DE2712852A1 - Mehrrichtungs-positioniergeraet - Google Patents
Mehrrichtungs-positioniergeraetInfo
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Description
2 7 1 7 8 Fi 2
Herren William M. Wells, Birmingham, Alabama, USA
und Thomas H. Hudson, Hueytown, Alabama, USA
Mehrrichtungs-Positioniergerät
9840/0899
COpy
e sch re i bung
Die Erfindung betrifft ein Mehrichtungs-iJosi tioniergerät
zur Lagerung und Relativbewegung eines Elementes gegenüber einem anderen Element, mit einem an eines der
Elemente anschlies^baicn kugelförmigen Glied und mit einem
an dem anderenElement befestigbaren Gehäuses, welches einen
Jockei umfasst, der drehbeweglich das kugelförmige Glied aufnimmt, wobei sich die Innenfläche des Sockels um einen
Winkelbereich um das kugelförmige Glied erstreckt und dieses im Sockel hält, während ein Teil des kugelförmigen
Glieds aus dem Sockel herausragt. Mit einem solchen multidiraensionalen
Positioniurgerät gemäss der Erfindung kann
also ein Element relativ zu einem anderen bewegt werden, wodurch auch ein von einem Element getragenes Werkstück
oder Werkzeug wahlweise in eine Vielzahl von Positionen senkrecht und waagerecht bewegt werden kann.
Es sind bereits viele Vorrichtungen zur wirkungsmässigen Verbindung eines Elementes mit einem anderen vorgeschlagen
worden, bei denen eine Relativbewegung zwischen den Elementen bewirkt und somit wenigstens eines der Elemente
in eine gewählte Position bewegt wird. Solche Vorrichtungen haben einen komplizierten Aufbau, sind sehr teuer in Herstellung
un<i Wartung und bedürfen eines beträchtlichen
Raumes für ihre Arbeitsweise. Sie umfassen üblicherweise Reduktxonsgetriebe mit Zahnkränzen, Ritzeln, Schneckenrädern
u. dgl., oder von einem Druckmedium betätigte Druckzylinder, die Kolbenstangen, Hebel und ähnliche Einrichtungen
benötigen.
Es sind auch Kugelgeienkvorrichtungen bekannt zur bo-w-'.-g-
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COPY
lichen Lagerung eines Elementes ^e^enüber einem anderen Element,
wobei eines dieser Elemente mit einem kugelförmigen
Glied und das andere Element mit υ ine ei Gehäuse, welches einen
Sockel zur Aufnahme des kugelförmigen Gliedes umfasst, verbunden
ist.
Der Frfindung liegt nun die aufgäbe zugrunde, ein Mehrrichtungs-Positioniergerät
vorzuschlagen, welches einerseits präzise arbeitet und andererseits einfach und deshalb billig
ist.
Diese aufgäbe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein
Hehrrichtungs-Positioniergerät der eingangs beschriebenen
Art mit wenigstens einer kreisbogenförmigen Ausnehmung
in der Innenfläche des Gehäuses versehen ist, die sich in einer im wesentlichen durch den Krümmungsmittelpunkt des Sockels gehenden
Ebene erstreckt und in der ein Kolben angeordnet ist, welcher drehbeweglich an der angrenzenden Seite des kugelförmigen
Gliedes befestigt ist, dass in der äusseren Fläche des kugelförmigen Gliedes wenigstens eine kreisbogenförmige Ausnehmung
vorgesehen ist, die sich in einer im wesentlichen durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Gliedes gehenden und senkrecht
zur Drehachse des in der ersten Ausnehmung drehbaren Kolbens verlaufenden Ebene erstreckt, wobei in der kreisbogenförmigen
Ausnehmung ein Kolben angeordnet ist, der drehbeweglich an dem angrenzenden Teil des Gehäuses befestigt ist, und
schliesslich dass Druckmittelkanäle an gegenüberliegenden
Seiten mit den kreisbogenförmigen Ausnehmungen in Verbindung
stehen.
Eine solche Ρυ;;ί tioni e rvorric htung gemäss der Erfindung hat
einen einfachen Aufbau, kann ohne grossen Aufwand hergestellt ■ und von ungelernten Arbeitskräften betätigt werden, «enn die
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Konstruktion aLs i';o.schlossfne Einheit ausgeführt wird, benöt-igl
das Fosi tioni urge rü L einen äusserst geringen Kaum
zum Aufbau, wodurch die Installation erloichert wird und
eine Anwendung des Geräts auch an raumarmen Arbeitsstellen
möglich ist.
Es ist weiter von Vorteil, wenn die Kanäle eines ;iehrrichtungs-Fositioniergeriites
wirkungsmässig an diejenigcneines
anderen, ähnlichen Piehrrichtungs-i'osiniergerätes
angeschlossen sind, so dass die Relativbewegung des kugelförmigen Gliedes zum Gehäuse des einen
Gerätes eine entsprechende Relativbewegung des kugelförmigen
Gliedes zum Gehäuse des anderen Gerätes bewirkt und somit ein Arbeitseiement oder Werkzeug bzw. Werkstück durch Betätigung
eines Steuergriffes durch Fernsteuerung in die gewünschte
Position gebracht werden kann.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der l'rfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Ks zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf das raulti-dimensionale Positioniergerät
gemäss der Erfindung;
Figur 2 einen vertikalen querschnitt nach Linie 2-2 in
Figur Λ ;
Figur 1J einen Ho ri zontalsehnitt nach Linie
in Figur 2 ;
einen Verti ka] schnitt nach Linie μ-Λ in Figur 2
und
Figur S eine Seitenansicht zweier, w i .rkungsmüssi g miteinander
verbundener Mchrrichungs-lOsi tio-η
i e rge rate nnch
<>.·!' ί"'·ί" i ndunt1;, bei denen die Le i -
7 fin G A η / 0 89 9
tungen der sichelförmigen Ausnehmungen in den Kugeln
und Sockeln jeweils miteinander verbunden sind, wodurch eine Relativbewegung eines Gerätes die gleiche
Relativbewegung des anderen Gerätes bewirkt.
In der Zeichnung ist ein kugelförmiges Glied 10 gezeigt, das drehbar in einem sphärischen Sockel 11 in einem Gehäuse 12 eingebaut
ist. Wie aus Figur 2 und 4 ersichtlich, ist das Gehäuse 12 in der Zentralebene des kugelförmigen Gliedes 10 geteilt und
umfasst einen unteren Teil 13 und einen oberen Teil 14, welche
abnehmbar mittels Befestigungsschrauben 16 verbunden sind. Die Innenfläche des Sockels 11 erstreckt sich um ein Winkelmass
um das kugelförmige Glied 10,soweit, dass sie das kugelförmige Glied 10 im Sockel 11 hält und ein Teil des kugelförmigen
Gliedes 10 aus dem Sockel 11 herausragt, wie in der Zeichnung gezeigt ist. In dem Falle erstreckt sich die Innenfläche
des Sockels um einen grösseren Winkel als 180°. Das kugelförmige Glied 10 ist mit geeigneten Verbindungsstiften
versehen, im gezeigten Beispiel mit herausragenden Schraubenbolzen 17 zur Verbindung des kugelförmigen Gliedes mit einem
anderen Flement, wie z.B. mit einem anliegenden Maschinenstück in der Form eines Auslegers. Das Gehäuse 12 ist mit einem anderen
Element, wie z.B. mit einem anliegenden Maschinenteil, mittels geeigneter Schrauben 18 verbunden.
Wie aus Figur 2, 3 und 4 ersichtlich, sind in der Innenfläche des Sockels 11 im Gehäuse 12 zwei kreisbogen- bzw. sichelförmige
Ausnehmungen 19 ausgeführt, die beide eine kürzere Länge
als der Kreisbogen von 180° um den Krümmungsmittelpunktdes
sphärischen Sockels 11 haben und sich in einer Ebene, die im wesentlichen durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Gliedes
10 geht, erstrecken. In jede sichelförmige Ausnehmung ist ein Kolben 21 eingebaut und drehbar an die zugekehrte Seite des
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•J.
kugelförmigen Gliedes 10 angelenkt, wie in Figur $ und ^ gezeigt
ist. Jeder Kolben 21 ist also mit einem Drehzapfen (oder Wellenstück) 22 versehen, welcher radial in das kugelförmige
Glied 10 einragt und den Kolben 21 drehbar mit der entsprechenden Seite des kugelförmigen Gliedes 10 verbindet.
Ein Strömungsmittel wird unter Druck in jede sichelförmige Ausnehmung
19 wahlweise an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 21 durch Zuführungsleitungen 23 zugeführt und bewirkt eine
Relativbewegung zwischen dem kugelförmigen Glied und dem Gehäuse 12.
Um dem kugelförmigen Glied 10 eine Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn
zu erteilen, wird das Druckmittel auf die rechte Seite jedes Kolbens 21 zugeführt, nämlich in Blickrichtung
von der Aussenseite des kugelförmigen Gliedes 10 gegen dessen Mittelpunkt hin.
Um das kugelförmige Glied 10 in entgegengesetzter Richtung zu drehen, wird die Durckflüssigkeit durch die Zuführungsleitungen 23 in die sichelförmigen Ausnehmungen 19 an den anderen,
gegenüberliegenden Seiten der Kolben 21 zugeführt. Aus Figur 3 ist ersichtlich, wie die sichelförmigen Ausnehmungen
19 voneinander durch Zwischenwände 34 getrennt sind,
in denen geeignete Kanäle 36, 37 ausgeführt sind, die eine Verbindung mit den Zuführungsleitungen 23 herstellen, wodurch
das Druckmittel von dem entsprechenden Ende der sichelförmigen Ausnehmungen 19 entweder zugeführt oder abgeführt werden kann.
Eine weitere kreisbogenförmige Ausnehmung 24 ist in der äusseren
Flüche des kugelförmigen Gliedes 10 ausgeführt, wobei die Ausnehmung 24 sich in einer Ebene erstreckt, die im allgemeinen
durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Körpers geht und senkrecht zu den in der Innenfläche des Sockelgehäuses
vorhandenen, sichelförmigen Ausnehmungen 19 steht. In der
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40-
kreisbogenförmigen Ausnehmung 24 des kugeiförmigen Gliedes
ist ein Kolben 26 eingebaut, der einen querverlaufenden und
nach aussen vorstehenden Lagerzapfen 27 trägt, der zur .Rotation
in einem Lagerungseinschnitt 28 des Gehäuses 12 eingesetzt ist, wie in Figur 2 und 4 gezeigt.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist der Kolben 26 mit seinem Lagerzapfen 27 mit Kanälen P,), 31.zur Zuführung des
Druckmittels zu der kreisförmigen Ausnehmung 24 an einer
oder anderen Seite des Kolbens 26 versehen. Die Flüssigkeit wird zu den Kanälen 29, 31 mittels Zuführungsleitungen $2
bzw. 33 zugeführt, die an eine geeignete Vorratsquelle angeschlossen üind. Es versteht sich von selbst, dass wenn das
Druckmittel durch die Zuführungsleitung 32 in die Ausnehmung
24 an eine Seite des Kolbens 26 zugeführt wird, das Druckmittel an der anderen Seite des Kolbens 26 durch die
Leitung 33 abgesaugt wird. Und umgekehrt, wenn das Druckmittel durch die Leitung t/i>
zugeführt wird, wird das Druckmittel durch die Leitung t>^- abgeführt.
Auf gleiche Weise, wenn das Druckmittel durch die Leitung 23 in die sichelförmige Ausnehmung 19 an einer Seite
des Kolbens 21 eingeführt wird, wird sie an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 21 durch die andere Leitung 23,
die mit derselben Ausnehmung verbunden ist, abgeführt.
In Betrieb ist das kugelförmige Glied 10 mit einem Element oder einem Werkzeug mittels der Schraubenbolzen 17 und
das Gehäuse 12 mit einem anderen Element oder einer Tragkonstruktion mittels Schrauben 18 verbunden.
Die Arbeitsweise ist folgendermassen: Um das kugelförmige Glied 10 in einer vertikalen Ebene zu
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ORIGINAL INSPECTED
44.
drehen, wird Flüssigkeit unter DrucK. wahlweise auf einer
ioeite der Ausnehmung 2^ an eine beito des Kolbens 2b durch
die entsprechende der beiden Zuführungslei Lungen j>2 oder ;>3
zugeführt, wenn beispielsweise das kugelförmige Glied 10
in der in Figur 2 gezeigten Vertikal ebene in Uhrzeigerrichtung
gedreht werden soll, wird das Druckmittel durch die Leitung 32 und den Kanal 29 in die Ausnehmung 24 zur linken
Seite des Kolbens 26 zugeführt und erteilt somit dem kugelförmigen Glied 10 eine Drehung im Uhrzeigersinn. Gleichzeitig
wird bei dieser Drehrichtung das Druckmittel durch die Kanäle 31 und 33 abgesaugt.
Um das kugelförmige Glied 10 in entgegengesetzter dichtung zu
drehen, wird die Durchflussrichtung des Druckmittels einfach umgekehrt.
Um das kugelförmige Glied 10 in der in Figur ? gezeigten llorizontalebene
im Uhrzeigersinn zu drehen, wird Druckmittel durch die Leitung 23 in den Abschnitt jeder sichelförmigen
Ausnehmung 19 zu der rechten Seite jedes Kolbens 21 - gesehen in Radialrichtung zur Mitte des kugelförmigen Gliedes hin zugeführt.
Gleichzeitig wird Druckmittel durch die anderen zwei Leitungen 23 abgeführt. Für eine reversierte Rotationsbewegung,
wird die Durchflussrichtung des Druckmittels einfach umgekehrt.
Wenn das kugelförmige jiied 10 um eine Horizontalebene relativ
zum Gehäuse 12 rotiert, dreht es sich um den Lagerzapfen 27, und andererseits, wenn es in einer Vertikalebene rotiert,
dreht es sich um die Drehzapfen 22.
In Figur 5 sind zwei wirkungsmüssig aneinander angeschlossene"
Mehrrichtungs-Positioniergeräte gezeigt, bei denen die
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ORIGINAL INSPECTED
Zuf iihrungsle ι Lungen ?_;'<
der entsprechenden Ausnehmungen 19
im Gehäuse 12 mi teinaiuier verbunden sind. G] cichf al l.s sind
die Leitungen :>2 und ;;;>
der krei sbogeni'örmigen Ausnehmungen 24 miteinander verbunden. Die Bewegung eines Positioniergerütes
wird gleiche Bewegungen des anderen Positioniergerätes bewirken, fin Betätigungs- oder Steuergriff 38 ist am kugelförmigen
Glied 10 eines Positioniergerätes befestigt; am kugelförmigen Glied 10 des anderen Gerätes ist dagegen ein
beweglicher hiilsenförmiger Führungsarm 29 befestigt. Das
Gehäuse 12 eines jeden Gerätes ist an einer geeigneten Unterlage oder Tragkonstruktion mittels Schrauben 18 befestigt.
Der bewegliche Führungsarm 39 trägt ein passendes Arbeitselement oder Werkzeug 41, welches in gewählte Positionen
in vertikale sowie horizontale Fbenen lediglich durch Betätigung des Steuergriffes 38 in gewünschter Richtung bewegt
werden kann.
Obwohl in der Zeichnung nur eine Ausnehmung 24 im Gehäuse
und zwei Ausnehmungen 19 im kugelförmigen Glied 10 gezeigt
sind, liegt es auf der Hand, dass mehr als eine Ausnehmung 24 im kugelförmigen Glied mit einer oder mehreren Ausnehmungen
19 im Gehäuse vorgesehen sein können. Wenn mehr als zwei sichelförmige Ausnehmungen 19 ausgeführt sind, müssen zusätzliche
Druckmittel-Versorgungsleitungen 23 angebracht werden
und d as Druckmittel wird an den entsprechenden Seiten der Kolben 21 eingeführt, damit sie in den sichelförmigen
Ausnehmungen in der gewünschten Richtung bewegt werden können. Auf ähnliche Weise werden bei mehr als einer Ausnehmung 24
zusätzliche Leitungen 32, 5t> erforderlich sein.
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ORIGINAL INSPECTED
Leerseite
Claims (6)
- Patent-(Schutz-)Ansprüche.1. Mehrrichtungs-Positioniergerät zur Lagerung und " Relativbewegung eines Elementes gegenüber einem anderen Element, mit einem an eines der Elemente anschliessbaren kugelförmigen Glied und mit einem an dem anderen Element befestigbaren Gehäuse, welches einen Sockel umfasst, der drehbeweglich das kugelförmige Glied aufnimmt, wobei sich die Innenfläche des Sockels um einen Winkelbereich um das kugelförmige Glied erstreckt und dieses im Sockel hält, während ein Teil des kugelförmigen Gliedes aus dem Sockel herausragt, gekennzeichnet durch wenigstens eine kreisbogenförmige Ausnehmung (19), die sich in der Innenfläche des Gehäuses (12) in einer im wesentlichen durch den Krümmungsmittelpunkt des Sockels (11) gehenden Ebene erstreckt und in der ein Kolben (22) angeordnet ist, welcher drehbeweglich an der angrenzenden Seite des kugelförmigen Gliedes (10) befestigt ist, durch wenigstens eine kreisbogenförmige Ausnehmung (24), die sich in der äusseren Fläche des kugelförmigen Gliedes (10) in einer im wesentlichen durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Gliedes (10) gehenden und senkrecht zur Drehachse des in der ersten Ausnehmung (19) drehbaren Kolbens (22) verlaufenden Ebene erstreckt, wobei in der kreisbogenförmigen Ausnehmung (24) ein Kolben (26) angeordnet ist, der drehbeweglich an dem angrenzenden Teil des Gehäuses (12) befestigt ist, und durch Druckmittelkanäle (36, 37 und 29, 31) die an gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Kolben (22 und 26) mit den kreisbogenförmigen Ausnehmungen (19 und 24) in Verbindung stehen.709840/0899ORIGINAL INSPECTED
- 2. Mehrrichtungs-Positioniergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei kreisbogenförmige Ausnehmungen (19) in der Innenfläche des Gehäuses (12) einander gegenüberliegen und entsprechende Kolben (22) aufweisen, welche in ihnen drehbeweglich en entgegengesetzten Seiten des kugelförmigen Gliedes (10) gelagert sind.
- 3. liehrrichtungs-Positioniergerät nach Anspruch 1oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförraige Ausnehmung (19) im Gehäuse (12) zwei Druckmittelzuführungskanüle (36, 37) aufweist, die eine Verbindung zu der kreisbogenförmigen Ausnehmung (19) an jeder Seite des in ihr befindlichen Kolbens (22) herstellen.
- 4. Mehrrichtungs-Positioniergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der kreisbogenförmigen Ausnehmung (24) in der Aussenfläche des kugelförmigen Gliedes (10) befindliche Kolben (26) mit Druckmittelzuführungskanälen (29, 31) versehen ist, durch die über Zuführungsleitungen (32, 33) eine Verbindung der den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (26) zugeordneten Abschnitte der kreisbogenförmigen Ausnehmung (24) mit dem Äusseren des Gehäuses (12) herstellbar ist.
- 5. Mehrrichtungs-Positioniergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (26) in der kreisbogenförmigen Ausnehmung (24) in der Aussenfläche des kugelförmigen Gliedes (10) einen Lagerzapfen (27) umfasst, welcher drehbeweglich in einen Lagereinschnitt (28) des Gehäuses (12) eingesetzt ist.709840/0899
- 6. Mehrrichtungs-Positioniergerät nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelzuführungskanäle (29, 31) im Lagerzapfen (27) ausgeführt sind.7· Mehrrichtungs-Positioniergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (36, 37 bzw. 29, 31) zu den Ausnehmungen(19 bzw. 24) eines ersten Mehrrichtungs-Positioniergerätes wirkungsmässig an die Kanäle (36, 37 bzw. 29» 31) eines zweites ähnlichen Mehrrichtungs-Positioniergerätes angeschlossen sind, so dass Relativbewegungen des kugelförmigen Gliedes (10) gegenüber dem Gehäuse (12) des einen Gerätes ein entsprechende Eelativbewegungen des kugelförmigen Gliedes (10) gegenüber dem Gehäuse (12) beim anderen Gerät bewirken.709840/0899
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |