DD202468A5 - JOINT MECHANISM - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Gelenkmechanismus fuer grosse, geradlinige Weg- und Geschwindigkeitsuebersetzungen. Die Erfindung zeichnet sich durch einen eifachen, kostenguenstigen Aufbau und eine sichere Funktion aus. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass Hebelpaare 10, 11', 12', 13 in der Mitte und an den Hebelenden gelenkig miteinander verbunden sind, wobei an den freien Enden des ersten Hebelpaares Rollen 7' 8, die in einer geradlinigen Fuehrung gefuehrt werden, angeordnet sind und eine Antriebseinheit 3 am gemeinsamen Gelenkpunkt 1 des ersten Hebelpaares und ein Arbeitsorgan am gemeinsamen Gelenkpunkt des letzten Hebelpaares 2 angeschlossen ist.The invention relates to an improved joint mechanism for large, straight-line displacement and speed translations. The invention is characterized by a simple, cost-effective construction and a reliable function. The essence of the invention is that pairs of levers 10, 11 ', 12', 13 in the middle and at the ends of the levers are hinged together, wherein at the free ends of the first pair of levers rollers 7 '8, which are guided in a linear guide , Are arranged and a drive unit 3 is connected to the common pivot point 1 of the first pair of levers and a working member at the common pivot point of the last pair of levers 2.

Description

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Gelenkmechanismusjoint mechanism

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gelenkmechanismus zur Erzeugung großer geradliniger Weg- und Geschwindigkeitsübersetzungen.The invention relates to a hinge mechanism for generating large straight-line path and speed ratios.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

In vielen Bereichen der Industrie und des Bauwesens werden Einrichtungen benötigt, die eine lange, geradlinige Bewegung, z.B. auf einer Strecke von 500 bis 2000 mm ermöglichen. Solche Einrichtungen finden beispielsweise zur Mechanisierung des Innenausbaues breite Anwendung. Die großen Übersetzungen sind dabei erforderlich, um den verhältnismäßig kurzen Hub einer Antriebseinheit (z.B. eines hydraulischen Arbeitszylinders) in eine langstreckige Bewegung der Arbeitsorgane der Einrichtung zu übersetzen.In many areas of industry and construction, facilities are needed that provide a long, straightforward movement, e.g. allow on a distance of 500 to 2000 mm. Such devices are widely used, for example, for mechanization of interior work. The large ratios are required to translate the relatively short stroke of a drive unit (e.g., a hydraulic ram) into a longitudinal movement of the working members of the device.

Zur Lösung dieser Aufgaben werden in bekannter Weise Vorrichtungen eingesetzt, die fast ausschließlich über Ketten bewegte Mechanismen aufweisen, Bekannt ist ferner die Anwendung pneumatischer oder hydraulischer Arbeitszylinder mit extrem langer f-jubiänge, die aber sehr kostspielig sind und am Ende des Hubes einen zweifachen Platzbedarf er- *To solve these problems devices are used in a known manner, which have almost exclusively chains moving mechanisms, It is also known the use of pneumatic or hydraulic power cylinder with extremely long f-jubiänge, but which are very expensive and at the end of the stroke a double space he needed - *

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1Q.HQV.1982*0466601Q.HQV.1982 * 046660

fordern, in dieser Ausführung konnten sich diese Anlagen nicht durchsetzen.demand, in this execution, these systems could not prevail.

Von den mit einer Kette ausgerüsteten Einrichtungen sind zwei Varianten bekannt. In beiden Fällen ist eine der Hublänge üer Einrichtung entsprechende, geschlossene Kette vorgesehen, die an beiden Enden Quer je ein Kettenrad geführt wird. Der eine Zweig der Kette nimmt das Arbeitsorgan in die eine Richtung, der andere in die andere Richtung mit.Of the chain-equipped devices, two variants are known. In both cases, one of the stroke length üer device corresponding, closed chain is provided, which is guided at both ends transverse ever a sprocket. One branch of the chain takes the working organ in one direction, the other in the other direction.

In der ersten Variante wird das Arbeitsorgan durch eine Schiene zwischen den beiden Zweigen der Kettenbahn geführt, wobei die Kette mit einem Mitnehmerkettenglied versehen ist. Am Ende der Hublänge muß das Arbeitsorgan still stehen, bis das Mitnehraerkettenglied um das Kettenrad unter ISO herumgeht und am anderen Zweig der Kette wiederholt mit dem Arbeitsorgan in Verbindung kommt. Dieser Richtungswechsel ist demzufolge mit einer langen Wartezeit des Arbeitsorganes verbunden. Der andere Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die HublängePSnne weiteres verändert werden kann. Für eine andere Hublänge sind eine andere Kette und eine andere Kettenradanordnung erforderlich.In the first variant, the working member is guided by a rail between the two branches of the chain track, wherein the chain is provided with a Mitnehmerkettenglied. At the end of the stroke length, the working member must stand still until the co-operator chain link passes around the sprocket under ISO and repeatedly comes into contact with the working member at the other branch of the chain. This change of direction is therefore associated with a long waiting time of the working organ. The other disadvantage of this solution is that the stroke length PSnne can be further changed. Another stroke length requires a different chain and sprocket assembly.

Bei der anderen, ebenfalls eine geschlossene Kettenbahn anwendenden Vorrichtungsvariante wird ein Schlitten mit dem daran befestigten Arbeitsorgan durch die Kette mitgenommen. Die Verbindung zwischen dem Schlitten und der Kette löst sich im Totpunkt des Hubes. Das Mitnehmerkettenglied macht danach eine Umdrehung von 180° um das Kettenrad und schließt danach wieder an den Schlitten an. Hier tritt also der oben erwähnte Nachteil der relativ langen Wartezeit im Totpunkt ebenfalls auf. Hinzu kommen noch unangenehme laute Geräusche beim erneuten Anschluß des Mitnehmergliedes. Außerdem sind die Teile im Moment des Anschlusses einer erhöhten Belastung ausgesetzt, die einerseits ausIn the case of the other device variant, which also uses a closed chain conveyor, a carriage with the working member attached thereto is taken along by the chain. The connection between the carriage and the chain dissolves at the dead center of the stroke. The follower link then makes a 180 ° turn around the sprocket and then rejoins the slide. Here, therefore, the above-mentioned disadvantage of the relatively long waiting time at dead center also occurs. In addition, there are still unpleasant loud noises when reconnecting the driver member. In addition, the parts are exposed at the moment of connection of an increased load, on the one hand

der extrem großen Beschleunigung und andererseits aus den vorhandenen Trägheitskräften resultiert.the extremely large acceleration and on the other hand from the existing inertial forces results.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß die Unzulänglichkeiten der Mechanismen, die eine lange geradlinige Fortschrittsbewegung möglich machen, ein entscheidendes Hindernis bei der Mechanisierung vieler Arbeitsvorgänge sind.In summary, it can be said that the shortcomings of the mechanisms that make a long straightforward progress possible are a major obstacle in the mechanization of many operations.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Nachteile und Mangel.The aim of the invention is the elimination of the disadvantages and shortcomings.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gelenkmechanismus zu entwickeln, mit dessen Hilfe große Hübe bzw. lange Fortschrittsbewegungen unter Verwendung eines normalen Vorschubs- oder Antriebsgerätes realisiert werden können.The invention has for its object to develop a hinge mechanism with the help of large strokes and long progressions can be realized using a normal feed or drive unit.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Gelenkmechanismus aus Hebelpaaren besteht, deren Hebel in der Mitte und an den Enden gelenkig miteinander verbunden sind, wobei den freien Enden der Hebel des ersten Hebelpaares je eine Rolle zugeordnet ist, die in einer Führung geradlinig geführt sind»According to the invention the object is achieved in that the hinge mechanism consists of pairs of levers whose levers are pivotally connected to each other in the middle and at the ends, wherein the free ends of the lever of the first pair of levers is associated with a respective roller, which are guided in a straight line »

Die Antriebseinheit mit "normaler" (verhältnismäßig kurzer) Höblänge ist am gemeinsamen Gelenkpunkt des ersten Gelenkpaares angeschlossen^ während das Arbeitsorgan mit dem gemeinsamen Gelenkpunkt des letzten Gelenkpaares verbunden ist.The drive unit with "normal" (relatively short) Höblänge is connected to the common pivot point of the first joint pair ^ while the working member is connected to the common pivot point of the last pair of joints.

Die größte Bedeutung des erfindungsgemäßen Gelenkmechanismus besteht darin, daß keine speziellen Antriebseinheiten erforderlich sind, und die herkömmlichen pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinder oder· andere (z.B. elektromechanische) kostengünstige, einfache und bewehrte Antriebseinheiten Anwendung finden.The greatest importance of the hinge mechanism of the present invention is that no special drive units are required, and conventional pneumatic or hydraulic power cylinders or other (e.g., electromechanical) low cost, simple and armored drive units find application.

Die Hublängen und die Geschwindigkeiten dieser Antriebseinheiten werden durch den erfindungsgemäßen Gelenkmechanismus verhältnisgleich übersetzt. Das bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die resultierende Bewegung des Ge_ ienkmechanismus in der Reichweite stufenlos und beliebig durch die Steuerung der Bewegung der Antriebseinheit bestimmt werden kann.The stroke lengths and the speeds of these drive units are translated proportionally by the hinge mechanism according to the invention. This has the further advantage that the resulting movement of the Ge_ ienkmechanismus in the range can be infinitely and arbitrarily determined by the control of the movement of the drive unit.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist mindestens einem Gelenkpaar eine, den Gelenkmechanismus zusammenschließende Feder und mindestens eine, den Mechanismus öffnende Feder zugeordnet. Durch diese Maßnahme wird einerseits der Gelenkmechanismus wesentlich entlastet und andererseits das Spiel im Mechanismus kompensiert. Diese Vorspannung erleichtert auch beträchtlich den Richtungswechsel,According to a further feature of the invention, at least one joint pair is associated with a spring which joins the joint mechanism and at least one spring which opens the mechanism. By this measure, on the one hand, the joint mechanism substantially relieved and on the other hand compensates for the game in the mechanism. This bias also considerably facilitates the change of direction,

Ausführungsbeispiel: - — Exemplary embodiment: - -

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: eine skizzenhafte Darstellung des erfindungsgemäßen Gelenkmechanismus,1 is a sketch of the hinge mechanism according to the invention,

Fig. 2: eine Ausführung nach einem weiteren Merkmal der Erfindung.Fig. 2: an embodiment according to a further feature of the invention.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der erfindungsgemäße Gelenkmechanismus aus Hebelpaaren. Die Hebelpaare sind so angeordnet, daß die einzelnen Hebel in der Mitte und an den Enden gelenkig miteinander verbunden sind. Die untersten Hebel sind mit 10, 10' und 11, 11", die obersten mit 12, 12' und 13, 13' bezeichnet. Die Verbindungen zwischen den Hebeln haben also einen einfachen Freiheitsgrad.As can be seen from Fig. 1, the hinge mechanism according to the invention consists of lever pairs. The pairs of levers are arranged so that the individual levers in the middle and at the ends are hinged together. The bottom levers are designated 10, 10 'and 11, 11 ", the top ones 12, 12' and 13, 13 ', so the connections between the levers have a simple degree of freedom.

An den Enden der Hebel 10 und 11, des ersten Hebelpaares ist je eine Rolle 7 bzw. 8 drehbar gelagert. Diese Rollen 7 und 8 sind in einer zur Fortbewegungsrichtung des Mechanismus senkrechten Führung 9 geradlinig geführt.At the ends of the levers 10 and 11, the first lever pair is ever a roller 7 and 8 rotatably mounted. These rollers 7 and 8 are guided in a straight line to the direction of movement of the mechanism guide 9.

Der gemeinsame Gelenkpunkt des ersten Hebelpaares ist mit 1, und der gemeinsame Gelenkpunkt des letzten Hebelpaares mit 2 bezeichnet. Am ersten Gelenkpunkt 1 ist eine Antriebseinheit 3, beispielsweise durch eine Antriebsstange 4, angeschlossen. In diesem Beispiel ist die Antriebseinheit 3 ein Hydraulikzylinder und die Antriebsstange 4 die Kolbenstange des Zylinders.^The common pivot point of the first lever pair is denoted by 1, and the common pivot point of the last lever pair with 2. At the first pivot point 1, a drive unit 3, for example by a drive rod 4, connected. In this example, the drive unit 3 is a hydraulic cylinder and the drive rod 4 is the piston rod of the cylinder

Im gemeinsamen Gelenkpunkt 2 der Hebel 12 und 13 desIn common hinge point 2 of the levers 12 and 13 of the

ν letzten Hebelpaares ist ein Arbeitsorgan angeschlossen, z.B. auch eine Spritzpistole für den Farbauftrag.ν last lever pair is a working member connected, e.g. also a spray gun for the paint application.

Der erfindungsgemäße Gelenkmechanismus ist in Fig. 1 in zwei Stellungen dargestellt. Die strichpunktierte Linie zeigt die Ausgangsstellung und die voll ausgezogene Linie die Endstellung. Die Gelenkpunkte 1 und 2 nehmen dabei Stellungen ein, die mit 1' bzw. 2' bezeichnet sind. Der gemeinsame Gelenkpunkt 1 des ersten Hebelpaares und die angeschlossene Antriebsstange 4 der Antriebseinheit 3 legen dabei eine Strecke zurück, die mit Ix bezeichnet ist. Die Hublänge der Antriebseinheit 3 ist also verhältnismäßig kurz.The joint mechanism according to the invention is shown in Fig. 1 in two positions. The dot-dash line shows the starting position and the solid line the end position. The hinge points 1 and 2 take this position, which are designated 1 'and 2'. The common pivot point 1 of the first pair of levers and the connected drive rod 4 of the drive unit 3 thereby lay back a distance which is designated by Ix. The stroke length of the drive unit 3 is therefore relatively short.

Die Bewegungslängen der gemeinsamen Gelenkpunkte der einzelnen Hebelpaare sind in Fig. 1 ebenfalls eingezeichnet. Der Weg des zweiten Gelenkpunktes ist der dreifache (3x), des dritten Gelenkpunktes der fünffache (Sx), des vierten Gelenkpunktes der siebenfache (7x) und des letzten, fünften Gelenkpunktes der neunfache (9x) des der Hublänge (Ix) der Antriebseinheit. Der gemeinsame Gelenkpunkt 2 legt also bis in seine Endstellung 2' eine neunfach längere Strekke, als die Hublange (Ix) der Antriebseinheit 3 zurück. Die Hebel IO und 11 des ersten Hebelpaares sind in der Endstellung mit 10* und 11', die Hebel 12 und 13 des letzten Hebelpaares mit 12' und 13', und die Rollen 7 und 8 mit 7' und 8' bezeichnet.The movement lengths of the common pivot points of the individual pairs of levers are also shown in FIG. The path of the second articulation point is the triple (3x), the third articulation point five times (Sx), the fourth articulation point seven times (7x) and the last, fifth articulation point nine times (9x) that of the stroke length (Ix) of the drive unit. The common pivot point 2 so sets to its end position 2 'a nine times longer Strekke, as the stroke length (Ix) of the drive unit 3 back. The levers IO and 11 of the first lever pair are in the end position with 10 * and 11 ', the levers 12 and 13 of the last lever pair with 12' and 13 ', and the rollers 7 and 8 denoted by 7' and 8 '.

In Fig. 2 sind das erste und das letzte Hebelpaar mit Federn 5 und 6 versehen« Die FSdern 5 sind an den Anschlußgelenkpunkten des ersten und zweiten Hebelpaares befestigt und üben Zugkräfte in Schließrichtung des Gelenkmechanismusses aus. Die Feder 6 ist mit den Anschlußgelenkpunkten des letzten und vorletzten Hebelpaares verbunden und übt eine Zugkraft in Öffnungsrichtung des Gelenkmechanismus aus. Die Federn 5 und 6 sind so bemessen, daß ihre Kräfte bei etwa der Mitte des Hubes ausgeglichen sind. Mit dieser Maßnahme wird das Spiel des Gelenkmechanismus kompensiert und zugleich der Richtungswechsel erleichtert, da die Trägheit weitgehend ausgeglichen ist.In Fig. 2, the first and the last pair of levers are provided with springs 5 and 6. The FSdern 5 are attached to the connection points of the first and second lever pair and exert tensile forces in the closing direction of the Gelenkmechanismusses. The spring 6 is connected to the connection points of the last and penultimate pair of levers and exerts a tensile force in the opening direction of the hinge mechanism. The springs 5 and 6 are dimensioned so that their forces are balanced at about the middle of the stroke. With this measure, the game of the hinge mechanism is compensated and at the same time facilitates the change of direction, since the inertia is largely balanced.

bereits dargelegt, kann mit dem erfindungsgemäßen Gelenkmechanismus eine große Wegübersetzung realisiert werden Die verhältnismäßig kurze Hublange (Ix) der Antriebseinheit 3 wird - in diesem Beispiel - in eine neunfach längere Bewegung (9x) des Arbeitsorgans (Gelenkpunkt 2) übersetzt. Die Ausführungsformen nach der Erfindung können selbstverständlich durch weitere Hebelpaare erweitert werden, wodurch noch größere Obersetzungen möglich sind.As already explained, a large travel ratio can be realized with the joint mechanism according to the invention. The relatively short stroke length (Ix) of the drive unit 3 is - in this example - translated into a ninefold longer movement (9x) of the working element (pivot point 2). The embodiments according to the invention can of course be extended by further lever pairs, whereby even larger translations are possible.

Die verhältnismäßig kurze Strecke (ix) legt der Gelenkpunkt 1 in der gleichen Zeit zurück, wie die im Vergleich lange Strecke (9x) des Gelenkpunktes 2. Das bedeutet also, daß mit dem Gelenkmechanismus nicht nur eine Wegübersetzung, sondern auch eine Geschwindigkeitsübersetzung realisiert werden kann.The relatively short distance (ix) returns the articulation point 1 at the same time as the comparatively long distance (9x) of the articulation point 2. This therefore means that with the articulation mechanism not only a travel ratio but also a speed ratio can be realized ,

Claims (2)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Gelenkmechanismus für große geradlinige Weg- und Geschwindigkeitsübersetzungen, gekennzeichnet dadurch, daß der Gelenkmechanismus aus Hebelpaaren besteht, die in der Mitte und an den Hebelenden gelenkig miteinander verbunden sind, wobei an den freien Enden der Hebel (10, 11) des ersten Hebelpaares je eine Rolle (7, 8) angeschlossen ist, die in einer Führung (9) geradlinig geführt sind und im gemeinsamen Gelenkpunkt (1) des ersten Gelenkpaares eine Antriebseinheit (3) und im gemeinsamen Gelenkpunkt (2) des letzten Gelenkpaares ein Arbeitsorgan befestigt sind.1. joint mechanism for large straight-way and speed ratios, characterized in that the hinge mechanism consists of pairs of levers, which are pivotally connected to each other in the middle and at the lever ends, wherein at the free ends of the lever (10, 11) of the first pair of levers each a roller (7, 8) is connected, which are guided rectilinearly in a guide (9) and in the common hinge point (1) of the first joint pair, a drive unit (3) and in the common hinge point (2) of the last pair of joints a working member are attached. 2. Gelenkmechanismus nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens einem Gelenkpaar eine den Geienkmechanisraus schließende Feder (5) und einem Gelenkpaar mindestens eine den Gelenkmechanismus öffnende Feder (5) zugeordnet ist.2. Joint mechanism according to item 1, characterized in that at least one joint pair is associated with a Geienkmechanisraus closing spring (5) and a joint pair at least one joint mechanism the opening spring (5). HienuJLJeiien ZeichnungenHienuJLJeiien drawings — Q —- Q -