DE4133838C2 - Vorrichtung zum Bewegen eines Körpers zu jedem beliebigen Punkt einer ebenen Fläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewegung eines Körpers zu jedem beliebigen Punkt einer ebenen Fläche, wobei in jeder Stellung des Körpers seine ursprüngliche Ausrichtung erhalten bleibt.

Es ist aus der DE-PS 21 32 332 ein Mikrofilm-Lesegerät bekannt, bei dem ein Filmträger aus zwei in den Koordinatenrichtungen senkrecht zueinan­ der angeordneten Spindeln gelagert und durch Drehen der Spindeln in der betreffenden Koordinatenrichtung verschiebbar ist.

Bei einem aus der DE 25 55 611 A1 bekannten Mikrofilm-Lesegerät ist der Filmträger innerhalb einer Einstellebene zum optischen Strahlengang mittels Rädern in senkrecht zueinander angeordneten Schienenpaaren gelagert und geradlinig bewegbar.

Eine weitere Vorrichtung zum Positionieren eines Trägers für Filmnegative im Strahlengang eines Reproduktionsgeräts ist aus der DD-PS 97 315 bekannt. Als Führungselement des Filmträgers sind überlagerte Parallel­ kurbeln vorgesehen, mittels denen der Filmträger bezüglich der optischen Achse eines Objektivs allseitig in seiner Ebene bewegbar ist.

Die Ausgestaltung der Führungen mit den ineinander bewegbaren Teilen der beiden zuerst genannten Mikrofilm-Lesegeräte, bei denen ein hoher Aufwand durch Justierarbeiten zur Einhaltung der Parallelität in der Bewegung der Filmträger erforderlich ist, sowie die Ausgestaltung und Anordnung der zuletzt genannten Druckschrift mit den überlagerten Paral­ lelkurbeln und ihren zahlreichen, gelenkig miteinander verbundenen Paral­ lelstäben zur allseitigen Bewegung des Filmträgers sind aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Vor­ richtung zu schaffen, bei der ein Körper unter Beibehaltung seiner ursprünglichen Ausrichtung zu jedem beliebigen Punkt einer ebenen Fläche zu bewegen ist, ohne daß aufwendig gestaltete Führungselemente für den zu führenden Körper, wie überlagerte Parallelkurbeln oder Kreuzschlitten- Führungen, benötigt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Körper und der Fläche ein elastisch verformbarer Kugelkörper unter einer Kraft derart angeordnet ist, daß der Abstand zwischen dem Körper und der Fläche kleiner ist als der Durchmesser des Kugelkörpers.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Fläche von der Bodenplatte eines den Körper allseitig umgebenden Gehäuses gebildet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Körper in seiner Unterseite mindestens eine Ausnehmung auf, und es ist der elastisch ver­ formbare Kugelkörper zwischen der ebenen Innenfläche der Ausnehmung und der Fläche der Bodenplatte angeordnet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Körper in seiner Unterseite drei Ausnehmungen aufweist, daß in jeder Ausnehmung ein elastisch verformbarer Kugelkörper vorgesehen ist und daß die Kugel­ körper zwischen den ebenen Innenflächen der Ausnehmungen und der Flä­ che der Bodenplatte angeordnet sind und eine Dreipunkt-Lagerung für den Körper bilden.

Ferner bildet in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Unterseite des aus einer massiven Platte bestehenden Körpers im wesentlichen eine quadratische Fläche und es sind an der Oberseite des Körpers Nocken angeformt, mittels denen sich der auf dem oder den Kugelkörpern auflie­ gende Körper an der Innenfläche der Abdeckplatte des Gehäuses abstützt.

Im einzelnen ist die Ausgestaltung der Erfindung so getroffen, daß die Gehäuseabdeckplatte einen Durchbruch aufweist und daß die Oberseite des Körpers mit einem durch den Durchbruch hindurchragenden Fuß versehen ist, der eine Auflageplatte trägt.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den weiteren Unteransprü­ chen.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine vergrößert dargestellte Einzelheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Längsschnitt,

Fig. 2 die Einzelheit gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht mit einem ein­ gezeichneten Diagramm,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer teilweise aufgebrochen dargestellten Draufsicht,

Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung in einer teilweise aufgebrochen dargestellten Drauf­ sicht,

Fig. 6 die Vorrichtung gemäß Fig. 5 im Schnitt entlang der Linie VI-VI,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung in einer teilweise aufgebrochen dargestellten Drauf­ sicht und

Fig. 8 die Vorrichtung gemäß Fig. 7 im Schnitt entlang der Linie VIII-VIII.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist zwischen der Fläche 6a eines Kör­ pers 1 und einer parallel zur Fläche 6a des Körpers 1 verlaufenden ebe­ nen Fläche 17a ein elastisch verformbarer Kugelkörper 20 angeordnet. Auf den Körper 1 wird eine Kraft "F" ausgeübt, so daß der Abstand zwischen der Fläche 6a des Körpers 1 und der ebenen Fläche 17a kleiner ist als der Durchmesser des Kugelkörpers 20.

Die Kraft "F" ist so bemessen, daß beim Verschieben des Körpers 1 in Pfeilrichtung "A" ein Abrollen des Kugelkörpers 20 zwischen der Fläche 6a des Körpers 1 und der Fläche 17a unter geringem Kraftaufwand möglich ist, jedoch andererseits der Kugelkörper 20 derart verformbar ist, daß ein Verdrehen des Körpers 1 aus seiner ursprünglichen ausgerichteten Lage in Pfeilrichtung "M" (Fig. 2) relativ zu der ebenen Fläche 17a nur unter Überwindung von Haftreibungskräften möglich ist. Diese Kräfte sind je nach Haftreibungskoeffizient relativ hoch und entstehen durch die elasti­ sche Verformung des Kugelkörpers 20 im Bereich der durch die Verfor­ mung gebildeten Kreisflächen oder Reibflächen zwischen dem Kugelkörper 20 und der Fläche 6a des Körpers 1 und zwischen der Kreis- oder Reib­ fläche zwischen dem Kugelkörper 20 und der ebenen Fläche 17a.

Das Kräfte- und Momentendiagramm in Fig. 2 erläutert die Zusammen­ hänge. Angenommen es wirkt auf den auf dem Kugelkörper 20 aufliegenden Körper 1 ein Drehmoment "M" um die Mittelachse "S", so führt dies zu dem eingezeichneten Kräfteverhältnis τ_t, bei dem die Haftreibung nicht überwunden wird und wobei auch eine Drehung des Körpers 1 unterbleibt. Das bedeutet, daß der Körper 1 zu jedem beliebigen Punkt der ebenen Fläche 17a bewegt werden kann und hierbei, wie in einem der Ausfüh­ rungsbeispiele gemäß Fig. 3 in strichpunktierten Linien angedeutet ist, immer in der gleichen ursprünglich eingenommenen Lage ausgerichtet bleibt. In der Fig. 3 sind die in X-, Y- und Z-Richtung verlaufenden möglichen Bewegungen aufgezeigt.

Wie des weiteren aus den Fig. 3 bis 8 ersichtlich ist, bildet die Unterseite 5 des aus einer massiven Platte bestehenden Körpers 1 im wesentlichen eine quadratische Grundfläche. Auf der Oberseite 10 des Körpers 1 ist mittig ein aufragender Fuß 3 angeformt, der eine Auflageplatte 2 trägt, die beispielsweise zur Auflage von Filmnegativen, Dias, Mikrofiche oder dergleichen dient und mit einer Betätigungshandhabe (nicht dargestellt) versehen sein kann.

Die ebene Fläche 17a wird von der Bodenplatte 17 eines den Körper 1 all­ seitig umgebenden Gehäuses 16 gebildet. Die Gehäuseabdeckplatte 18 weist einen quadratischen Durchbruch 18b auf, durch den der am Körper 1 angeformte Fuß 3 hindurchragt. Die vom Fuß 3 getragene Auflageplatte 2 erstreckt sich in geringem Abstand über der Oberseite 18c der Gehäuse­ abdeckplatte 18.

Der Körper 1 weist in seiner Unterseite 5 mindestens eine Ausnehmung 6 auf, die zur Aufnahme des elastisch verformbaren Kugelkörpers 20 dient. Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 sind drei Ausneh­ mungen 6 vorgesehen, in denen jeweils ein elastisch verformbarer Kugel­ körper 20 angeordnet ist. Die ebenen Innenflächen der Ausnehmungen 6 sind mit 6a bezeichnet. Die Kugelkörper 20 befinden sich zwischen diesen Innenflächen 6a und der Fläche 17a der Gehäusebodenplatte 17 und bilden eine Dreipunktlagerung für den Körper 1. Als Gegenlager zu den Kugel­ körpern 20 sind an der Oberseite 10 des Körpers 1 Nocken 11 angeformt, mittels denen sich der auf den Kugelkörpern 20 aufliegende Körper 1 an der Innenfläche 18a der Abdeckplatte 18 des Gehäuses 16 abstützt. Im Ausführungsbeispiel sind die Nocken 11 im Bereich der vier Ecken der Oberseite 10 des Körpers 1 ausgebildet.

Da bei vielfacher Verschiebung des Körpers 1 die Kugelkörper 20 durch Schlupfeinwirkung in den Aussparungen 6 wandern können, dienen die Wandungen 6b der Aussparungen 6 als Begrenzung. In Fig. 3 ist in strichpunktierten Linien angedeutet, wie nach einer Verschiebung des Körpers 1 in Pfeilrichtung "Z" ein Kugelkörper 20 in den Eckbereich zwi­ schen zwei Wandungen 6b abgewandert ist. Beim Anfahren des Körpers 1 in eine weitere Position wird sich die aus Körper 1 und Kugelkörpern 20 bestehende Anordnung - auch entgegen Verdrehung - stets selbsttätig korrigieren.

Um das Verschieben des Körpers 1 zu erleichtern, können die mit den Kugelkörpern 20 in Berührung stehenden Innenflächen 6a und die Wan­ dungen 6b der Ausnehmungen 6 sowie Bereiche der Fläche 17a der Gehäu­ sebodenplatte 17 mit einer Teflonbeschichtung versehen sein.

Das weitere Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 und 6 ist gleichartig ausgebildet, wie das beschriebene Ausführungsbeispiel und für identische Bauteile mit denselben Bezugsziffern versehen. Lediglich die Kugelkörper sind unterschiedlich angeordnet. So ist unmittelbar neben einer Seiten­ wand 4a des Körpers 1 in dessen Unterseite 5 eine erste Ausnehmung 60 und in dessen Oberseite 10 eine zweite Ausnehmung 61 vorgesehen. Beide Ausnehmungen 60, 61 sind durch eine Zwischenwand 4c voneinander getrennt und liegen im wesentlichen fluchtend übereinander. Die Zwischenwand 4c wird von den Innenflächen 60a und 61a der beiden Ausnehmungen 60 und 61 begrenzt.

In jeder der beiden Ausnehmungen 60, 61 ist je ein Kugelkörper 20 angeordnet, so daß der Körper 1 mittels seiner Zwischenwand 4c zwischen den Kugel­ körpern 20 gehalten ist. Hierbei stützt sich der eine Kugelkörper an der Fläche 17a der Gehäusebodenplatte 17 und der andere Kugelkörper an der Innenfläche 18a der Gehäuseabdeckplatte 18 ab. Mit 60b und 61b sind die als Begrenzung für die Kugelkörper 20 dienenden vier Wände der Ausneh­ mungen 60, 61 bezeichnet.

An der Unterseite 5 und auf der Oberseite 10 des Körpers 1 sind Nocken 13 vorgesehen, die in den beiden Eckbereichen des Körpers 1 (Fig. 5) angeformt sind und den Ausnehmungen 60 und 61 der Kugelkörper 20 gegenüberliegen.

Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, dienen die Nocken 13 als Gegenlager und stützen den Körper 1 auf der der Kugelkörperanordnung 20, 60 und 61 gegenüberliegenden Seite 4b zwischen der Fläche 17a der Gehäuse­ bodenplatte 17 und der Innenfläche 18a der Gehäuseabdeckplatte 18 ab. Die Wirkungsweise ist sinngemäß dieselbe, wie im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 und 4.

Auch beim weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 und 8 sind für gleiche Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet, wie bei den vorste­ hend beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Zur Aufnahme von Kugelkörpern 20 sind sowohl in der Unterseite 5 des Körpers 1 zwei Ausnehmungen 70 als auch in der Oberseite 10 des Kör­ pers 1 zwei Ausnehmungen 71 vorgesehen. Die in der Unterseite 5 befind­ lichen Ausnehmungen 70 sind in zwei einander diametral gegenüberliegen­ den Eckbereichen und die in der Oberseite 10 befindlichen Ausnehmungen 71 in zwei einander diametral gegenüberliegenden, um 90 Winkelgrade ver­ setzten Eckbereichen des Körpers 1 angeordnet.

Es ist auch denkbar, zur Aufnahme von Kugelkörpern 20 sowohl in allen vier Eckbereichen der Unterseite 5 des Körpers 1 als auch in allen vier Eckbereichen der Oberseite 10 des Körpers 1 jeweils eine Ausnehmung vorzusehen.

Darüber hinaus ist es denkbar, für den Körper 1 kalottenförmige Vertie­ fungen in der Fläche 17a der Gehäusebodenplatte 17 zu schaffen, in der mindestens einer der Kugelkörper beim Verschieben des Körpers 1 ein­ rasten kann.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Bewegung eines Körpers zu jedem beliebigen Punkt einer ebenen Fläche, wobei in jeder Stellung des Körpers seine ursprüngliche Ausrichtung erhalten bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Körper (1) und der Fläche (17a) ein elastisch verformbarer Kugelkörper (20) unter einer Kraft (F) derart angeordnet ist, daß der Abstand zwi­ schen dem Körper (1) und der Fläche (17a) kleiner ist als der Durchmesser des Kugelkörpers.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flä­ che (17a) von der Bodenplatte (17) eines den Körper (1) allseitig umgebenden Gehäuses (16) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kör­ per (1) in seiner Unterseite (5) mindestens eine Ausnehmung (6) aufweist und daß der elastisch verformbare Kugelkörper (20) zwi­ schen der ebenen Innenfläche (6a) der Ausnehmung (6) und der Flä­ che (17a) der Bodenplatte (17) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kör­ per (1) in seiner Unterseite (5) drei Ausnehmungen (6) aufweist, daß in jeder Ausnehmung (6) ein elastisch verformbarer Kugelkörper (20) vorgesehen ist und daß die Kugelkörper (20) zwischen den ebe­ nen Innenflächen (6a) der Ausnehmungen (6) und der Fläche (17a) einer Bodenplatte (17) angeordnet sind und eine Dreipunktlagerung für den Körper (1) bilden.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (5) des aus einer massiven Platte bestehenden Körpers (1) im wesentlichen eine quadratische Grundfläche bildet und daß an der Oberseite (10) des Körpers (1) Nocken (11) angeformt sind, mittels denen sich der auf dem oder den Kugelkörpern (20) auf­ liegende Körper (1) an der Innenfläche (18a) der Abdeckplatte (18) des Gehäuses (16) abstützt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseabdeckplatte (18) einen Durchbruch (18b) aufweist und daß die Oberseite (10) des Körpers (1) mit einem durch den Durchbruch (18b) hindurchragenden Fuß (3) versehen ist, der eine Auflageplatte (2) trägt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar neben einer Seitenwand (4a) des Körpers (1) eine erste Ausnehmung (60) in der Unterseite (5) des Körpers (1) und eine zweite Ausnehmung (61) in der Oberseite (10) vorgesehen ist, daß beide Ausnehmungen (60, 61) durch eine Zwischenwand (4c) voneinander getrennt sind und im wesentlichen fluchtend übereinan­ derliegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden Ausnehmungen (60, 61) je ein Kugelkörper (20) angeord­ net ist, daß der Körper (1) mittels seiner Zwischenwand (4c) zwi­ schen den Kugelkörpern (20) gehalten ist, und daß der eine Kugel­ körper sich an der Fläche (17a) der Gehäusebodenplatte (17) und der andere Kugelkörper sich an der Innenfläche (18a) der Gehäuse­ abdeckplatte (18) abstützt.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite (5) und auf der Oberseite (10) des Körpers (1) Nocken (13) vorgesehen sind, die in den beiden Eckbereichen des Körpers (1), die den Ausnehmungen (60, 61) der Kugelkörper (20) gegenüberliegen, angeformt sind, und die gegenüber den Kugelkör­ peranordnungen (20, 60, 61) als Gegenlager den Körper (1) zwischen der Fläche (17c) der Gehäusebodenplatte (17) und der Innenfläche (18a) der Gehäuseabdeckplatte (18) abstützen und führen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme von Kugelkörpern (20) sowohl in der Unterseite (5) des Körpers (1) Ausnehmungen (70) als auch in der Oberseite (10) des Körpers (1) Ausnehmungen (71) vor­ gesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Unterseite (5) des Körpers (1) befindlichen Ausnehmungen (70) in zwei zueinander diametral gegenüberliegenden Eckbereichen und die in der Oberseite (10) des Körpers (1) befindlichen Ausnehmungen (71) in zwei einander diametral gegenüberliegenden, um 90 Winkel­ grade versetzten Eckbereichen angeordnet sind oder umgekehrt.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme von Kugelkörpern (20) sowohl in allen vier Eck­ bereichen der Unterseite (5) des Körpers (1) jeweils eine Ausneh­ mung (70) als auch in allen vier Eckbereichen der Oberseite (10) des Körpers (1) jeweils eine Ausnehmung (71) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Innenflächen (6a, 60a, 61a, 70a, 71a) und die Wandungen (6b, 60b, 61b, 70b, 71b) der die Kugelkörper (20) aufnehmenden Ausnehmungen (6, 60, 61, 70, 71) des Körpers (1) und/oder die Fläche (17a) der Gehäusebodenplatte (17) und/oder die Innenfläche (18a) der Gehäuseabdeckplatte (18) mit einer Teflon­ beschichtung versehen sind.