält als Eingangsgröße das drehzahlabhängige Signal 19. Die Zweipunktkennlinie im Signalverstärker 26 ist so eingestellt, dass der Motor 6 immer dann vom Stromregler 24 getrennt wird, wenn eine bestimmte Drehzahl überschritten wird. Dabei korreliert diese Drehzahl vorzugsweise mit der Maximaldrehzahl des Motors 6. Insbesondere bei einer stabilisierten, nicht im Schwerpunkt gelagerten Waffe kann das von der Drehzahl zwischen Waffe 1 und Basis 3 abhängige Signal 19 seine Polarität und Amplitude häufig wechseln. Um in einem solchen Fall ein häufiges Trennen und wieder Zuschalten des Motors 6 durch den Schalter 25 zu vermeiden, kann im Signalverstärker 26 zusätzlich zur Zweipunktkennlinie eine zeitabhängige Schaltung vorgesehen werden, die die Verbindung des Motors 6 mit dem Stromregler 24 nach einer erfolgten Trennung verzögert. Dadurch bleibt die Stromversorgung nach einer Trennung für einen bestimmten Zeitraum abgeschaltet, auch wenn das Signal 19 unter den für das Trennen des Motors 6 vom Stromregler 24 vorgegebenen Schaltpegels zurückgefallen ist. Der Signalverstärker 26 verbindet den Motor 6 erst dann mit der Stromversorgung, wenn der Signalpegel des Signals 19 in dem zugelassenen Betriebsbereich des Motors 6 liegt und der vorgegebene Zeitraum der Zeitverzögerung abgelaufen ist. Vorteilhafterweise beginnt die Zeitverzögerung bei jedem Überschreiten der Schaltschwelle durch das Signal 19 wieder von vorne.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Da diese Ausführungsform in weiten Bereichen mit der oben beschriebenen Antriebsvorrichtung übereinstimmt, sind im Folgenden nur die Unterschiede zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführung beschrieben. Bei der in Fig. 2 dargestellten Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe 1 und/oder zum Ausgleichen von Bewegungen der Basis 3, und/oder zum Halten der Waffe 1 bei einer großen Unbalance wird das im Drehzahlregler 15 gebildete Signal 16 nur an einen Signalverstärker 18 geleitet. Auch in dieser Ausführungsform erhält der Signalverstärker 18 das von der Drehzahl zwischen Waffe 1 und Basis 3 abhängige Signal 19 als zweite Eingangsgröße. Das Ausgangssignal 22 des Signalverstärkers 18 wird zum einen direkt an den Stromregler mit nachfolgender Leistungselektronik 24 und zum anderen an einen Summierpunkt 27 weitergegeben. An dem Summierpunkt 27 wird durch die Bildung der Differenz der Signale 16 und 22 das Ausgangssignal 21 erzeugt, das an den Stromregler mit nachfolgender Leistungselektronik 23 weitergeleitet wird.
  • Auch in der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform hat der Signalverstärker 18 seine maximale Verstärkung bei kleinen Drehzahlen. Hier bleibt jedoch die maximale Verstärkung ausgehend von einem Signalwert Null des Signals 19 bei einem ansteigenden Signalpegel zunächst konstant und fällt erst dann ab einem bestimmten Signalpegel des Signals 19 linear bis zu einem Signalwert Null des Ausgangsgröße 22 ab. Durch diese Regelung wird bis zu dem bestimmten Signalpegel des Signals 19 der Antrieb der Waffe 1 allein durch den Motor 6 bereitgestellt, da sich an dem Summierpunkt 27 die Signale 16 und 22 aufheben und die Ausgangsgröße 21 ein Signalpegel Null weiterleitet, der am Stromregler 23 den Motor 5 stromlos schaltet. In dem Übergangsbereich bis zu einem Signalwert Null für die Ausgangsgröße 22 erfolgt der Antrieb der Waffe 1 durch beide Motoren 5 und 6. Steigt der Signalpegel des Signals 19 weiter an schaltet die Ausgangsgröße 22 des Signalverstärkers 18 den Motor 6 stromlos, wodurch dann die Antriebsvorrichtung nur noch durch den Motor 5 bewegt wird.
  • Fig. 3 zeigt die Ansteuer-Kennlinien DM5, DM6 der Motoren 5 und 6 sowie das von den Motoren 5 und 6 am Antriebsrad 4 gemeinsam aufgebrachte Summendrehmoment DA4. Das Drehmoment M des Motors 6 nimmt von seinem maximalen Wert Mmax bei der Drehzahl n = 0, mit steigender Drehzahl n ab. Demgegenüber steigt das Drehmoment M des Motors 5 ausgehend von einem Wert 0, bei einer Drehzahl n = 0, auf einen maximalen Wert Mmax an, auf dem das Drehmoment M des Motors 5 auch bei einer weiter ansteigenden Drehzahl n verbleibt. Die Ansteuer-Kennlinien DM5, DM6 der Motoren 5 und 6 überlagern sich in dem gesamten Betriebsbereich des Motors 6, wobei das Anfangsdrehmoment des Motors 6 dem maximalen Drehmoment Mmax des Motors 5 entspricht. Der Motor 5 erreicht sein maximales Drehmoment Mmax bei der Drehzahl nmax,M6, bei der der Motor 6 ein Drehmoment M = 0 erreicht, d.h. die Obergrenze seines Betriebsbereiches und damit auch des Überlagerungsbereiches der Ansteuer-Kennlinien DM5, DM6 der Motoren 5 und 6, erreicht. Die Ansteuer-Kennlinien DM5, DM6 weisen jeweils im Überlagerungsbereich einen linearen Verlauf auf, weshalb sich dessen Drehmomente zu einem konstanten Summendrehmoment DA4 am Antriebsrad 4 addieren. Dabei entspricht dieses Summendrehmoment DA4 zunächst sowohl dem Anfangsdrehmoment Mmax des Motors 6 als auch dem maximalen Drehmoment Mmax des Motors 5. Bei sehr hohen Drehzahlen n fällt das Drehmoment M des Motors 5 von seinem Maximalwert Mmax bis zu einem Wert 0 bei einer maximalen Drehzahl n max , M5 wieder ab. Diesem Verlauf bei hohen Drehzahlen n folgt auch das Summendrehmoment DA4 am Antriebsrad 4.
  • Fig. 4 zeigt den mit den Ansteuer-Kennlinien DM5, DM6 aus Fig. 3 korrelierenden Verlauf der Stromaufnahme IM5, IM6 der Motoren 5 und 6 über der Drehzahl n. Der Verlauf der Stromaufnahme IM5, IM6 zeigt deutlich, dass der Motorstrom I des Motors 6 trotz des hohen Drehmoments M des Motors 6 bei einer geringen Drehzahl n verhältnismäßig klein ist und weiter linear bis zu seiner maximalen Drehzahl abnimmt. Demgegenüber steigt der Motorstrom I des Motors 5 proportional zum Drehmoment M linear bis zu einem maximalen Wert an. Die Kurven der Motorströme der Motoren 5 und 6 verlaufen proportional zu deren Ansteuer-Kennlinien DM5, DM6. Die Summe des von den Motoren 5 und 6 aufgenommenen Stroms ist bei kleinen Drehzahlen n gering, obwohl durch die Motoren 5 und 6 am Antriebsrad 4 bereits ein hohes Drehmoment M aufgebracht wird. Der aufgenommene Motorstrom I steigt im Überlagerungsbereich linear in dem Maße an, in dem das Summendrehmoment am Antriebsrad 4 zu einem ansteigenden Anteil vom Motor 5 bereitgestellt wird.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist zum Ausrichten einer Waffe 1, zum Ausgleichen von Bewegungen der Basis 3 sowie zum Halten der Waffe 1, wenn diese nicht in ihrem Schwerpunkt gelagert werden kann, geeignet. In herkömmlichen Antrieben werden die eingesetzten Motoren auf die volle Leistungsfähigkeit der Antriebsvorrichtung ausgelegt, d.h. auf die erforderliche maximale Geschwindigkeit und das erforderliche maximale Drehmoment Mmax. Daher benötigen diese Motoren auch im Stillstand oder bei kleinen Drehgeschwindigkeiten n einen sehr hohen Strom I, insbesondere wenn ständig ein Nenndrehmoment zum Ausgleich einer Unbalance aufgebracht werden muss. Bei solchen Antrieben kann eine Reduzierung der Maximalgeschwindigkeit die Stromaufnahme verringern, wodurch jedoch auch die Funktionsfähigkeit der Antriebsvorrichtung eingeschränkt wird. Auch wenn der Betriebszustand bei dem der Antriebsvorrichtung eine hohe Drehzahl n abverlangt wird nur dann auftritt, wenn die Waffe 1 schnell auf ein neues Ziel gerichtet werden muss oder wenn die Basis 3, auf der die Waffe 1 befestigt ist, sich sehr schnell in ihrer Lage verändert, d.h. nur in einem sehr kleinen Zeitfenster des Betriebs auftritt, ist diese Einschränkung hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der Antriebsvorrichtung unakzeptabel. Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen einer Antriebsvorrichtung wird die Antriebsaufgabe bei Stillstand und kleinen Drehzahlen n vom Motor 6 mit einer abfallenden Ansteuer-Kennlinie DM6 übernommen, während der Motor 5 proportional zu steigenden Drehzahlen n dazugeschaltet wird und einen Teil der Antriebsaufgabe übernimmt. Da der Motor 6 einen deutlich geringeren Motorstrom I als der Motor 5 aufnimmt und, wie oben beschrieben, da die Antriebsvorrichtung hauptsächlich bei geringen Drehzahlen n betrieben wird, weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe 1 und/oder zum Ausgleichen von Bewegungen einer Basis 3 bzw. das Regelungsverfahren zum Ansteuern einer Waffe 1 ein im Betrieb deutlich verringerte Energieaufnahme auf.

Claims (17)

  1. Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe (1), die um mindestens eine Achse (A) drehbar mit einer Basis (3) verbunden ist, und/oder zum Ausgleichen von Bewegungen der Basis (3), mit einem ersten Elektromotor (5) und mindestens einem zweiten Elektromotor (6), die zum Halten und Bewegen der Waffe (1) um die Achse (A) mit dieser in zwangsgekoppelter Wirkverbindung stehen, und mit einer Regelungseinrichtung, mittels der zum Aufbringen eines bestimmten Drehmoments um die Achse (A) beide Motoren (5,6) zumindest über einen bestimmten Drehzahlbereich und zum Erzielen einer möglichst energieeffizienten Leistungsaufnahme der Motoren (5,6) automatisch geregelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung zumindest in dem bestimmten Drehzahlbereich beide Motoren (5,6) in Abhängigkeit einer gemessenen Bewegungsgröße (13) ansteuert und die Motoren (5,6) in diesem Drehzahlbereich gemeinsam das Drehmoment für den Antrieb der Waffe (1) aufbringen, wobei ein Motor (6) so angesteuert ist, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt und der andere Motors (5) so angesteuert ist, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl zunimmt.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung so ausgebildet ist, dass die Regelung der Motoren (5,6) entsprechend bestimmter Ansteuer-Kennlinien erfolgt, und dass sich eine abfallende Ansteuer-Kennlinie für den einen Motor (6) und eine ansteigende Ansteuer-Kennlinie für den anderen Motor (5) derart in dem bestimmten Drehzahlbereich überlagern, dass in diesem bestimmten Drehzahlbereich die Summe der Drehmomente der Motoren (5,6) im Wesentlichen gleich bleibt.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) bezogen auf die Bewegung der Waffe (1) um die Achse (A) ein unterschiedliches Drehzahl-Drehmomentverhalten aufweisen.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) über ein gemeinsames Antriebsrad (4) mit der Waffe (1) in mechanischer Verbindung stehen.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) zwischen Waffe (1) und Basis (3) eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) in einem Motorgehäuse angeordnet sind und eine gemeinsame Motorwelle aufweisen.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) bürstenlose Elektromotoren sind.
  8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) eine elektronische Kommutierung aufweisen, die aus einem für die Motoren (5,6) gemeinsamen Lagegeber abgeleitet ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Motor (5,6), bevorzugt der Motor (6) mit einer geringeren maximalen Drehzahl, mittels eines Leistungsschalters (25) von seiner Leistungselektronik (24) trennbar und wieder zuschaltbar ausgestaltet ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise oberhalb seiner maximalen Drehzahl, trennbar und in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise unterhalb seiner maximalen Drehzahl, wieder zuschaltbar ausgestaltet ist.
  11. Regelungsverfahren zum Ansteuern einer Waffe (1), die um mindestens eine Achse (A) drehbar mit einer Basis (3) verbunden ist, mit einem ersten Elektromotor (5) und mindestens einem zweiten Elektromotor (6), die zum Halten und Bewegen der Waffe (1) um die Achse (A) mit dieser in zwangsgekoppelter Wirkverbindung stehen, wobei zum Aufbringen eines bestimmten Drehmoments beide Motoren (5,6) zumindest über einen bestimmten Drehzahlbereich und zum Erzielen einer möglichst energieeffizienten Leistungsaufnahme der Motoren (5,6) automatisch geregelt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem bestimmten Drehzahlbereich beide Motoren (5,6) in Abhängigkeit einer gemessenen Bewegungsgröße (13) angesteuert werden und das Drehmoment um die Achse (A) gemeinsam aufbringen, wobei ein Motor (6) so angesteuert wird, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt und der andere Motor (5) so angesteuert wird, dass dessen Drehmoment mit zunehmender Drehzahl zunimmt.
  12. Regelungsverfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) in Abhängigkeit von mindestens einer gemessenen Regelgröße (19) angesteuert werden, wobei das Drehmoment zum Antrieb der Waffe (1) in Abhängigkeit von dieser Regelgröße (19) nach mindestens einer vorgegebenen Ansteuer-Kennlinie auf die Motoren (5,6) aufgeteilt wird.
  13. Regelungsverfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße (19) eine gemessene Drehzahl zwischen Waffe (1) und Basis (3) oder eine von dieser Drehzahl abgeleitete Größe ist.
  14. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Motor, bevorzugt der Motor (6) mit einer geringeren maximalen Drehzahl, mittels eines Leistungsschalters (25) von seiner Leistungselektronik (24) getrennt und wieder zugeschaltet wird.
  15. Regelungsverfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise oberhalb seiner maximalen Drehzahl, getrennt und in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl, vorzugsweise unterhalb seiner maximalen Drehzahl, wieder zugeschaltet wird.
  16. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zu- und/oder Abschalten des einen Motors (6) zusätzlich zeitabhängig gesteuert wird.
  17. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5,6) von zwei getrennten Elektronikeinheiten (23,24) versorgt werden.
EP20040014268 2003-07-02 2004-06-17 Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe Expired - Lifetime EP1494347B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10329861 2003-07-02
DE2003129861 DE10329861B3 (de) 2003-07-02 2003-07-02 Antriebsvorrichtung und Regelungsverfahren zum Ausrichten einer Waffe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1494347A1 EP1494347A1 (de) 2005-01-05
EP1494347B1 true EP1494347B1 (de) 2006-08-16

Family

ID=33426826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20040014268 Expired - Lifetime EP1494347B1 (de) 2003-07-02 2004-06-17 Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1494347B1 (de)
DE (2) DE10329861B3 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012015036B4 (de) * 2012-07-31 2020-03-19 Schneider Electric Automation Gmbh Verfahren zum Betreiben eines mehrere Elektromotoren aufweisenden elektrischen Antriebs
JP6043231B2 (ja) 2013-04-12 2016-12-14 オークマ株式会社 電動機制御装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2414924A (en) * 1944-11-16 1947-01-28 Westinghouse Electric Corp Electrical system and apparatus for positioning guns and other movable objects
JPS50118445A (de) * 1974-03-08 1975-09-17
DE2939547A1 (de) * 1979-09-28 1981-04-09 Ficht GmbH, 8011 Kirchseon Einrichtung zum steuern von lafetten
DE3341320A1 (de) * 1983-11-15 1985-05-23 Hoesch Ag, 4600 Dortmund Steuerbarer drehantrieb
FR2631179B1 (fr) * 1988-05-06 1991-04-12 Signaux Equip Electroniques Dispositif pour commander au moins un moteur electrique d'asservissement avec une puissance elevee a partir d'un reseau basse tension, en particulier pour la motorisation d'une tourelle embarquee sur un char de combat
DE19951915A1 (de) * 1999-10-28 2001-05-10 Diehl Munitionssysteme Gmbh Richtantrieb
JP3934369B2 (ja) * 2001-08-01 2007-06-20 株式会社大井製作所 移動体駆動制御装置
DE10204052A1 (de) * 2002-02-01 2003-08-14 Krauss Maffei Wegmann Gmbh & C Richtanlage für einen Raketenwerfer

Also Published As

Publication number Publication date
EP1494347A1 (de) 2005-01-05
DE502004001184D1 (de) 2006-09-28
DE10329861B3 (de) 2005-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0914911B1 (de) Roboterarm mit Gewichtsausgleich
DE69116760T2 (de) Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuersystem
EP2733830A1 (de) Hubdrehvorrichtung
DE112009001346T5 (de) Über einen Elektromotor verstellte hydrostatische Pumpe
EP3567280A1 (de) Hub-dreh-modul
DE69205429T2 (de) Elektrischer wandler um rotative in lineare bewegung umzusetzen mit energierückgewinnung.
EP1742336A1 (de) Stufenloses Elektrogetriebe
EP0938035A2 (de) Elektromechanische Bedieneinrichtung
EP0593853A1 (de) Fahrbares Gartengerät mit Motorantrieb für Werkzeug und Räder
EP1494347B1 (de) Antriebsvorrichtung zum Ausrichten einer Waffe
DE2913574A1 (de) Antriebsmechanismus
DE2256209C3 (de) Drehzahlregler für Brennkraftmaschinen
EP1665304A1 (de) Vorrichtung zur betätigung eines elektrischen schaltgerätes
DE102005031413A1 (de) Stufenloses Elektrogetriebe
WO2011045078A1 (de) Rundschalttisch
DE624416C (de) Selbsttaetig wirkende Schaltvorrichtung fuer Wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen
DE10226152A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Gleichstrommotors und Verstelleinrichtung mit einer solchen
EP1470384B1 (de) RICHTANLAGE FüR EINEN RAKETENWERFER
DE102007042248A1 (de) Werkzeugkopf
EP1600656A2 (de) Bremsvorrichtung für einen elektrischen Antriebsmotor und Möbel
DE19512253A1 (de) Drehantrieb für einen Drehkran-Ausleger
WO2006029671A1 (de) Stelleinrichtung für ein stell-oder schaltelement
DE3533764C2 (de)
DE19834776C2 (de) Vorrichtung zum Verstellen von bewegbaren Teilen an Fahrzeugen mittels eines kurzschließbaren Stellmotors
DE738552C (de) Kraftmaschinenregler

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL HR LT LV MK

17P Request for examination filed

Effective date: 20050628

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE FR GB

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 502004001184

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060928

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20061002

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20070518

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20120626

Year of fee payment: 9

Ref country code: FR

Payment date: 20120704

Year of fee payment: 9

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R082

Ref document number: 502004001184

Country of ref document: DE

Representative=s name: JOSTARNDT PATENTANWALTS-AG, DE

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20130902

Year of fee payment: 10

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20130617

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20140228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130617

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130701

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502004001184

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502004001184

Country of ref document: DE

Effective date: 20150101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150101