DE69212141T2 - DEVICE FOR ALIGNING AND ADJUSTING THE POSITION OF AN OBJECT, IN PARTICULAR A TRANSMITTER / RECEIVER ANTENNA FOR ELECTROMAGNETIC WAVES, IN AT LEAST ONE OF THREE DIRECTIONS IN THE SPACE - Google Patents
DEVICE FOR ALIGNING AND ADJUSTING THE POSITION OF AN OBJECT, IN PARTICULAR A TRANSMITTER / RECEIVER ANTENNA FOR ELECTROMAGNETIC WAVES, IN AT LEAST ONE OF THREE DIRECTIONS IN THE SPACEInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausrichtung und Einstellung der Position eines Gegenstands in zumindest einer der drei Raumrichtungen, insbesondere für Sende- oder Empfangsantennen für elektromagnetische Wellen.The present invention relates to a device for aligning and adjusting the position of an object in at least one of the three spatial directions, in particular for transmitting or receiving antennas for electromagnetic waves.
Die Erfindung ist allgemein in allen Fällen anwendbar, wo es notwendig ist, die Position zumindest eines Teils, und insbesondere voluminöser, schwerer oder sperriger Teile, in zumindest einer der drei Raumrichtungen auszurichten und einzustellen.The invention is generally applicable in all cases where it is necessary to align and adjust the position of at least one part, and in particular voluminous, heavy or bulky parts, in at least one of the three spatial directions.
Die Vorrichtung kann deshalb auf verschiedenen Anwendungsgebieten benützt werden, beispielsweise als Vorrichtung zur Ausrichtung und Einstellung in einer der drei rechtwinkligen Raumrichtungen bei Werkzeugmaschinen, Senkrechtförderem, Kränen, oder bei allen Arten von Hebeeinrichtungen, Kippeinrichtungen usw. oder als Vorrichtung zur Ausrichtung und Einstellung eines Teils (Kanone, Radar, Antenne, Aufbauten, usw.), die auf Fahrzeugen beliebiger Art angebracht sind: Nutzfahrzeuge, Wägen, Schiffe, Raketen, Flugzeuge, Satelliten.The device can therefore be used in various fields of application, for example as a device for aligning and adjusting in one of the three right-angled spatial directions on machine tools, vertical conveyors, cranes, or on all types of lifting devices, tilting devices, etc., or as a device for aligning and adjusting a part (gun, radar, antenna, superstructure, etc.) mounted on any type of vehicle: commercial vehicles, wagons, ships, rockets, aircraft, satellites.
Auf die Vorrichtung kann auch beim Bau von theodolitenartigen Geräten zurückgegriffen werden, die die Verschiebung von Teilen längs zweier rechtwinkliger Raumrichtungen erlauben, oder genauso beim Bau von Vorrichtungen, die die geführte Bewegung in drei Raumrichtungen erlauben. In zahlreichen Gebieten ist es tatsächlich notwendig, die Position eines Objekts in zumindest zwei Raumrichtungen genau zu kennen, dies ist der Grund, warum es notwendig ist, den horizontalen und den vertikalen Winkel und insbesondere Azimut und Horizonthöhe zu messen, sowie den Fortgang beweglicher Teile oder von verschiedenen Geschossen, wie Raketen, Satelliten, Flugzeugen, Bomben, usw., in den drei Raumrichtungen zu verfolgen.The device can also be used in the construction of theodolite-type devices that allow the displacement of parts along two perpendicular spatial directions, or in the construction of devices that allow guided movement in three spatial directions. In many areas it is actually necessary to determine the position of an object in at least two spatial directions, this is why it is necessary to measure the horizontal and vertical angles and in particular azimuth and horizon height, as well as to track the progress of moving parts or of various projectiles, such as rockets, satellites, aircraft, bombs, etc., in the three spatial directions.
In allen Fällen ergibt sich eine interessante Anwendung der Vorrichtung bei ihrer Verwendung zur Positionierung einer Antenne zum Aussenden bzw. Empfangen elektromagnetischer Wellen.In all cases, an interesting application of the device arises when it is used to position an antenna for transmitting or receiving electromagnetic waves.
Um beim Aussenden und beim Empfangen elektromagnetischer Wellen eine geeignete Ausrichtung der Antennen zum Aussenden und Empfangen der Wellen zu erhalten, verwendet man derzeit verschiedene Vorrichtungen, deren Funktion es ist, die richtige Position der Antennen sowie der zugehörigen elektronischen Teile sicherzustellen.In order to obtain a suitable orientation of the antennas for transmitting and receiving electromagnetic waves, various devices are currently used whose function is to ensure the correct position of the antennas and the associated electronic components.
Die derzeit verwendeten Antennen besitzen verschiedene Richtcharakteristiken. Man unterscheidet einerseits isotrope Antennen, die in alle Raumrichtungen strahlen, und andererseits Richtantennen, die fast gleichformig in Richtungen nahe einer im wesentlichen horizontalen Ebene strahlen.The antennas currently in use have different directional characteristics. On the one hand, there are isotropic antennas that radiate in all spatial directions, and on the other hand, directional antennas that radiate almost uniformly in directions close to an essentially horizontal plane.
Je nach Art der Antenne sind ihre Eigenschaften hinsichtlich der Richtcharakteristik wichtig, und sie werden durch verschiedene Parameter, hauptsächlich durch die Strahlungsintensität und durch den Gewinn, beschrieben.Depending on the type of antenna, its properties in terms of directional characteristics are important and are described by various parameters, mainly by the radiation intensity and by the gain.
Der Gewinn ist hier definiert als das Verhältnis der Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Richtung zur maximalen Strahlung, die von einer Bezugsantenne erzeugt wird, der die gleiche Leistung zugeführt wird. Die Referenzantenne ist oft eine Halbwellenantenne, die aus einem einfachen leitenden Draht, der eine halbe Wellenlänge lang ist, besteht, und der in seiner Mitte versorgt wird.The gain is defined here as the ratio of the radiation intensity as a function of direction to the maximum radiation generated by a reference antenna, which is supplied with the same power. The reference antenna is often a half-wave antenna, consisting of a simple conducting wire half a wavelength long, powered at its center.
Allgemein haben diese Antennen auch Kennwerte hinsichtlich der Energieausnützung, ihrer Form und Aerodynamik, ihrer Abmessungen, der Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen sowie ihrer Fähigkeit, zufriedenstellende Eigenschaften in einem geeigneten Frequenzband zu bewahren.In general, these antennas also have characteristics in terms of energy utilization, their shape and aerodynamics, their dimensions, their resistance to external influences and their ability to maintain satisfactory properties in a suitable frequency band.
Deshalb haben Antennen, die solchen Anforderungen entsprechen sollen, je nach Art der vorgesehenen Verwendung unterschiedliche Abmessungen.Therefore, antennas that are intended to meet such requirements have different dimensions depending on the type of intended use.
Die Abmessung der Antennen ist eine Funktion der Wellenlängen, die sie empfangen oder aussenden, sowie des Betrags ihres Gewinns, der proportional zum Quadrat der Betriebsfrequenz ist. Beim Richtfunk, bei der Radiokommunikation und in der Radioastronomie verwendet man deshalb allgemein Antennen mit Reflektoren, die oft parabolisch sind und die mehrere zehn Meter Durchmesser haben können.The dimensions of the antennas are a function of the wavelengths they receive or transmit, as well as the amount of their gain, which is proportional to the square of the operating frequency. In radio relays, radio communications and radio astronomy, antennas with reflectors are therefore generally used, which are often parabolic and can have a diameter of several tens of meters.
Es besteht auch das Bedürfnis, die Abmessungen von Antennen zu vergrößern. Durch die Vergrößerung des Antennendurchmessers erhöht sich der Bereich elektromagnetischer Wellen, die ausgesendet oder empfangen werden können, wobei sich genauso die Möglichkeit des Sendens und des Empfangens kurzer wellenlängen erhöht, der Gewinn erhöht sich ebenfalls.There is also a need to increase the dimensions of antennas. Increasing the antenna diameter increases the range of electromagnetic waves that can be transmitted or received, while also increasing the ability to transmit and receive short wavelengths and increasing the gain.
Die Durchmesserzunahme der Antennen hat dann, wenn diese mechanisch ausrichtbar sind, die Zunahme der zu bewegenden Masse sowie der Trägheit zur Folge, so daß es notwendig ist, Vorrichtungen zur Ausrichtung und Positionierung voluminöser Antennen zu verwenden.The increase in the diameter of the antennas, if they are mechanically alignable, results in an increase in the mass to be moved and in the inertia, so that it is necessary is to use devices for aligning and positioning voluminous antennas.
Andererseits ist es bei vielen Anwendungen wichtig, daß diese Vorrichtungen leicht sind, widerstandsfähig und wenig Platz erfordern.On the other hand, in many applications it is important that these devices are light, robust and require little space.
Die derzeit verwendeten Vorrichtungen sind hieran schlecht angepaßt, und sie weisen Probleme hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen Einflüsse auf, die durch äußere Bedingungen ausgeübt werden, insbesondere gegenüber Windkräften.The devices currently in use are poorly adapted to this and have problems with regard to resistance to influences exerted by external conditions, in particular wind forces.
Die derzeit bekannten und verwendeten Vorrichtungen zur Positionierung weisen Mechaniken zur Steuerung und zum Bewegen der Antenne auf, die einen komplexen Entwurf haben, der schwierig umzusetzen ist, und deren Aufbau sehr sperrig ist.The positioning devices currently known and used have mechanisms for controlling and moving the antenna which have a complex design, are difficult to implement and are very bulky in construction.
Bezugnehmend auf Figur 1 sieht man beispielsweise eine derzeit zur Positionierung einer Parabolantenne A in zwei orthogonalen Raumrichtungen verwendete Vorrichtung.Referring to Figure 1, for example, one can see a device currently used for positioning a parabolic antenna A in two orthogonal spatial directions.
Die Vorrichtung wird durch einen Träger B gebildet, an dem zwei Strukturen C, D befestigt sind, die unabhängig voneinander sind und die die Positionierung der Antenne A in zwei zueinander rechtwinkligen Raumrichtungen erlauben. Eine erste Richtung ist parallel zur Achse, die Azimutachse genannt wird, eine zweite Richtung ist parallel zu einer Achse, die Ortsachse genannt wird.The device is formed by a support B to which are fixed two structures C, D which are independent of each other and which allow the positioning of the antenna A in two mutually perpendicular spatial directions. A first direction is parallel to the axis called the azimuth axis, a second direction is parallel to an axis called the spatial axis.
Die Struktur C, die am Träger B durch geeignete Einrichtungen angelenkt ist, weist einen Zahnkranz E auf, mit dem ein Ritzel F in Eingriff steht. Das Ritzel F steht mit dem Abtrieb eines Untersetzungsgetriebes G in Verbindung, das mit einem Motor H verbunden ist, um die Struktur in einer Richtung parallel zur Azimutachse in Bewegung zu versetzen.The structure C, which is hinged to the support B by suitable means, comprises a ring gear E with which a pinion F is engaged. The pinion F is in contact with the Output of a reduction gear G connected to a motor H to move the structure in a direction parallel to the azimuth axis.
Die Struktur C, die über dem Zahnkranz E gelagert ist, ist ein Gehäuse, das zwei Lager I J aufweist, die bezüglich einer Mittenebene symmetrisch zueinander angeordnet sind und die Struktur D halten. Die Struktur D besteht aus einer mechanischen Welle O, die an ihren Enden zwei Arme K und L aufweist. Das Gehäuse weist einen mit einem Untersetzungsgetriebe N verbundenen Motor M auf, wobei der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes über eine geeignete Mechanik mit der mechanischen Verbindungswelle O verbunden ist. Die Welle O, die rechtwinklig zur Azimutachse und parallel zur Horizonthöhenachse angeordnet ist, ist in den Lagern angeordnet und über eine geeignete Kinematik über den Zahnkranz Q mit dem Ritzel P verbunden, um die zwei Arme K und L in einer Richtung parallel zur Ortsachse in Bewegung zu versetzen.The structure C, which is supported on the ring gear E, is a housing comprising two bearings I J arranged symmetrically with respect to a central plane and supporting the structure D. The structure D consists of a mechanical shaft O having two arms K and L at its ends. The housing comprises a motor M connected to a reduction gear N, the output of the reduction gear being connected to the mechanical connecting shaft O by a suitable mechanism. The shaft O, arranged at right angles to the azimuth axis and parallel to the horizon height axis, is arranged in the bearings and connected to the pinion P by a suitable kinematics via the ring gear Q in order to set the two arms K and L in motion in a direction parallel to the spatial axis.
Die Verwendung der Verbindungswelle und des Zahnkranzes an der im Gehäuse gelegenen, Höhenachse genannten Achse, hat ein voluminöses, schweres und sperriges Gehäuse zur Folge, außerdem muß der konstruktive Aufbau für die Wartung und die Halterung der Antenne über dem Gehäuse angebracht sein.The use of the connecting shaft and the gear ring on the axis located in the housing, called the vertical axis, results in a voluminous, heavy and bulky housing, and the structural structure for maintenance and mounting the antenna must be installed above the housing.
Dies hat zur Folge, daß zur Sicherstellung einer geeigneten Positionierung der Antenne die Anordnung des Stütz- und Halteaufbaus für die Antenne und die Quelle einen mechanischen Entwurf hat, der die Trägheit zunehmen läßt, indem der Abstand des Schwerpunkts der Antenne von der Auswerteachse zunimmt.This means that, in order to ensure appropriate positioning of the antenna, the arrangement of the support and holding structure for the antenna and the source has a mechanical design that increases the inertia by increasing the distance of the antenna's center of gravity from the evaluation axis.
Außerdem verhindert die Verbindungswelle, die die zwei Arme miteinander verbindet, jede Relativbewegung der beiden Arme zueinander, wodurch die Möglichkeiten zur Einstellung der Ausrichtungsebene der Antenne stark eingeschränkt werden. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist es bekannt, auf eine Positionierung der Antenne mittels statischer, elektronischer Vorrichtungen zurückzugreifen, die die Phasenlage der Versorgung der abstrahlenden Bauteile der Antenne verändern können. Solche Vorrichtungen sind aber sehr aufwendig, komplex und aufwendig in der Handhabung.In addition, the connecting shaft that connects the two arms prevents any relative movement of the two arms to each other, which severely limits the possibilities for adjusting the antenna's alignment plane. To counteract this disadvantage, it is known to use static, electronic devices to position the antenna, which can change the phase position of the supply to the antenna's radiating components. However, such devices are very expensive, complex and difficult to handle.
Außerdem können solche Vorrichtungen nur begrenzt eingesetzt werden, weil der Abstrahlsektor, in dem sie verwendet werden können, begrenzt ist.In addition, such devices can only be used to a limited extent because the radiation sector in which they can be used is limited.
Beispielhaft können folgende Druckschriften zum Stand der Technik genannt werden:The following publications on the state of the art can be cited as examples:
- Das Dokument EP-A-0 246 635 beschreibt eine dreiachsige Struktur, die bisher gut bekannt ist. Der Schwerpunkt dieses Patents liegt jedoch auf einem Berechnungsalgorithmus für die Steuerung der Teile bei ihrer Bewegung um drei Achsen, damit die Struktur auf den Zenit ausgerichtet ist. Sie gibt keinen Hinweis, der es einem Fachmann erlaubt, eine leichtere, leichter handhabbare und weniger sperrige Struktur herzustellen, was eines der wichtigen Ziele der vorliegenden Erfindung ist.- Document EP-A-0 246 635 describes a three-axis structure which is well known to date. However, the focus of this patent is on a calculation algorithm for controlling the movement of the parts around three axes so that the structure is aligned at the zenith. It does not provide any indication that would enable a person skilled in the art to produce a lighter, more manageable and less bulky structure, which is one of the important objectives of the present invention.
Diese Struktur hat Haltearme für die Antenne, die nicht unabhängig voneinander sind. Es handelt sich um einen kompakten Block, der auf jeder Seite zwei symmetrische Antriebe aufweist, aber sie hat nicht zwei Motoren pro Zahnkranz mit Nachstellung des Spiels durch elektrische Regelung der Motoren.This structure has arms for supporting the antenna that are not independent of each other. It is a compact block that has two symmetrical drives on each side, but it does not have two motors per gear ring with play adjustment by electrical control of the motors.
Die aus diesem Dokument bekannten Arme 41 sind mit der Struktur 32 verbunden.The arms 41 known from this document are connected to the structure 32.
- Das Dokument GB-A-2 267 117 beschreibt eine Vorrichtung, die eine Gegenkopplung zur Nachstellung des Spiels aufweist, sie ist durch eine mechanische Feder gebildet.- The document GB-A-2 267 117 describes a device which has a counter-coupling for adjusting the play it is formed by a mechanical spring.
Die Vorrichtung liegt fern von derjenigen der vorliegenden Erfindung, weil sie nicht eine Struktur großer Steifigkeit beschreibt, die ohne mechanisches Spiel angetrieben wird.The device is far from that of the present invention because it does not describe a structure of great rigidity that is driven without mechanical play.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ausrichtung und Einstellung eines beweglichen Teils in zumindest einer Raumrichtung anzugeben, die von den bisher bekannten Vorrichtungen verschieden ist, indem sie einen einfachen mechanischen Aufbau, einen einfachen Antrieb und große Anpassungsfähigkeit hinsichtlich ihrer Verwendung hat.The object of the invention is to provide a device for aligning and adjusting a movable part in at least one spatial direction, which differs from the previously known devices in that it has a simple mechanical structure, a simple drive and great adaptability with regard to its use.
Hierzu ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Ausrichtung und Einstellung der Position eines Teils in zumindest einer Raumrichtung anzugeben, die eine Halterung für zumindest eine Struktur aufweist, mit:For this purpose, the object of the invention is to provide a device for aligning and adjusting the position of a part in at least one spatial direction, which has a holder for at least one structure, with:
* einer Einrichtung zum Positionieren und Ausrichten, die über eine geeignete Mechanik mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist,* a device for positioning and aligning, which is connected to a drive device via a suitable mechanism,
* Motoren, die für den Antrieb der Positionierungs- und Ausrichtungseinrichtung vorgesehen sind,* Motors intended to drive the positioning and alignment device,
* einer Einrichtung zum Koordinieren der Funktion der Motoren,* a device for coordinating the function of the engines,
* einer Einrichtung zum Beseitigen des mechanischen Spiels, das zwischen den Motoren und den damit in Eingriff stehenden Antriebseinrichtungen vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Positionierung und Aus richtung durch unabhängige, verschiebliche Arme gebildet wird, die an Zahnkränzen befestigt sind, mit denen die Elektromotoren in Eingriff stehen, die miteinander über eine Regelung verbunden sind, wobei weitere Motoren mit den Zahnkränzen im Eingriff stehen, um einen gegenläufigen Einfluß auszuüben, um Spiel auszugleichen.* a device for eliminating the mechanical play that exists between the motors and the drive devices engaged therewith, characterized in that the device for positioning and alignment is formed by independent, movable arms that are attached to gear rings with which the electric motors engage, which are connected to one another via a control, with further motors engaging the gear rings to exert an opposing influence to compensate for play.
Weitere Kennzeichnen der Vorrichtung sind:Further features of the device are:
- Der Abtrieb der Motoren ist über eine geeignete Mechanik in "direktem Eingriff" mit der Antriebseinrichtung;- The output of the motors is in "direct engagement" with the drive device via a suitable mechanism;
- sie weist drei unabhängige Strukturen auf, nämlich eine Struktur, die über eine geeignete Mechanik mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, eine Struktur, die unabhängige Arme aufweist, die symmetrisch zueinander bezüglich einer Mittenebene angeordnet und jeweils mit Antriebseinrichtungen verbunden sind, und eine Struktur, die unabhängige Halterungen aufweist, die zueinander bezüglich einer Mittenebene symmetrisch angeordnet und jeweils mit einer Schwenkeinrichtung verbunden sind;- it comprises three independent structures, namely a structure connected to the drive device by means of a suitable mechanism, a structure comprising independent arms arranged symmetrically to one another with respect to a central plane and each connected to drive devices, and a structure comprising independent supports arranged symmetrically to one another with respect to a central plane and each connected to a pivoting device;
- die mit den Armen verbundene Struktur wird durch ein Gehäuse gebildet, das einen Innenraum aufweist, der eine Aufnahme begrenzt, die sich von seinem freien Ende bis zu einer im unteren Teil unter einer Hebeachse gelegenen Seite erstreckt;- the structure connected to the arms is formed by a case having an internal space defining a receptacle extending from its free end to a side located in the lower part under a lifting axis;
- sie weist eine nichtmechanische Regelungsverbindung auf zwischen zumindest einem übergeordneten Motor und zumindest einem nachgeordneten Motor, um die Bewegung der unabhängigen Bewegungs- und Ausrichtungseinrichtung zu koordinieren;- it has a non-mechanical control connection between at least one higher-level motor and at least a downstream motor to coordinate the movement of the independent movement and alignment device;
- sie weist eine Einrichtung zur Erfassung der Veränderung von Parametern auf, etwa der Winkelabweichung der autonomen Arme im Hinblick auf einen vorbestimmten Grenzwert;- it comprises a device for detecting the variation of parameters, such as the angular deviation of the autonomous arms with respect to a predetermined limit value;
- die Steifigkeit der nichtmechanischen Regelungsverbindung ist zumindest gleich der Steifigkeit einer gleichwirkenden mechanischen Verbindung;- the stiffness of the non-mechanical control connection is at least equal to the stiffness of a mechanical connection with the same effect;
- die Regelung ist eine Regelung hinsichtlich Position und Geschwindigkeit;- the control is a control with regard to position and speed;
- das Gehäuse weist zumindest zwei Untersetzungsgetriebe auf, die in seinem unteren Teil unter der Hebeachse bezüglich einer Mittenebene angeordnet sind, wobei der Abtrieb jedes Untersetzungsgetriebes über eine geeignete Mechanik mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, die sich im Eingriff mit der entsprechenden Einrichtung zur Ausrichtung und Positionierung befindet, und wobei eine über eine Verbindungseinrichtung mit zumindest einem Motor verbundene Welle die mechanische Verbindung zwischen den Untersetzungsgetrieben sicherstellt;- the housing comprises at least two reduction gears arranged in its lower part under the lifting axis with respect to a central plane, the output of each reduction gear being connected via a suitable mechanism to the drive device which is in engagement with the corresponding alignment and positioning device, and a shaft connected via a connection device to at least one motor ensuring the mechanical connection between the reduction gears;
- ein einzelner Motor steht im Eingriff mit den zwei Unterset zungsgetrieben;- a single motor is engaged with the two reduction gears;
- das Gehäuse weist in seinem unteren Teil unter der Hebeachse zwei Motorpaare auf, die bezüglich einer Mittenebene zueinander symmetrisch angeordnet sind und die über eine geeignete Mechanik mit der Antriebseinrichtung, die mit den zugehörigen Einrichtungen zur Ausrichtung im Eingriff stehen, verbunden sind, und wobei sie eine Regelungseinrichtung aufweist zum paarweisen Regeln einerseits zweier Motoren gemäß einer relativen einer Zunahme entsprechenden Abweichung, und andererseits zweier Motoren gemäß einer relativen einer Verringerung entsprechenden Abweichung, die gleich der Zunahme ist, damit ihre Summe Null wird, um das mechanische Spiel auszugleichen;- the housing has in its lower part, under the lifting axis, two pairs of motors which are arranged symmetrically with respect to a central plane and which are connected by a suitable mechanism to the drive device which is in engagement with the associated alignment devices and comprising a control device for controlling, in pairs, on the one hand, two motors according to a relative deviation corresponding to an increase, and on the other hand, two motors according to a relative deviation corresponding to a decrease equal to the increase, so that their sum becomes zero, in order to compensate for the mechanical play;
- sie weist eine elastische Einrichtung auf, um die Lage der Ritzel sicherzustellen, die über eine geeignete Mechanik mit der Antriebseinrichtung verbunden sind;- it has an elastic device to ensure the position of the pinions, which are connected to the drive device by a suitable mechanism;
- sie weist Ritzel auf, die in zwei unterschiedliche Sektoren unterteilt sind, die zwei Halbritzel begrenzen;- it has pinions divided into two different sectors which delimit two half-pinions;
- sie weist zumindest einen Keil auf, der einer mechanischen Verbindungswelle zwischen den zwei Untersetzungsgetrieben zugeordnet ist, die über eine geeignete Mechanik mit der Antriebseinrichtung verbunden sind, um eine magnetische Kraft zu bilden;- it comprises at least one key associated with a mechanical connecting shaft between the two reduction gears connected to the drive device via a suitable mechanism in order to form a magnetic force;
- sie weist eine Informationsverarbeitungseinrichtung auf, die zumindest einen Speicher hat, der Informationen hat, die dazu geeignet sind, die relative Bewegung der Struktur in unterschiedlichen und zueinander rechtwinkligen Raumrichtungen zu bestimmen und zu führen.- it has an information processing device, which has at least one memory containing information, which is suitable for determining and guiding the relative movement of the structure in different and mutually perpendicular spatial directions.
Ein genaueres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden genaueren Beschreibung, die auf die beiliegenden Schemazeichnungen Bezug nimmt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Beschreibung und die Zeichnungen beispielhaft, aber nicht begrenzend zu verstehen sind.A more precise understanding of the invention will become apparent from the following more detailed description, which refers to the accompanying schematic drawings. It should be noted that the description and the drawings are to be understood as examples and not as limiting.
Figur 1 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt einer bekannten Vorrichtung zur Positionierung einer Antenne, sie zeigt den Stand der Technik.Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a known device for positioning an antenna, showing the state of the art.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung einer Antenne, wobei die elektronische Aufnahme einerseits in horizontaler und andererseits in vertikaler Position dargestellt ist.Figure 2 is a schematic representation in cross section of a device according to the invention for positioning an antenna, the electronic recording being shown in a horizontal position on the one hand and in a vertical position on the other.
Figur 3 ist eine schematische Darstellung, die die Motoren und die Antriebseinrichtung der Vorrichtung für eine Richtung parallel zur Azimutachse zeigt.Figure 3 is a schematic diagram showing the motors and the drive mechanism of the device for a direction parallel to the azimuth axis.
Figur 4 ist eine schematische Darstellung, die die Motoren und die Antriebseinrichtung der Vorrichtung für eine Richtung parallel zur Ortsachse zeigt.Figure 4 is a schematic diagram showing the motors and the drive mechanism of the device for a direction parallel to the spatial axis.
Figur 5 ist eine schematische Darstellung im Längsschnitt der inneren Anordnung der Positioniereinrichtung der Antenne für eine Richtung parallel zur Azimutachse und für eine Richtung parallel zur Ortsachse.Figure 5 is a schematic representation in longitudinal section of the internal arrangement of the positioning device of the antenna for a direction parallel to the azimuth axis and for a direction parallel to the spatial axis.
Figur 6 ist eine schematische Darstellung, die das Prinzip der Synchronisation der Arme zeigt, das den Ausgleich des Spiels bildet.Figure 6 is a schematic diagram showing the principle of the synchronization of the arms which forms the balance of the play.
Figur 7 ist eine schematische Darstellung, die das Prinzip des Antriebs der Azimutachse zeigt, das den Ausgleich des Spiels bildet.Figure 7 is a schematic diagram showing the principle of the azimuth axis drive, which compensates for the play.
Figur 8 ist eine schematische Darstellung, die das Prinzip des Ausgleichs des Spiels nach der Erfindung zeigt, wenn die äußere Kraft niedriger ist als das Zweifache des Werts der Magnetisierung der Motorkraft.Figure 8 is a schematic diagram showing the principle of compensation of the play according to the invention when the external force is less than twice the value of the magnetization of the motor force.
Figur 9 ist eine schematische Darstellung, die das Prinzip des Ausgleichens des Spiels nach der Erfindung zeigt, wenn die äußere Kraft größer ist als das Zweifache der Polarisierung der Motorkraft.Figure 9 is a schematic diagram showing the principle of compensating the clearance according to the invention when the external force is greater than twice the polarization of the motor force.
Figur 10 ist eine schematische Darstellung, die eine abgeänderte Ausführungsform zeigt, bei der die Polarisierung der Kraft mittels einer mechanischen Verbindung zwischen zwei schnellaufenden Motoren verwirklicht wird.Figure 10 is a schematic diagram showing a modified embodiment in which the polarization of the force is achieved by means of a mechanical connection between two high-speed motors.
Figur 11 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt, die eine abgewandelte Ausführungsform zeigt, bei der die Vorrichtung eine Welle aufweist, die die mechanische Verbindung zwischen zwei Motoren sicherstellt, die mit Ritzeln verbunden sind, die mit einem Zahnkranz in Eingriff stehen.Figure 11 is a schematic cross-sectional view showing a modified embodiment in which the device comprises a shaft ensuring the mechanical connection between two motors connected to pinions engaging a ring gear.
Figur 12 ist eine schematische Darstellung im Längsschnitt eines Ritzeis, das aus zwei unterschiedlichen Sektoren besteht.Figure 12 is a schematic representation in longitudinal section of a scratch ice consisting of two different sectors.
Figur 13 ist eine Darstellung, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, die eine Struktur enthält zur Ausrichtung einer Antenne gemäß einer Richtung, die rechtwinklig zur Azimutachse und zur Ortsachse ist.Figure 13 is a diagram showing an apparatus according to the invention including a structure for orienting an antenna according to a direction perpendicular to the azimuth axis and the spatial axis.
Figur 14 ist eine schematische Schnittdarstellung längs der Linie XIII-XIII in Figur 13.Figure 14 is a schematic sectional view taken along the line XIII-XIII in Figure 13.
Figur 15 ist eine schematische Darstellung der Funktion der Antenne in einer beliebigen Raumrichtung aufgrund einer dritten Achse, die eine kardanartige Funktion ermöglicht.Figure 15 is a schematic representation of the function of the antenna in any spatial direction due to a third axis that enables a gimbal-like function.
Figur 16 ist eine schematische Darstellung, die die Funktion der Antenne in altazimutaler Richtung zeigt, und für die der Öffnungswinkel von 30 der Zone entspricht, wo die Azimutalgeschwindigkeit sehr groß wird.Figure 16 is a schematic diagram showing the function of the antenna in the altazimuthal direction, and for which the opening angle of 30 corresponds to the zone where the azimuthal velocity becomes very high.
Figur 17 ist eine schematische Darstellung, die die Kardanfunktion der Ausrichtungseinrichtung der Antenne zeigt.Figure 17 is a schematic diagram showing the gimbal function of the antenna pointing device.
Figur 18 ist eine schematische Darstellung, die die Funktion der Antenne in Azimutrichtung zeigt, gesehen in vertikaler Richtung.Figure 18 is a schematic diagram showing the function of the antenna in the azimuth direction, viewed in the vertical direction.
Figur 19 ist eine schematische Darstellung, die die Bestimmung von Wartepunkten in Abhängigkeit von der Trajektone eines beweglichen Körpers, beispielsweise eines Satelliten, zeigt.Figure 19 is a schematic diagram showing the determination of waiting points depending on the trajectory of a moving body, for example a satellite.
Figur 20 ist eine schematische Darstellung, die die Trajektone eines beweglichen Körpers zeigt, die eine Drehung um 90º um die Azimutachse während der Kardanfunktion notwendig macht, um den Treffpunkt wiederzufinden.Figure 20 is a schematic diagram showing the trajectory of a moving body requiring a rotation of 90º around the azimuth axis during gimbal operation in order to recover the point of impact.
In den ZAeichnungen und insbesondere in Figur 2 sieht man eine Vorrichtung zur Ausrichtung und Einstellung in zumindest einer Richtung eines beweglichen Teils, das hier eine Antenne zum Aussenden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen ist.In the drawings and in particular in Figure 2, one can see a device for aligning and adjusting in at least one direction a movable part, which here is an antenna for transmitting or receiving electromagnetic waves.
Eine solche Vorrichtung kann aber auch in anderen Anwendungen verwendet werden, bei denen es notwendig ist, die Positionierung zumindest eines beweglichen Teils in zumindest einer der drei rechtwinkligen Raumrichtungen zu verwirklichen, unabhängig davon, wie seine Gestaltung und seine Abmessungen sind.However, such a device can also be used in other applications where it is necessary to realize the positioning of at least one movable part in at least one of the three rectangular spatial directions, regardless of its design and dimensions.
Die Vorrichtung weist eine übliche Halterung auf, etwa eine Strebe oder einen Behälter 1, der von einer Struktur 2 überragt wird, die an ihm über bekannte Einrichtungen wie Bolzen befestigt ist und die einen horizontalen Zahnkranz 3 aufweist, der von einem Gehäuse 4 überragt wird.The device comprises a conventional support, such as a strut or a container 1, surmounted by a structure 2 attached to it by known means such as bolts and comprising a horizontal gear rim 3 surmounted by a housing 4.
Das Gehäuse 4 weist in seinem unteren Teil unterhalb der Hebeachse zwei voneinander verschiedene Motorpaare 5a, 5b und 5c, 5d auf, die bezüglich einer horizontalen Mittenebene symmetrisch angeordnet sind.The housing 4 has in its lower part below the lifting axis two different motor pairs 5a, 5b and 5c, 5d, which are arranged symmetrically with respect to a horizontal center plane.
Der Abtrieb jedes Motors 5a, 5b, 5c, 5d ist jeweils mit einem Untersetzungsgetriebe 6a, 6b, 6c, 6d verbunden, das jeweils mit einem Ritzel 7a, 7b, 7c, 7d gekoppelt ist. Das Ritzelpaar 7a und 7b sowie das Ritzelpaar 7c und 7d sind bezüglich einer vertikalen Mittenebene parallel zur Azimutachse symmetrisch zueinander angeordnet, wie in Figur 4 gezeigt. Sie greifen in den Zahnkranz 3 ein und erlauben damit eine Verschiebung der Struktur 2 in eine Richtung parallel zur Azimutachse in einem vorbestimmten Umlaufsinn, etwa demjenigen, der durch den Pfeil F1 dargestellt ist.The output of each motor 5a, 5b, 5c, 5d is connected to a reduction gear 6a, 6b, 6c, 6d, each of which is coupled to a pinion 7a, 7b, 7c, 7d. The pinion pair 7a and 7b and the pinion pair 7c and 7d are arranged symmetrically to one another with respect to a vertical center plane parallel to the azimuth axis, as shown in Figure 4. They engage in the ring gear 3 and thus allow the structure 2 to be displaced in a direction parallel to the azimuth axis in a predetermined direction of rotation, approximately that shown by the arrow F1.
Das Gehäuse 4 weist in seinem unteren Teil unterhalb der Hebeachse zwei andere Motorpaare 8a, 8b und 8c, 8d auf, die bezüglich einer vertikalen Mittenebene parallel zur Azimutachse symmetrisch zueinander angeordnet sind.The housing 4 has in its lower part below the lifting axis two other pairs of motors 8a, 8b and 8c, 8d, which are arranged symmetrically to one another with respect to a vertical center plane parallel to the azimuth axis.
Der Abtrieb der Motoren 8a, 8b, 8c, 8d ist jeweils mit einem Untersetzungsgetriebe 9a, 9b, 9c, 9d verbunden, die mit jeweils einem Ritzel 10a, 10b, 10c, 10d verbunden sind. Das Ritzelpaar 10a, 10b und das Ritzelpaar 10c, 10d sind zueinander bezüglich einer vertikalen Mittenebene parallel zur Azimutachse symmetrisch angeordnet, wie in Figur 5 gezeigt.The output of the motors 8a, 8b, 8c, 8d is each connected to a reduction gear 9a, 9b, 9c, 9d, which are each connected to a pinion 10a, 10b, 10c, 10d. The pinion pair 10a, 10b and the pinion pair 10c, 10d are arranged symmetrically with respect to a vertical center plane parallel to the azimuth axis, as shown in Figure 5.
Die Ritzel 10a, 10b, die mit den Untersetzungsgetrieben 9a, 9b und hierüber mit den Motoren 8a, 8b verbunden sind, greifen in einen vertikalen Zahnkranz 11a ein, der einem Arm 12a zugeordnet ist, um dessen Verschiebung in eine Richtung parallel zur Ortsachse in einem vorbestimmten Sinn, etwa dem durch Pfeil F2 angedeuteten, zu ermöglichen.The pinions 10a, 10b, which are connected to the reduction gears 9a, 9b and through them to the motors 8a, 8b, engage with a vertical ring gear 11a associated with an arm 12a to enable its displacement in a direction parallel to the spatial axis in a predetermined direction, such as that indicated by arrow F2.
Die mit den Untersetzungsgetrieben 9c, 9d und darüber mit den Motoren 8c, 8d verbundenen Ritzel 10c, 10d greifen in einen Zahnkranz 11b ein, der einem Arm 12b zugeordnet ist, um dessen Verschiebung in einer Richtung parallel zur Ortsachse in bestimmter Umlaufrichtung, etwa derjenigen, die durch Pfeil F3 dargestellt ist, zu ermöglichen. Man erkennt, daß die Bewegungsrichtung F1 des Arms 12a verschieden von der Bewegungsrichtung F3 des Arms 12a sein kann.The pinions 10c, 10d connected to the reduction gears 9c, 9d and, via them, to the motors 8c, 8d engage with a ring gear 11b associated with an arm 12b in order to enable its displacement in a direction parallel to the spatial axis in a specific direction of rotation, such as that shown by arrow F3. It can be seen that the direction of movement F1 of the arm 12a can be different from the direction of movement F3 of the arm 12a.
Erfindungsgemäß sind die Arme 12a, 12b unabhängig voneinander, so daß sie unabhängig voneinander verschoben werden können.According to the invention, the arms 12a, 12b are independent of each other, so that they can be moved independently of each other.
Um das Gehäuse 4 parallel zur Azimutachse oder die Arme 12a, 12b parallel zur Ortsachse anzutreiben, kann man auch auf andere mechanische Strukturen zurückgreifen, die die Mechanik geeignet und ausreichend kräftig umsetzen können, etwa eine Kombination aus Ketten und/oder Riemen, die gegebenenfalls gezahnt sind und den Ritzeln zugeordnet sind, Riemenscheiben oder beliebigen anderen gleichwirkenden Mitteln.In order to drive the housing 4 parallel to the azimuth axis or the arms 12a, 12b parallel to the position axis, it is also possible to use other mechanical structures that can implement the mechanism in a suitable and sufficiently powerful manner, such as a combination of chains and/or belts, possibly toothed and associated with the pinions, pulleys or any other means having an equivalent effect.
An jedem Arm 12a, 12b befindet sich eine Plattenstütze 13, die eine feste, mittige Öffnung 14 aufweist. Die Platte 13 ist über Bolzen 15 befestigt und trägt Stäbe 16, die die Antenne 17 halten.On each arm 12a, 12b there is a plate support 13 which has a fixed, central opening 14. The plate 13 is attached by bolts 15 and carries rods 16 which hold the antenna 17.
Zur Sicherung ihrer Funktion weist die Antenne Elemente auf, die der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind, die teilweise versorgt werden müssen und teilweise nicht.To ensure its functionality, the antenna has elements that are not shown in the figures for the sake of simplicity, some of which must be supplied and some of which must not.
Die zu versorgenden Teile sind diejenigen Antennenteile, die direkt mit dem zur Antenne gehörigen Sender oder Empfänger verbunden sind. Die nicht zu versorgenden Elemente sind nicht direkt verbunden, sondern sind mit den verbundenen Elementen über Induktion oder elektromagnetische Strahlung gekoppelt.The parts to be supplied are those antenna parts that are directly connected to the transmitter or receiver belonging to the antenna. The elements that are not to be supplied are not directly connected, but are coupled to the connected elements via induction or electromagnetic radiation.
Die versorgten Elemente können Drähte der Größenlänge einer Wellenlänge sein, man nennt sie dann Dipol, oder in der Nähe einer halben Wellenlänge, sie können auch Langdrahtantennen sein, Platten oder Volumina verschiedener Formen. Für kurze Wellenlängen können diese versorgten Elemente auch mehr oder minder aufgeweitete Wellenleiter oder auch Spulen sein.The supplied elements can be wires of the same length as one wavelength, in which case they are called dipoles, or close to half a wavelength, they can also be long-wire antennas, plates or volumes of various shapes. For short wavelengths, these supplied elements can also be more or less expanded waveguides or even coils.
Die nicht versorgten Elemente können Richtelemente sein, die vor den versorgten Elementen angeordnet werden, oder Leitungen üblicherweise einer halben Wellenlänge.The non-powered elements can be directional elements, which are placed in front of the powered elements, or lines, usually of half a wavelength.
Die Reflektorelemente können ebene Leiter sein oder Drahtgitter, die die gleiche Rolle spielen, oder Reflektoren geeigneter Form, etwa Parabolschüsseln, in deren Brennpunkt sich eine Primärquelle befindet, beispielsweise ein Dipol.The reflector elements can be flat conductors or wire grids, which play the same role, or reflectors of a suitable shape, such as parabolic dishes, at the focal point of which is a primary source, for example a dipole.
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse 4 einen Innenraum 20 auf, der sich von seinem oberen Ende bis zum Rand Z unterhalb der Hebeachse erstreckt.According to the invention, the housing 4 has an interior space 20, which extends from its upper end to the edge Z below the lifting axis.
Der sich aufweitend ausgebildete Innenraum 20 legt eine Aufnahme fest, in deren Innerem sich eine Halterung, etwa ein Gehäuse 22, befindet, das die für die Funktion der Antenne notwendigen elektronischen Elemente enthält.The expanding interior space 20 defines a receptacle, inside which there is a holder, such as a housing 22, which contains the electronic elements necessary for the function of the antenna.
In Figur 2 erkennt man, daß das Gehäuse 22 im Innenraum 20 zwischen zwei Extrempositionen liegen kann.In Figure 2 it can be seen that the housing 22 in the interior 20 can be located between two extreme positions.
Eine erste Position ist vertikal, in der die Antenne Wellen in einer in etwa vertikalen Richtung empfängt oder emittiert.A first position is vertical, in which the antenna receives or emits waves in an approximately vertical direction.
Eine zweite Position ist nach einer Drehung durch geeignete Einrichtungen um 90º im vorbestimmten Drehsinn horizontal, in der die Antenne elektromagnetische Wellen in einer in etwa horizontalen Richtung sendet oder empfängt.A second position is horizontal after rotation by suitable means through 90º in the predetermined direction of rotation, in which the antenna transmits or receives electromagnetic waves in an approximately horizontal direction.
Es sei darauf hingewiesen, daß erfindungsgemäß die Positionierung des Gehäuses 22 im Inneren des Raums 20 die Annäherung der Antenne 17 und des Gehäuses 22 an die Hebeachse erlaubt.It should be noted that according to the invention, the positioning of the housing 22 inside the space 20 allows the antenna 17 and the housing 22 to be brought closer to the lifting axis.
Wegen der Positionierung des Gehäuses 22 im Inneren der Aufnahme kann die Abmessung des Gehäuses 4 verringert werden. Genauso verringert sich die Masse und die Trägheit der Vorrichtung. Aufgrund der Positionierung des Gehäuses 22 im Inneren des Raums 20 gelangt die Antenne 17 außerdem in eine Position, die weniger hoch ist, so daß sie weniger Randbedingungen von äußeren Elementen unterworfen ist. Diese Verringerung der Auswirkung äußerer Randbedingungen, insbesondere der sich aus Kräften ergebenden&sub1; etwa aufgrund von Windeinwirkung, ist merklich, da sie die Wahrscheinlichkeit von Beschädigungen vermindert.Due to the positioning of the housing 22 inside the housing, the dimensions of the housing 4 can be reduced. Likewise, the mass and inertia of the device are reduced. Furthermore, due to the positioning of the housing 22 inside the chamber 20, the antenna 17 is placed in a position which is less high, so that it is less subject to the constraints of external elements. This reduction in the effect of external constraints, in particular the forces resulting from, for example, wind, is noticeable as it reduces the likelihood of damage.
Bei der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform treibt jeder der vier Motoren 5a, 5b, 5c und 5d jeweils ein Ritzel 7a, 7b, 7c, 7d, die in den horizontalen Zahnkranz eingreifen und das Gehäuse 4 in Azimutrichtung verschieben können.In the embodiment shown in Figures 4 and 5, each of the four motors 5a, 5b, 5c and 5d drives a pinion 7a, 7b, 7c, 7d, which engage in the horizontal gear ring and can move the housing 4 in the azimuth direction.
Genauso treibt jeder der vier Motoren 8a, 8b, 8c, 8d jeweils das Ritzel 10a, 10b, 10c, 10d an. Die Ritzel 9a, 9k greifen in den Zahnkranz 11a ein und die Ritzel 9c, 9d in den Zahnkranz 11b und erzeugen eine gegebenenfalls unabhängige Verschiebung der beiden Arme 12a, 12b, die unabhängig voneinander sind, in einer Richtung rechtwinklig zur Azimutachse und parallel zur Ortsachse.Likewise, each of the four motors 8a, 8b, 8c, 8d drives the pinion 10a, 10b, 10c, 10d. The pinions 9a, 9k engage the ring gear 11a and the pinions 9c, 9d engage the ring gear 11b and produce a displacement, if necessary independent, of the two arms 12a, 12b, which are independent of each other, in a direction perpendicular to the azimuth axis and parallel to the spatial axis.
Zur Verbesserung der Bewegungskinematik in Richtung parallel zur Azimutachse und/oder in Richtung parallel zur Ortsachse sowie zum Auffangen des mechanischen Spiels haben die Ritzel 7a, 7b, 7c, 7d, die in den horizontalen Zahnkranz 3 eingreifen, und die Ritzel 10a, 10b, 10c, 10d, die in die zwei vertikalen Zahnkränze 11a, 11b eingreifen, kleine Abmessungen.In order to improve the kinematics of movement in the direction parallel to the azimuth axis and/or in the direction parallel to the spatial axis and to absorb the mechanical play, the pinions 7a, 7b, 7c, 7d engaging the horizontal gear ring 3 and the pinions 10a, 10b, 10c, 10d engaging the two vertical gear rings 11a, 11b have small dimensions.
Diese verringerte Abmessung der Ritzel erlaubt vorteilhafterweise die Erhöhung des Untersetzungsverhältnisses und verringert die Sperrigkeit gleichermaßen.This reduced dimension of the pinions advantageously allows the reduction ratio to be increased and at the same time reduces the bulkiness.
Dadurch sinken die Auswirkungen auf die Zahnung des Kranzes auf maximal ein Viertel, und es verringert sich die Gruppe der Randbedingungen. Dadurch können weniger schwere Zahnkränze verwendet werden, bei denen insbesondere die Zähne keiner Oberflächenbehandlung oder thermischer Behandlung bedürfen, wie sie zur Erhöhung ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit im Gebrauch und gegenüber Randbedingungen bekannt sind und kostensteigernd wirken.This reduces the impact on the gear teeth of the ring to a maximum of one quarter and reduces the group of boundary conditions. This allows less heavy gear rings to be used, in which the teeth in particular do not require any surface treatment or thermal treatment, which are known to increase their mechanical resistance in use and to boundary conditions and which increase costs.
Der kombinierte Effekt aus der Anzahl der Ritzel und ihrer geringen Abmessungen sowie der Erhöhung des Untersetzungsverhältnisses führt zu einer Verringerung der Kräfte an den mit den Ritzeln verbundenen Untersetzungsgetrieben. Dadurch sinkt der Betrag der Kräfte an jedem Untersetzungsgetriebe auf maximal ein Viertel.The combined effect of the number of pinions and their small dimensions, as well as the increase in the reduction ratio, leads to a reduction in the forces on the reduction gears connected to the pinions. This reduces the amount of forces on each reduction gear to a maximum of one quarter.
Aufgrund dieser Kräftereduktion kann auf Untersetzungsgetriebe geringerer Abmessungen zurückgegriffen werden, diese sind weniger voluminös und sind leicht handhabbar.Due to this reduction in force, it is possible to use reduction gears of smaller dimensions, which are less bulky and are easy to handle.
Erfindungsgemäß begünstigt die Verringerung der Größe der Motoren (Motoren gemeinsam mit zugehörigen Untersetzungsgetrieben) sowie der Ritzel ihre Verteilung und ihren Einbau im unteren Teil des Gehäuses 4 unterhalb der Hebeachse.According to the invention, the reduction in the size of the motors (motors together with associated reduction gears) and the pinions facilitates their distribution and installation in the lower part of the housing 4, below the lifting axis.
Bei mechanischen Fehlern oder Unterbrechungen ist die Anordnung der Motoren einfach, was die Wartung erleichtert. Das Austauschen defekter Motoren ist leicht, weil sie leicht und wenig sperrig sind.In case of mechanical failure or interruption, the arrangement of the motors is simple, which makes maintenance easier. Replacing defective motors is easy because they are light and not very bulky.
Die Anordnung des Gehäuses 22 im Inneren des Raums 20 ermöglicht es, die zugehörigen Vorrichtungen bei der Antenne und den für ihre Funktion wichtigen elektronischen Einrichtungen anzuordnen, insbesondere werden, wie in Figur 2 gezeigt, die Drehgelenke in der Nähe des Gehäuses 22 und der Versorgungskabel bzw. der Übertragungskabel für empfangene oder gesendete Information angeordnet.The arrangement of the housing 22 inside the space 20 makes it possible to arrange the associated devices near the antenna and the electronic devices important for its function, in particular, as shown in Figure 2, the swivel joints are arranged near the housing 22 and the supply cables or the transmission cables for received or transmitted information.
Im Gegensatz hierzu ist bei den bekannten Vorrichtungen, beispielsweise der in Figur 1 gezeigten, für diese Elemente eine komplexe Montage notwendig.In contrast, in the known devices, for example the one shown in Figure 1, a complex assembly is necessary for these elements.
Zum Ausgleich des zwischen den verschiedenen Organen herrschenden mechanischen Spiels werden die Motoren 5a, 5b, 5c, 5d paarweise geregelt. Diese paarweise Regelung ermöglicht den Ausgleich von Spiel und die Berücksichtigung äußerer Kräfte, die auf die Antenne ausgeübt werden, insbesondere von Windkräften.To compensate for the mechanical play between the various components, the motors 5a, 5b, 5c, 5d are controlled in pairs. This pairwise control makes it possible to compensate for play and to take into account external forces exerted on the antenna, in particular wind forces.
Wie in Figur 7 gezeigt, kompensiert man das mechanische Spiel durch eine Zunahme der Kraft um +DC für die Kraft der Motoren 5a, 5b und durch eine Verringerung der Kraft um -DC für die Kraft der Motoren 5c, d.As shown in Figure 7, the mechanical play is compensated by an increase in force by +DC for the force of the motors 5a, 5b and by a decrease in force by -DC for the force of the motors 5c, i.e.
Den Ausgleich des Spiels erhält man durch eine Gesamtveränderung der Kraft gleich Null, weil die Zunahme um +DC der Motorkraft der Motoren 5a, 5b durch eine entsprechende Verringerung um -DC der Motorkraft der Motoren 5c, 5d kompensiert wird.The clearance is compensated by a total change in force equal to zero, because the increase by +DC in the motor force of motors 5a, 5b is compensated by a corresponding reduction by -DC in the motor force of motors 5c, 5d.
In Figur 9 erkennt man, daß dann, wenn die auf die Antenne ausgeübte äußere Kraft einer relativen Kraftveränderung über 2 DC entspricht, an einem der Motoren des Motorpaars 5a, 5b eine angepaßte Veränderung seiner Motorkraft vorgenommen wird, um die Veränderung der externen Kraft auszugleichen. Die Veränderung der Motorkraft ist beispielsweise C/2+DC.In Figure 9 it can be seen that when the external force exerted on the antenna corresponds to a relative force change of more than 2 DC, one of the motors of the motor pair 5a, 5b undergoes an appropriate change in its motor force to compensate for the change in the external force. The change in motor force is, for example, C/2+DC.
Die zwei Motoren 56c und 56d, die in diesem Fall keine Motorkraftveränderung erfahren, liefern eine Motorkraft gleich Null.The two motors 56c and 56d, which in this case do not experience any motor force change, deliver a motor force equal to zero.
In Figur 10 sieht man, daß dann, wenn die auf die Antenne ausgeübte äußere Kraft einer Kraftänderung über 2DC entspricht, einer der Motoren der zwei Motoren 5a, 5b einer Veränderung seiner Motorkraft um C/2+DC unterworfen wird. Genauso wird einer der Motoren des Motorpaars 5b, 5d einer Veränderung seiner Motorkraft um C/2+DC im gleichen Sinne wie beim Motorpaar 5a, 5b unterworfen.In Figure 10 it can be seen that when the external force exerted on the antenna corresponds to a force change of more than 2DC, one of the motors of the two motors 5a, 5b is subjected to a change in its motor force by C/2+DC. Likewise, one of the motors of the motor pair 5b, 5d is subjected to a change in its motor force by C/2+DC in the same sense as the motor pair 5a, 5b.
Wenn andererseits die auf die Antenne ausgeübte äußere Kraft Null ist, erfährt der Zahnkranz lediglich zwei gegenläufige Motorkräfte eines jeden Motorpaars 5a, 5b und 5c, 5d. Dann gleichen die zwei gegenläufigen Kräfte das Spiel aus und liefern am Zahnkranz eine Vorspannung.On the other hand, if the external force exerted on the antenna is zero, the ring gear experiences only two opposing motor forces from each pair of motors 5a, 5b and 5c, 5d. Then the two opposing forces compensate for the play and provide a preload on the ring gear.
Unabhängig vom Betrag der äußeren Kraft steht immer ein Ritzel mit den Zähnen des horizontalen Zahnkranzes in Kontakt. Auf diese Weise erreicht man die Aufhebung mechanischen Spiels, das sich aus der Bewegungsübertragung, Antriebsunterschieden und Abnützungserscheinungen ergibt.Regardless of the amount of external force, a pinion is always in contact with the teeth of the horizontal ring gear. This eliminates mechanical play resulting from the transmission of motion, drive differences and wear.
Die Ausgleichen des mechanischen Spiels erhöht die Positioniergenauigkeit der Antenne in der entsprechenden Raumrichtung und erhöht damit die Empfangs- bzw. Sendequalität elektromagnetischer Wellen.Compensating for the mechanical play increases the positioning accuracy of the antenna in the corresponding spatial direction and thus increases the reception or transmission quality of electromagnetic waves.
Das Ausgleichen des mechanischen Spiels wird hier auf dem Niveau der Motoren vorgenommen, so daß im Vergleich zum bekannten Ausgleich des mechanischen Spiels auf dem Niveau der Antriebseinrichtung die Genauigkeit erhöht wird.The compensation of the mechanical play is carried out here at the level of the motors, so that the accuracy is increased compared to the known compensation of the mechanical play at the level of the drive device.
Um das zwischen den verschiedenen Bauteilen vorliegende mechanische Spiel auszugleichen und um eine Synchronisation der Bewegung der Arme 12a, 12b in einer Richtung rechtwinklig zur Azimutachse und parallel zur Ortsachse zu erreichen, regelt man einerseits paarweise die Motoren 8a, 8b, 8c, 8d genauso wie es weiter oben beschrieben wurde, und andererseits regelt man die Geschwindigkeit und die Position eines nachgeordneten Motors 8c, 8d in bezug auf die Geschwindigkeit und die Position eines übergeordneten Motors 8a, 8b.In order to compensate for the mechanical play between the various components and to achieve synchronization of the movement of the arms 12a, 12b in a direction perpendicular to the azimuth axis and parallel to the position axis, On the one hand, the motors 8a, 8b, 8c, 8d are controlled in pairs in the same way as described above, and on the other hand, the speed and position of a downstream motor 8c, 8d are controlled in relation to the speed and position of a higher-level motor 8a, 8b.
Diese Regelung der Position und der Geschwindigkeit der nachgeordneten Motoren nach dem übergeordneten Motor erhält man vorteilhafterweise mittels einer Regelung, wie sie im Dokument FR A-2-585.523 beschrieben ist.This control of the position and speed of the downstream motors after the upstream motor is advantageously obtained by means of a control as described in the document FR A-2-585.523.
Diese Regelung besteht aus:This regulation consists of:
- Erzeugen für jeden Motorrotor eine Gruppe von Impulsen für einen Bruchteil einer Rotorumdrehung während einer Zeit, die niedriger ist als diejenige, die für einen kompletten Rotorumlauf benötigt wird,- Generate for each motor rotor a group of pulses for a fraction of a rotor revolution during a time that is less than that required for a complete rotor revolution,
- Multiplizieren der Impulse mit einem Faktor, der nach Maßgabe der Drehgeschwindigkeit des Rotors des übergeordneten Motors und des Rotors des untergeordneten Motors bestimmt wird, um eine zweite Gruppe von Impulsen zu erhalten,- multiplying the pulses by a factor determined according to the rotational speed of the rotor of the master motor and the rotor of the slave motor to obtain a second group of pulses,
- Vergleichen der zwei Impulsserien,- Comparing the two pulse series,
- Einstellen der Drehzahl des Rotors des nachgeordneten Motors in Abhängigkeit von diesem Vergleich, um die zwei Impulsserien der zweiten Gruppe zu synchronisieren.- Adjusting the speed of the rotor of the downstream motor depending on this comparison in order to synchronize the two pulse series of the second group.
Hierzu verwendet man eine Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit und der Position eines nachgeordneten Motors in bezug auf einen übergeordneten Motor, die aufweist:For this purpose, a device is used to control the speed and position of a downstream motor with respect to a higher-level motor, which has:
- eine am Rotor des übergeordneten Motors befestigte Scheibe, die auf ihrem Rand eine Kodierung aufweist, etwa abwechselnd weiße und schwarze Streifen, die von einem optischen Lesegerät gelesen werden, das eine erste Gruppe α liefert, die eine hohe Anzahl von Impulsen (a) entsprechend den Pegelunterschieden zwischen den nacheinanderfolgend angetroffenen schwarzen und weißen Streifen aufweist,- a disc fixed to the rotor of the master motor and having a code on its edge, such as alternating white and black stripes, read by an optical reader providing a first group α comprising a high number of pulses (a) corresponding to the level differences between the black and white stripes encountered one after the other,
- einen Zähler, der die Anzahl von Impulsen (x) bestimmt, die vom optischen Leser während einer bestimmten Zeitdauer (dt) niedriger als die beim schnellstmöglichen Rotor für einen Umlauf benötigte Zeit geliefert wird,- a counter that determines the number of pulses (x) delivered by the optical reader during a certain time period (dt) less than the time required for one revolution by the fastest possible rotor,
- einen Multiplizierer, der eine zweite Gruppe 13 von Impulsen liefert, nachdem jeder Impuls der ersten Gruppe α mit einem Koeffizienten 1/Nm multipliziert wurde,- a multiplier which provides a second group 13 of pulses after each pulse of the first group α has been multiplied by a coefficient 1/Nm,
- eine am Rand des Rotors des nachgeordneten Motors befestigte Scheibe, die an ihrem Rand Kodierungen, etwa schwarze und weiße Streifen, aufweist, die von einem optischen Leser gelesen werden, der eine dritte Gruppe τ liefert, die eine hohe Anzahl von Impulsen (b) entsprechend den Unterschieden zwischen den nacheinander angetroffenen schwarzen und weißen Streifen aufweist,- a disc fixed to the edge of the rotor of the downstream motor, having on its edge codes such as black and white stripes read by an optical reader which delivers a third group τ having a high number of pulses (b) corresponding to the differences between the black and white stripes encountered one after the other,
- einen Zähler, der die Anzahl der Impulse (Y) zählt, die vom optischen Leser während einer Zeitdauer (dt) kleiner als die bei schnellstmöglichem Rotorlauf für einen Umlauf benötigte geliefert wird,- a counter that counts the number of pulses (Y) delivered by the optical reader during a time period (dt) less than that required for one revolution with the rotor running at the fastest possible speed,
- einen Multiplizierer, der eine dritte Gruppe Φ von Impulsen liefert nach einer Multiplikation eines jeden Impulses der dritten Gruppe τ mit einem Koeffizienten 1/Ne, wobei die Geschwindigkeit (Wm) des übergeordneten Motors, die Geschwindigkeit (We) des nachgeordneten Motors und die Anzahlen (Nm) und (Ne) über die Beziehung- a multiplier that provides a third group φ of pulses after multiplying each Impulse of the third group τ with a coefficient 1/Ne, where the speed (Wm) of the superior motor, the speed (We) of the subordinate motor and the numbers (Nm) and (Ne) are determined by the relationship
Nm/Ne = a Wm/b WeNm/Ne = a Wm/b We
miteinander verknüpft sind,are linked together,
- einen Vergleicher, der einerseits zeitweise die Impulse der zweiten Gruppe β und die Impulse der dritten Gruppe Φ miteinander vergleicht und andererseits in Abhängigkeit von diesem Vergleich ein Steuerungssignal erzeugt,- a comparator which, on the one hand, temporarily compares the pulses of the second group β and the pulses of the third group φ and, on the other hand, generates a control signal depending on this comparison,
- eine Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Rotors des nachgeordneten Motors.- a device for controlling the speed of the rotor of the downstream motor.
Als Beispiel sei angenommen) daß die Drehzahl (We) des Rotors des nachgeordneten Motors in Abhängigkeit von der Drehzahl (Wm) des Rotors des übergeordneten Motors so geregelt werden soll, daß die zwei Drehzahlen (Wm) und (We) gleich sind.As an example, assume that the speed (We) of the rotor of the downstream motor is to be controlled as a function of the speed (Wm) of the rotor of the upstream motor so that the two speeds (Wm) and (We) are equal.
Mit ihrer herkömmmlichen Versorgungsquelle werden die zwei Motoren in Betrieb gesetzt.The two engines are put into operation using their conventional power source.
Vom Rotor des übergeordneten Motors nimmt man eine erste Gruppe von 100 Impulsen ab.A first group of 100 pulses is taken from the rotor of the master motor.
Man zählt die ersten 50 Impulse, die geliefert werden, bevor der schnellere Rotor von übergeordnetem bzw. nachgeordnetem Motor einen vollständigen Umlauf vollendet hat.The first 50 pulses that are delivered are counted before the faster rotor of the higher-order or lower-order motor has completed a complete revolution.
Vom Rotor des nachgeordneten Motors nimmt man eine zweite Gruppe von 200 Impulsen ab.A second group of 200 pulses is taken from the rotor of the downstream motor.
Man zählt die 100 ersten Impulse, die erzeugt werden, bevor der schnellere Rotor von übergeordnetem bzw. nachgeordnetem Motor eine vollständige Umdrehung beendet haben.Count the first 100 pulses that are generated before the faster rotor of the higher-order or lower-order motor has completed a complete rotation.
Man wählt die Werte Ne = 2 und Nm = 1, um das Verhältnis Ne/Nm zu definieren. Dieses Verhältnis definiert das Untersetzungsverhältnis und ist in Abhängigkeit der Geschwindigkeiten (Wm) und (We) bestimmt, die man erhalten möchte.The values Ne = 2 and Nm = 1 are chosen to define the ratio Ne/Nm. This ratio defines the reduction ratio and is determined as a function of the speeds (Wm) and (We) that one wishes to obtain.
Man multipliziert die 50 Impulse der ersten Gruppe mit 2 und die 100 Impulse der zweiten Gruppe mit 1/2. Man überprüft und vergleicht die Gleichheit der Anzahl und der Periodizität des Aussendens der 50 Impulse der ersten Gruppe und der 100 Impulse der zweiten Gruppe nach ihrer Multiplikation.Multiply the 50 pulses of the first group by 2 and the 100 pulses of the second group by 1/2. Check and compare the equality of the number and the periodicity of the emission of the 50 pulses of the first group and the 100 pulses of the second group after their multiplication.
Man steuert die Geschwindigkeit des Rotors des nachgeordneten Motors (We) so, daß sie identisch mit derjenigen (Wm) des Rotors des übergeordneten Motors ist und hält sie so.The speed of the rotor of the subordinate motor (We) is controlled so that it is identical to that (Wm) of the rotor of the superior motor and is kept that way.
Wenn die Anzahl und die Periodizität der Impulsfolgen, die nach ihrer Multiplikation geliefert werden, nicht identisch sind, liefert man ein Steuerungssignal, um die Geschwindigkeit des nachgeordneten Motors zu ändern, bis die Impulsfolgen in Phase zueinander sind und man die gewünschten Geschwindigkeiten (Wm) und (We) erhält.If the number and periodicity of the pulse trains provided after their multiplication are not identical, a control signal is provided to change the speed of the downstream motor until the pulse trains are in phase with each other and the desired speeds (Wm) and (We) are obtained.
Die Regelung der Position und der Geschwindigkeit des nachgeordneten Motors anhand eines übergeordneten Motors erhält man durch eine Motorkraftregelschleife, die einen großen Durchlaßbereich hat.The control of the position and speed of the downstream motor based on a higher-level motor is achieved by a motor force control loop that has a large passband.
Die Steifigkeit einer Verbindung wird durch den Quotienten zwischen der an dem Verbindungselement angreifenden axialen Kraft und der sich daraus ergebenden Längenänderung des Elements definiert.The stiffness of a connection is defined by the quotient between the axial force acting on the connecting element and the resulting change in length of the element.
Das Ersetzen der mechanischen Welle, die über eine geeignete Mechanik die zwei Arme verbindet, durch eine elektronische Verbindung einer elektronischen Steifigkeit, die äquivalent einer entsprechenden mechanischen Steifigkeit ist, gibt der Gesamtheit der Mechanik eine erhöhte Resonanzfrequenz, wodurch verbesserte dynamische Eigenschaften erzielt werden.Replacing the mechanical shaft that connects the two arms via a suitable mechanism with an electronic connection of an electronic stiffness that is equivalent to a corresponding mechanical stiffness gives the entire mechanism an increased resonance frequency, thereby achieving improved dynamic properties.
Mit dieser elektronischen Verbindung kann man vorteilhafterweise auch Steifigkeiten erreichen, die über mechanischen entsprechenden Steifigkeiten liegen und damit den Ausgleich von Spiel zwischen den beiden Armen verbessern.With this electronic connection, it is also possible to achieve rigidities that are higher than the corresponding mechanical rigidities and thus improve the compensation of play between the two arms.
Die Steifigkeit der elektronischen Verbindung hängt von der Genauigkeit ab, mit der die Regelung zwischen den Rotoren der Motoren stattfindet.The rigidity of the electronic connection depends on the accuracy with which the control takes place between the rotors of the motors.
In plötzlichen Übergangszuständen erhält man als anfängli che veränderliche Genauigkeit zwischen 25 und 40º und für ein geeignetes Untersetzungsverhältnis des gesamten mechanischen Aufbaus eine Regelgenauigkeit zwischen 30 und 50 Milligrad.In sudden transition states, the initial variable accuracy is between 25 and 40º and, for a suitable reduction ratio of the entire mechanical structure, the control accuracy is between 30 and 50 millidegrees.
Im quasi stationären Zustand oder bei nur schwachen Anderungen erhält man für eine anfängliche Genauigkeit von 1º eine Regelgenauigkeit zwischen 1 und 2 Milligrad.In a quasi-stationary state or with only slight changes, an initial accuracy of 1º gives a control accuracy of between 1 and 2 millidegrees.
Um Verschlechterungen der Regelung zu vermeiden, sind elektronische Einrichtungen vorgesehen, etwa kapazitive, induktive oder andere Aufnehmer, die anormale Veränderungen einer Dauer höher als eine vorbestimmte Dauer erfassen, in denen sich die Vorrichtung in einem Bereich anormaler Funktion befindet. Bei dieser Erfassung kann beispielsweise der Betrag eines begrenzten Winkels zwischen den Armen bestimmt werden.In order to avoid deterioration of the control, electronic devices are provided, such as capacitive, inductive or other sensors, which detect abnormal variations of a duration greater than a predetermined duration during which the device is in a range of abnormal functioning. This detection can, for example, determine the magnitude of a limited angle between the arms.
Genauso kann es sich um die Erfassung einer wichtigen Randbedingung handeln, die sich auf die Arme oder beliebige andere Parameter auswirkt, wovon die richtige Funktion der Antenne abhängt.It may also be a matter of detecting an important boundary condition that affects the arms or any other parameter on which the correct functioning of the antenna depends.
Durch bekannte Einrichtungen werden diese Informationen an einen Mikroprozessor übertragen, der zumindest einen Speicher mit bestimmten Daten hat und zu ihrer Handhabung ausgelegt ist.By known means, this information is transmitted to a microprocessor which has at least one memory with certain data and is designed to handle it.
Wenn ein übertragener Wert dieser Parameter einen Sicherheitsgrenzwert überschreitet, befehlen geeignete elektronische Einrichtungen automatisch das Anhalten der Versorgung der Motoren. Gleichwohl bleibt die elektronische Einrichtung zur Steuerung und Regelung in Betrieb, um den Synchronlauf der beiden Arme 12a, 12b durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise einen Variator, beizubehalten.If a transmitted value of these parameters exceeds a safety limit, suitable electronic devices automatically stop the power supply to the motors. However, the electronic control and regulation device remains in operation in order to maintain the synchronization of the two arms 12a, 12b by means of a suitable device, for example a variator.
Die Regelung hinsichtlich Position und Geschwindigkeit eines nachgeordneten Motors im Hinblick auf einen übergeordneten Motor und insbesondere zur Vermeidung mechanischer Verbindungen kann in Abwandlungen durch andere, gleichwirkende Einrichtungen erreicht werden.The control of the position and speed of a downstream motor with respect to a higher-level motor and in particular to avoid mechanical connections can be achieved in modifications by other, equivalently effective devices.
Bei anderen Ausführungsformen kann es sinnvoll sein, auf mechanische Regelvorrichtungen anstelle von vorwiegend elektronischen zurückzugreifen.In other embodiments, it may be useful to use mechanical control devices instead of predominantly electronic ones.
Bei der in Figur 10 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist ein Paar von Untersetzungsgetrieben 30a, 30b einem Zahnkranz 31a, der am Arm 32a befestigt ist, zugeordnet, und ein Paar von Untersetzungsgetrieben 30c, 30d ist einem am Arm 32b befestigten Zahnkranz 31b zugeordnet. Diese zwei Paare von Untersetzungsgetrieben 30a, 30b, 30c, 30d sind im Raum 20 des Gehäuses unterhalb der Hebeachse angeordnet.In the modified embodiment shown in Figure 10, a pair of reduction gears 30a, 30b is associated with a ring gear 31a attached to the arm 32a, and a pair of reduction gears 30c, 30d is associated with a ring gear 31b attached to the arm 32b. These two pairs of reduction gears 30a, 30b, 30c, 30d are arranged in the space 20 of the housing below the lifting axis.
Die Antriebe der Untersetzungsgetriebe 30a und 30c sowie der Untersetzungsgetriebe 30b und 30d sind jeweils über ein Verbindungsritzel 33a, 33b verbunden.The drives of the reduction gears 30a and 30c as well as the reduction gears 30b and 30d are each connected via a connecting pinion 33a, 33b.
Die mechanische Steifigkeit der Ritzel 33a, 33b ist vorteilhafterweise geteilt durch das Untersetzungsverhältnis zwischen den Untersetzungsgetrieben 30a, 30b, 30c, 30d, genauso wie die Trägheit durch das Quadrat des Untersetzungsverhältnisses geteilt wird.The mechanical stiffness of the pinions 33a, 33b is advantageously divided by the reduction ratio between the reduction gears 30a, 30b, 30c, 30d, just as the inertia is divided by the square of the reduction ratio.
Eine mechanische Verbindungswelle 34 verbindet über eine geeignete Mechanik die Untersetzungsgetriebe 30a und 30c. Die Verbindungswelle 34 ist mit einem Zahnkranz 35 verbunden, in den ein Ritzel 36 eingreift, das mit dem Abtrieb eines Motors 37 verbunden ist. Zwischen dem Motor und der Welle kann aber genausogut eine andere mechanische Verbindung durch andere mechanische Vorkehrungen erreicht werden, beispielsweise durch eine Kombination von gegebenenfalls gezahnten Riemen und/oder Ketten mit Ritzeln oder anderen gleichwirkenden Einrichtungen.A mechanical connecting shaft 34 connects the reduction gears 30a and 30c via a suitable mechanism. The connecting shaft 34 is connected to a ring gear 35, into which a pinion 36 engages, which is connected to the output of a motor 37. However, another mechanical connection can just as easily be achieved between the motor and the shaft by other mechanical arrangements, for example by a combination of possibly toothed belts and/or chains with pinions or other equivalent devices.
Die Abwandlung kann auch verwendet werden, um die Bewegung in Richtung parallel zur Azimutachse des Gehäuses zu vollziehen.The modification can also be used to perform the movement in a direction parallel to the azimuth axis of the housing.
Bei einer anderen, in Figur 11 dargestellten Variante werden lediglich zwei Untersetzungsgetriebe 40a, 40b verwendet, die bezüglich einer Mittenebene zueinander symmetrisch im unteren Teil des Gehäuses unter der Hebeachse angeordnet sind. Die Abtriebe der Untersetzungsgetriebe 40a, 40b sind mit Ritzeln 41a, 41b verbunden, die in einen Zahnkranz eingreifen, der am Arm 42a, 42b befestigt ist.In another variant, shown in Figure 11, only two reduction gears 40a, 40b are used, which are arranged symmetrically to one another with respect to a central plane in the lower part of the housing under the lifting axis. The outputs of the reduction gears 40a, 40b are connected to pinions 41a, 41b, which engage in a ring gear that is attached to the arm 42a, 42b.
Die zwei Untersetzungsgetriebe 40a, 40b sind mechanisch über eine Welle 43 verbunden, an der ein Zahnkranz 44 befestigt ist, in den ein Ritzel 45 eingreift, das mit dem Abtrieb eines Motors 46 verbunden ist.The two reduction gears 40a, 40b are mechanically connected via a shaft 43 to which a ring gear 44 is attached, into which a pinion 45 engages, which is connected to the output of a motor 46.
Diese mechanische, nur zwei Untersetzungsgetriebe verwendende Verbindung kann genauso zur Erzeugung einer Bewegung in Azimutrichtung des Gehäuses verwendet werden.This mechanical connection, using only two reduction gears, can also be used to generate movement in the azimuth direction of the housing.
Mechanische Ausführungsformen mit lediglich einem Antriebsmotor benötigen voluminöse Gehäuse wegen der Größe des verwendeten Motors und seiner Anbringung an den Haltevorrichtungen und wegen der kräftigen Halterungen.Mechanical designs with only one drive motor require bulky housings due to the size of the motor used and its attachment to the mounting devices and due to the strong brackets.
Außerdem hat man festgestellt, daß die Verwendung solcher einzelnen mechanischen Vorrichtungen den Ausgleich mechanischen Spiels nicht ermöglichen.Furthermore, it has been found that the use of such individual mechanical devices does not allow the compensation of mechanical play.
Um mechanisches Spiel auszugleichen, wird bei Ausführungsformen, bei denen die Relativbewegung der unabhängigen Arme mit zumindest zwei Untersetzungsgetrieben synchronisiert wird, die über ein Verbindungsorgan miteinander verbunden sind, zwischen den Abtrieben der verbundenen Untersetzungsgetriebe eine mechanische Zwangslage eingeführt.In order to compensate for mechanical play, in embodiments in which the relative movement of the independent arms is synchronized with at least two reduction gears connected to one another via a connecting member a mechanical constraint is introduced between the outputs of the connected reduction gears.
Hierzu schiebt man einen Keil (oder ein äquivalentes Organ) an die zwischen den Untersetzungsgetrieben vorliegenden Wellen.To do this, a wedge (or an equivalent device) is pushed onto the shafts between the reduction gears.
Es sei darauf hingewiesen, daß diese mechanischen Einrichtungen nicht die einzigen vorstellbaren sind und daß es genauso möglich ist, auf andere Vorrichtungen und mechanische Einrichtungen zurückzugreifen, die den Ausgleich mechanischen Spiels erlauben.It should be noted that these mechanical devices are not the only ones that can be imagined and that it is equally possible to use other devices and mechanical devices that allow the compensation of mechanical play.
Wie in Figur 12 gezeigt, kann man beispielsweise Ritzel 50 verwenden, die zwei unterschiedliche Sektoren aufweisen, die jeweils ein Halbritzel 51 und 52 umgrenzen.For example, as shown in Figure 12, one can use pinions 50 having two different sectors, each defining a half pinion 51 and 52.
Eine nicht dargestellte mechanische Vorrichtung, die an einer elastischen Einrichtung wie einer Feder befestigt ist, hält wahlweise die Zähne des einen Halbritzels 51 vom Zahnkranz entfernt, während die Zähne des anderen Halbritzels 52 mit dem Zahnkranz in Eingriff stehen.A mechanical device (not shown) attached to an elastic device such as a spring selectively holds the teeth of one half-pinion 51 away from the ring gear while the teeth of the other half-pinion 52 are engaged with the ring gear.
Die Kraft zum Fernhalten der Zähne des einen Halbritzels 51 ist gegenüber der Kraft, die auf den Zahnkranz übertragen wird, um das Eingreifen der Zähne des anderen Halbritzels 52 zu erlauben, sehr hoch. Um die auf die beiden Halbritzel 51 ausgeübten Kräfte besser zu verteilen, bringt man deshalb koaxial zur Achse des Ritzels 54 eine Torsionswelle 53 an.The force required to keep the teeth of one half-pinion 51 apart is very high compared to the force transmitted to the ring gear to allow the teeth of the other half-pinion 52 to engage. In order to better distribute the forces exerted on the two half-pinions 51, a torsion shaft 53 is therefore mounted coaxially to the axis of the pinion 54.
Diese Lösung führt jedoch zu merklicher Abnutzung der Zahnung im Zahnkranz und der Halbritzel 51 und 52 und erfordert vergleichsweise starke Ritzel.However, this solution leads to noticeable wear of the teeth in the ring gear and the half pinions 51 and 52 and requires comparatively strong pinions.
Gemäß einer anderen denkbaren Lösung greifen die Ritzel in die Zahnung des Kranzes durch eine radiale Kraft ein, die mittels geeigneter mechanischer Vorrichtungen wie Federn oder andere vorzugsweise elastische Druckmittel ausgeübt wird.According to another conceivable solution, the pinions engage in the teeth of the crown by means of a radial force exerted by means of suitable mechanical devices such as springs or other preferably elastic pressure means.
Bei dieser Ausführungsform ist es notwendig, ständig eine hohe Stützkraft auszuüben, deren Betrag regelmäßig überprüft und eingestellt werden muß. Außerdem müssen Zahnkränze verwendet werden, die eine ausgezeichnete Konzentrizität aufweisen. Solche Zahnkränze müssen robust und widerstandsfähig gegenüber Einwirkungen und wichtigen Randbedingungen sowie sorgfältig hergestellt sein.In this embodiment, it is necessary to constantly exert a high support force, the amount of which must be regularly checked and adjusted. In addition, gear rims must be used that have excellent concentricity. Such gear rims must be robust and resistant to impacts and important boundary conditions, and must be carefully manufactured.
Anders als bei der Ausführungsform zum Ausgleich des Spiels nach Figur 5 ist es somit hier notwendig, auf Zahnkränze hohen Preises zurückzugreifen, da sie thermische Behandlungen und Oberflächenbehandlungen durchlaufen, um ihre Festigkeit zu erhöhen, und prazise bearbeitet sein müssen, um ihre Konzentrizität zu verbessern.Unlike the embodiment for compensating the clearance in Figure 5, it is therefore necessary here to resort to gear rings that are expensive, since they undergo thermal treatments and surface treatments to increase their strength and must be precisely machined to improve their concentricity.
Die eher mechanischen Ausführungsformen haben aber den Vorteil eines einfachen Aufbaus und einfachen Unterhalts.However, the more mechanical designs have the advantage of simple construction and easy maintenance.
Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung die Positionierung der Antenne in Richtung rechtwinklig zur Azimutachse und zur Ortsachse erlaubt.It should be noted that the device according to the invention allows the positioning of the antenna in a direction perpendicular to the azimuth axis and the spatial axis.
Es ist außerordentlich wichtig, daß dann, wenn beispielsweise der Verlauf der Trajektone eines Satelliten verfolgt werden soll, man seine Trajektone während des Durchgangs durch den Zenit der Antenne beobachten kann.It is extremely important that, for example, if the course of a satellite's trajectory is to be followed, its trajectory can be observed as it passes through the zenith of the antenna.
Die Probleme, die beim Verfolgen des Verlaufs des Satelliten während seines Durchgangs durch den Zenit auftreten, wenn er mit einer Antenne verfolgt wird, die in einer Ausrichtungsebene in Abhängigkeit von seiner Positionierung in Richtung der Ortsachse und der Azimutachse variabel ist, auftreten, sind leicht verständlich.The problems encountered in tracking the trajectory of the satellite during its passage through the zenith, when it is tracked with an antenna that is variable in an orientation plane depending on its positioning in the direction of the spatial axis and the azimuth axis, are easily understood.
Wenn sich der Satellit insbesondere im Inneren eines Konus eines spitzen Winkels von zumindest 30 befindet, der zum Zenit hin orientiert ist, kennt man verschiedene mechanische Vorrichtungen, die Bewegungen erlauben, um die Azimutachse der Antenne leicht zu drehen.In particular, when the satellite is located inside a cone with an acute angle of at least 30° oriented towards the zenith, various mechanical devices are known which allow movements to slightly rotate the azimuth axis of the antenna.
Diese Vorrichtungen haben einen sehr komplexen mechanischen Aufbau und benötigen sehr ausgefeilte Steuerungselemente, um die Bewegungen der Antenne in einer Richtung mit dem Fortgang der Trajektone des Satelliten zu koordinieren. Außerdem sind sie teuer und erfordern aufwendigen Unterhalt.These devices have a very complex mechanical structure and require very sophisticated control elements to coordinate the movements of the antenna in one direction with the progress of the satellite's trajectory. They are also expensive and require complex maintenance.
Die Figuren 13 und 14 zeigen eine Ausführungsform, bei der jeder der zwei vertikalen Arme 60 und 61, die vorzugsweise unabhängig voneinander sind und bezüglich einer vertikalen Mittenebene symmetrisch zueinander angeordnet sind, von einer horizontalen Platte 62 überragt ist, an der über geeignete Einrichtungen die Antenne und ihr Gehäuse (nicht dargestellt) befestigt sind.Figures 13 and 14 show an embodiment in which each of the two vertical arms 60 and 61, which are preferably independent of each other and arranged symmetrically with respect to a vertical centre plane, is surmounted by a horizontal plate 62 to which the antenna and its housing (not shown) are attached by suitable means.
Der Arm 60 weist an jedem seiner Enden einen elektrischen Stellantrieb 63 und 64 auf, der Arm 61 weist an jedem seiner Enden eine Anlenkung 65 und 66 auf.The arm 60 has an electric actuator 63 and 64 at each of its ends, the arm 61 has a linkage 65 and 66 at each of its ends.
Die elektrischen Stellantriebe 63, 64 erlauben ein Schwenken der (nicht dargestellten) Antenne und ihrer Halterung in einer Richtung rechtwinklig zur Azimutachse und rechtwinklig zur Ortsachse.The electric actuators 63, 64 allow swiveling of the antenna (not shown) and its mount in a direction perpendicular to the azimuth axis and perpendicular to the location axis.
Bei anderen Ausführungsformen ist es auch möglich, andere Einrichtungen zu verwenden, beispielsweise mit hydraulischen oder pneumatischen Stellantrieben, oder mechanische, geeignete Organe, die ein Schwenken der Antenne und des zugehörigen Gehäuses erlauben.In other embodiments, it is also possible to use other devices, for example with hydraulic or pneumatic actuators, or mechanical, suitable elements that allow pivoting of the antenna and the associated housing.
Wenn man die Trajektone eines Satelliten während seines Durchgangs durch den Zenit automatisch verfolgt, wird die Trajektone verfolgt, indem durch geeignete elektronische Einrichtungen drei unterschiedliche Punkte P1, P2 und P3 abgelesen werden.When automatically tracking the trajectory of a satellite during its passage through the zenith, the trajectory is tracked by reading three different points P1, P2 and P3 by suitable electronic devices.
Diese drei Punkte P1, P2, P3 entsprechen jeweils dem Durchgang des Satelliten im Inneren eines Konus mit einem spitzen Winkel von jeweils 850, 860 und 870, und werden auf einen Plan projiziert.These three points P1, P2, P3 correspond to the passage of the satellite inside a cone with an acute angle of 850, 860 and 870 respectively, and are projected onto a plan.
Wenn sich der Satellit am Punkt P3 befindet, wird die Position der Antenne und ihres Gehäuses automatisch in Richtung parallel zur Azimutachse durch eine Positionierung in Richtung parallel zur Raumrichtung, die sowohl rechtwinklig zur Azimutachse als auch zur Ortsachse ist, automatisch ersetzt. Diese dritte Achse wird vorab ursprünglich so festgelegt, daß sie auf den beobachteten Satelliten zeigt.When the satellite is at point P3, the position of the antenna and its housing in the direction parallel to the azimuth axis is automatically replaced by a positioning in the direction parallel to the spatial direction, which is perpendicular to both the azimuth axis and the spatial axis. This third axis is initially set in advance to point to the observed satellite.
Erfindungsgemäß kann die Antenne somit in zwei von drei Raumrichtungen unabhängig von der dritten positioniert werden, und eine vorteilhafte Modifizierung der Position und der Ausrichtung der Antenne in zumindest eine dieser drei Richtungen des Raums in Abhängigkeit von der Satellitenposition ist möglich.According to the invention, the antenna can thus be positioned in two of three spatial directions independently of the third, and an advantageous modification of the position and orientation of the antenna in at least one of these three spatial directions depending on the satellite position is possible.
Um auf der Trajektorie des Satelliten die Koordinaten eines Haltepunkts P zu definieren, wird mittels einer Berechnungseinrichtung eine Interpolation mit einem Polynom vorgenommen, vorzugsweise mit einem Polynom dritten Grades, das durch die drei Punkte P1, P2 und P3 läuft.In order to define the coordinates of a stopping point P on the trajectory of the satellite, an interpolation is carried out using a polynomial, preferably a third-order polynomial, which runs through the three points P1, P2 and P3.
Eine solche Interpolation ist möglich, weil die die Trajektone eines Satelliten darstellende Kurve kontinuierlich ist und keine singulären Punkte wie etwa Umkehrpunkte, Knicke oder ähnliches aufweist, darüber hinaus ist die Trajektone in der Nähe des Zenits fast geradlinig.Such an interpolation is possible because the curve representing the trajectory of a satellite is continuous and has no singular points such as turning points, kinks or the like; moreover, the trajectory is almost straight near the zenith.
Dank der Interpolations- und Rechengenauigkeit von 1 % erhält man eine Genauigkeit bei der Verfolgung des Satelliten in der Größenordnung von 0,0350.Thanks to the interpolation and calculation accuracy of 1%, the satellite tracking accuracy is on the order of 0.0350.
In Figur 19 erkennt man, daß die Antenne längs einer Achse -rechtwinklig zur Azimutachse und rechtwinklig zur Ortsachse einen Winkelsektor AZI-AZ2 überstreicht, um in eine Richtung zu gelangen, die das abermalige Verfolgen der Satellitentrajektone erlaubt, also am Wartepunkt P des Satelliten, der berechnet wurde. Es versteht sich, daß die Antenne den Winkelsektor in einer Zeit überstreicht, die angemessen ist, damit sie im Moment des Durchgangs des Satelliten durch den Punkt P in Position ist.In Figure 19, it can be seen that the antenna sweeps an angular sector AZI-AZ2 along an axis perpendicular to the azimuth axis and perpendicular to the spatial axis in order to arrive in a direction that allows the satellite trajectory to be re-followed, i.e. at the satellite waiting point P that has been calculated. It is understood that the antenna sweeps the angular sector in a time that is appropriate for it to be in position at the moment the satellite passes through point P.
Die Figur 19 zeigt den Durchgang eines Satelliten durch den Zenit unter einem Winkel von 4,20. In diesem Fall sieht man, daß die Antenne einen extremen Winkelsektor von 90º in Richtung rechtwinklig zur Azimutachse und zur Ortsachse überstreicht. Diese Antennenverschiebung findet in einer Zeit von etwa 8,4 Sekunden statt bei einer linearen Geschwindigkeit von 12 Metern pro Sekunde. Diese Geschwindigkeit reicht aus, damit sich die Antenne beim Durchgang des Satelliten im Punkt P befindet.Figure 19 shows the passage of a satellite through the zenith at an angle of 4.20. In this case, one can see that the antenna sweeps an extreme angular sector of 90º in the direction perpendicular to the azimuth axis and the spatial axis. This antenna displacement takes place in a time of about 8.4 seconds at a linear speed of 12 meters per second. This speed is sufficient for the antenna to be at point P when the satellite passes.
In dieser Position arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionierung wie in Figur 17 gezeigt kardanisch.In this position, the positioning device according to the invention operates gimbal-like as shown in Figure 17.
In einer abgewandelten Ausführungsform ist es möglich, eine Berechnung der Winkel der Ortsachse und der Achse rechtwinklig zur Ortsachse und zur Azimutachse in Abhängigkeit von Daten vor einer Drehung um 900 durchzuführen, des Wertes des Maßes der Winkel der Ortsachse und der Azimutachse an einer terrestrisch fixierten Markierung.In a modified embodiment, it is possible to perform a calculation of the angles of the spatial axis and the axis perpendicular to the spatial axis and to the azimuth axis depending on data before a rotation by 900, the value of the measure of the angles of the spatial axis and the azimuth axis at a terrestrially fixed marker.
Diese Transformation der Winkelwerte wird durch eine mikroprozessorartige Berechnungseinrichtung durchgeführt, die Informationen gespeichert hat, die für die Bearbeitung dieser Daten geeignet sind. Der Mikroprozessor nimmt die Berechnung mit bekannten mathematischen Verfahren vor, etwa die Auflösung, die Interpolation oder ähnliche Techniken, gegebenenfalls iterativ, was eine geeignete Positionierung der Antenne erlaubt.This transformation of the angle values is carried out by a microprocessor-type calculation device that has stored information suitable for processing this data. The microprocessor carries out the calculation using known mathematical methods, such as resolution, interpolation or similar techniques, iteratively if necessary, which allows suitable positioning of the antenna.
Bei dieser Ausführungsform kennt man die Trajektone des Satelliten genau, und die Ausrichtung der Antenne und ihres Gehäuses in den geeigneten Raumrichtungen ist zum richtigen Zeitpunkt möglich.In this embodiment, the trajectory of the satellite is known precisely and the alignment of the antenna and its housing in the appropriate spatial directions is possible at the right time.
Außerhalb des Konus mit einem Spitzenwinkel von 30 wird die Antenne und ihr Gehäuse in einer Position wie in Figur 17 gezeigt positioniert. In dieser Position kann man den Verlauf der Trajektone des Satelliten verfolgen, indem die Antenne in einer Richtung rechtwinklig zur Azimutachse und parallel zur Hebeachse positioniert wird.Outside the cone with apex angle of 30, the antenna and its housing are positioned in a position as shown in Figure 17. In this position, the trajectory of the satellite can be followed by positioning the antenna in a direction perpendicular to the azimuth axis and parallel to the lift axis.
Die Synchronisation der Neigungen der Antenne wird durch eine Regelung der Position der elektrischen Motoren gesteuert, die die zugehörigen Schraubgetriebe versorgen. Die hier vorzunehmende Synchronisation ist vorteilhafterweise identisch zu derjenigen, die weiter oben beschrieben wurde, und wird deshalb hier nicht nochmals beschrieben. Es kann aber auch auf andere Vorrichtungen zur Regelung zurückgegriffen werden, die es erlauben, die elektrischen Motoren, die die zugehörigen Schneckengetriebe versorgen, zu synchronisieren.The synchronization of the antenna inclinations is controlled by adjusting the position of the electric motors that power the associated worm gears. The synchronization to be carried out here is advantageously identical to that described above and will therefore not be described again here. However, other control devices can also be used to synchronize the electric motors that power the associated worm gears.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es sind auch erfindungsgemäße Vorrichtungen denkbar, die die Positionierung eines Bauteils in nur einer bestimmten Raumrichtung oder in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen erlauben.The invention is not limited to the embodiment described above. Devices according to the invention are also conceivable that allow the positioning of a component in only one specific spatial direction or in two directions at right angles to one another.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
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