DE4133838C2 - Device for moving a body to any point on a flat surface - Google Patents
Device for moving a body to any point on a flat surfaceInfo
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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.The invention relates to a device for moving a body any point on a flat surface, whereby in any position of the Body remains in its original orientation.
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.It is known from DE-PS 21 32 332 a microfilm reader in which a film carrier from two in the coordinate directions perpendicular to each other of the arranged spindles and by rotating the spindles in the relevant coordinate direction is displaceable.
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.In a microfilm reader known from DE 25 55 611 A1 Film carrier within an adjustment plane for the optical beam path by means of Wheels stored in pairs of rails arranged perpendicular to each other and can be moved in a straight line.
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.Another device for positioning a support for film negatives in the beam path of a reproduction device is from DD-PS 97 315 known. Superimposed parallels are used as the guide element of the film carrier crank provided by means of which the film carrier with respect to the optical Axis of a lens is movable on all sides in its plane.
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.The design of the guides with the mutually movable parts of the first two microfilm readers mentioned, where a high Effort through adjustment work to maintain parallelism in the Movement of the film carrier is required, as well as the design and Arrangement of the last-mentioned document with the overlaid paral oil cranks and their numerous, articulated parallel lelstäben for all-round movement of the film carrier are complex and expensive.
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.The invention is based, with simple means a task create direction in which a body while maintaining its original orientation to any point on a flat surface is to move without elaborately designed guide elements for the bodies to be guided, such as superimposed parallel cranks or cross slide Guides are needed.
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.This object is achieved in a generic device according to the invention in that between the Body and the surface under an elastically deformable spherical body a force is arranged such that the distance between the body and the area is smaller than the diameter of the spherical body.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Fläche von der Bodenplatte eines den Körper allseitig umgebenden Gehäuses gebildet.In an advantageous embodiment, the surface is from the base plate of a housing surrounding the body on all sides.
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.In a further advantageous embodiment, the body has in its Bottom at least one recess, and it is the elastic ver malleable spherical body between the flat inner surface of the recess and the surface of the base plate.
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.Another advantageous embodiment is that the body in its underside has three recesses that in each recess an elastically deformable ball body is provided and that the ball body between the flat inner surfaces of the recesses and the surfaces che the base plate are arranged and a three-point bearing for form the body.
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. Furthermore, in a further advantageous embodiment, the underside is formed of the body consisting of a solid plate essentially one square area and there are cams on the top of the body integrally formed, by means of which the ball body or the supporting body on the inner surface of the cover plate of the housing.
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.In particular, the embodiment of the invention is such that the Housing cover plate has an opening and that the top of the Body with a foot protruding through the opening is who carries a platen.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den weiteren Unteransprü chen.Further features and advantages result from the further subclaims chen.
Die Erfindung wird anhand der Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is illustrated by the description of several in the drawing Exemplary embodiments explained in more detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine vergrößert dargestellte Einzelheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Längsschnitt, Fig. 1 is an enlarged detail of the device according to the invention represented in a longitudinal section;
Fig. 2 die Einzelheit gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht mit einem ein gezeichneten Diagramm, Fig. 2 shows the detail of FIG. 1 is a graph drawn in a plan view with one,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer teilweise aufgebrochen dargestellten Draufsicht, Fig. 3 shows an embodiment of the device according to the invention in a partially broken plan view shown,
Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV, Fig. 4 shows the device of FIG. 3 taken along line IV-IV in section,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor richtung in einer teilweise aufgebrochen dargestellten Drauf sicht,5 shows a further embodiment of sight. Before the inventive device in a partially broken plan shown,
Fig. 6 die Vorrichtung gemäß Fig. 5 im Schnitt entlang der Linie VI-VI, Fig. 6 shows the device of FIG. 5 taken along line VI-VI in section,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor richtung in einer teilweise aufgebrochen dargestellten Drauf sicht und Fig. 7 shows another embodiment of the device according to the invention in a plan view partially broken open and
Fig. 8 die Vorrichtung gemäß Fig. 7 im Schnitt entlang der Linie VIII-VIII. Fig. 8 shows the device of FIG. 7 in section along the line 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.As can be seen from Fig. 1, is between the surface 6 a of a Kör pers 1 and another on the surface 6 a of the body 1 extending parallel ebe NEN surface 17 a an elastically deformable spherical body 20 is arranged. A force "F" is exerted on the body 1 , so that the distance between the surface 6 a of the body 1 and the flat surface 17 a is smaller than the diameter of the spherical body 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.The force "F" is such that when the body 1 is moved in the direction of the arrow "A" rolling of the spherical body 20 between the surface 6 a of the body 1 and the surface 17 a is possible with little effort, but on the other hand the spherical body 20 is such is deformable that a rotation of the body 1 from its original aligned position in the direction of arrow "M" ( Fig. 2) relative to the flat surface 17 a is only possible by overcoming static friction forces. These forces are relatively high depending on the coefficient of static friction and arise from the elastic deformation of the spherical body 20 in the region of the circular surfaces or friction surfaces formed by the deformation between the spherical body 20 and the surface 6 a of the body 1 and between the circular or friction surface between the spherical body 20 and the flat surface 17 a.
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 τt, 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.The force and moment diagram in Fig. 2 explains the relationships. Assuming that a torque "M" acts on the body 1 resting on the spherical body 20 about the central axis "S", this leads to the force ratio τ t shown , in which the static friction is not overcome and the body 1 also does not rotate . This means that the body 1 can be moved to any point on the flat surface 17 a and here, as indicated in one of the exemplary embodiments according to FIG. 3 in dash-dotted lines, always remains aligned in the same originally assumed position. In FIG. 3, the Z-direction extending in the X, Y and possible movements are shown.
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.As 3 to 8 can be seen further from the Fig., The bottom 5 forms the group consisting of a solid plate body 1 is substantially a square base. On the top 10 of the body 1 , an upstanding foot 3 is formed in the center, which carries a support plate 2 , which is used, for example, to support film negatives, slides, microfiche or the like and can be provided with an operating handle (not shown).
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.The flat surface 17 a is formed by the base plate 17 of a housing 16 surrounding the body 1 on all sides. The housing cover plate 18 has a square opening 18 b through which the foot 3 formed on the body 1 projects. The support plate 2 carried by the foot 3 extends a short distance above the upper side 18 c of the housing cover plate 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.The body 1 has in its underside 5 at least one recess 6 which serves to receive the elastically deformable spherical body 20 . In the embodiment according to FIGS . 3 and 4, three Ausneh measures 6 are provided, in each of which an elastically deformable spherical body 20 is arranged. The flat inner surfaces of the recesses 6 are designated 6 a. The spherical bodies 20 are located between these inner surfaces 6 a and the surface 17 a of the housing base plate 17 and form a three-point bearing for the body 1 . As a counter-bearing to the ball bodies 20 are formed on the top 10 of the body 1 cam 11 , by means of which the body 1 resting on the ball bodies 20 is supported on the inner surface 18 a of the cover plate 18 of the housing 16 . In the exemplary embodiment, the cams 11 are formed in the region of the four corners of the upper side 10 of the body 1 .
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. The spherical body 20 can migrate through creep fine effect in the recesses 6 Da at multiple displacement of the body 1 serve the walls 6b of the recesses 6 as a boundary. In Fig. 3 is indicated in dash-dotted lines, how a spherical body 20 has migrated into the corner region between two walls 6 b after a displacement of the body 1 in the direction of arrow "Z". When moving body 1 into a further position, the arrangement consisting of body 1 and spherical bodies 20 will always correct itself automatically, even against rotation.
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.In order to facilitate the displacement of the body 1 , the inner surfaces 6 a in contact with the spherical bodies 20 and the walls 6 b of the recesses 6 and regions of the surface 17 a of the housing base plate 17 can be provided with a Teflon coating.
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.The further exemplary embodiment according to FIGS. 5 and 6 is of the same design as the exemplary embodiment described and provided with the same reference numbers for identical components. Only the spherical bodies are arranged differently. So right next to a side wall 4 a of the body 1 in the bottom 5 a first recess 60 and in the top 10 a second recess 61 is provided. Both recesses 60, 61 are separated from one another by an intermediate wall 4 c and are essentially aligned one above the other. The intermediate wall 4 c is delimited by the inner surfaces 60 a and 61 a of the two recesses 60 and 61 .
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.In each of the two recesses 60, 61 , a spherical body 20 is arranged, so that the body 1 is held 20 by means of its intermediate wall 4 c between the spheres. Here, one spherical body is supported on the surface 17 a of the housing base plate 17 and the other spherical body on the inner surface 18 a of the housing cover plate 18 . 60 b and 61 b which serve as limit for the spherical body 20 has four walls of the Ausneh are rules 60, referred to 61st
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.On the underside 5 and on the top side 10 of the body 1 , cams 13 are provided which are formed in the two corner regions of the body 1 ( FIG. 5) and lie opposite the recesses 60 and 61 of the spherical body 20 .
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. As can be seen from FIG. 6, the cams 13 serve as counter bearings and support the body 1 on the opposite side of the spherical body arrangement 20 , 60 and 61 4 b between the surface 17 a of the housing base plate 17 and the inner surface 18 a of the housing cover plate 18 from. The mode of operation is basically the same as in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 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.Also in the further embodiment according to FIGS. 7 and 8, the same reference numerals are used for the same components as in the embodiments described above.
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.To accommodate spherical bodies 20 , two recesses 70 are provided both in the underside 5 of the body 1 and in the top 10 of the body 1 two recesses 71 are provided. The recesses 70 in the underside 5 are arranged diametrically opposite one another in the corner regions and the recesses 71 located in the top 10 in two diametrically opposed corner regions of the body 1 which are offset by 90 degrees.
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.It is also conceivable to provide a recess for receiving spherical bodies 20 both in all four corner regions of the underside 5 of the body 1 and in all four corner regions of the top side 10 of the body 1 .
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.In addition, it is conceivable to create dome-shaped recesses for the body 1 in the surface 17 a of the housing base plate 17 , in which at least one of the spherical bodies can rest when the body 1 is moved .
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Cited By (1)
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DD97315A1 (en) * | 1972-05-17 | 1973-04-23 | ||
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1991
- 1991-10-12 DE DE19914133838 patent/DE4133838C2/en not_active Expired - Fee Related
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