Vorrichtung zum spielfreien Verschieben eines Organs längs eines Trägers Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum spielfreien Verschieben eines Organs längs eines Trägers. Solche Vorrichtungen, die beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Messinstrumenten, Fernmelde- abtimmeinrichtungen und dergleichen Anwendung finden können, verlangen, wenn sie tatsächlich hohe Anforderungen hinsichtlich der Spielfreiheit erfüllen sollen, eine sorgfältige Herstellung und Präzisions ausführung, so dass sie im allgemeinen kostspielig und verwickelt sind.
Die Vorrichtung nach der Erfindung hingegen kann mit der üblichen Präzision nach ein fachen Herstellungsverfahren herstellbar sein und eine praktisch völlig spielfreie Bewegung des zu verschie benden Organs ergeben.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist da durch gekennzeichnet, dass der Träger parallel zur Längsrichtung wenigstens ein Führungselement aufweist und dass das Organ mit zwei allseitig beweg lichen Rollen versehen ist, die je aus zwei durch eine Spindel fest verbundenen und teilweise von gleichen Kegelflächen begrenzten Körpern bestehen, wobei, vorzugsweise verstellbare, Druckmittel vorgesehen sind, die an den Rollenspindeln angreifen, so dass sie sowohl die Kegelflächen an das Führungselement als auch die Rollen gegeneinanderdrücken, wobei der Querschnitt des Führungselementes so geformt und bemessen ist, dass zwischen dem Führungselement und den Kegelflächen stets nur eine punktförmige Berührung besteht, und dass eine von aussen her antreibbare,
senkrecht zur Längsrichtung des Füh rungselementes angeordnete Welle vorgesehen ist, die gleichfalls nur punktförmige Berührungsstellen mit den zwei allseitig beweglichen Rollen hat.
Vorzugsweise sind die Druckmittel von einer Feder gebildet, die in gegenüber einer senkrecht zur Längsrichtung des Führungselementes oder der Füh- rungselemente liegenden Ebene symmetrischen Punk ten an den beiden Spindeln angreift.
Es ist vorteilhaft, wenn der Winkel zwischen dem Radius durch den Angriffspunkt der Feder an der Rolle und der Vertikalen durch den Mittelpunkt der Rolle etwa 120 ist, während der Winkel zwischen den Radien durch die Angriffspunkte der von aussen her drehbaren Welle an der Rolle und der erwähnten Vertikalen gleichfalls etwa 120 ist. Auf diese Weise kann sich für jede Rolle feine Art von Dreipunktlage- rung ergeben, wodurch die Lage der Rolle bezüglich Träger und Organ genau bestimmt wird.
Zwei Führungselemente können aus zwei zuein ander parallelen Streifen rechteckigen Querschnittes bestehen, wobei die teilweise von Kegelflächen be grenzten Körper der Rollen mit diesen Kegelflächen teilweise zwischen den Führungselementen liegen. Es kann auch nur ein aus einem Streifen rechteckigen Querschnittes bestehendes Führungselement vorge sehen sein, wobei dieses Element zum Teil von den Kegelflächen der teilweise von Kegelflächen begrenz ten Körper der Rollen umfasst wird.
Die von aussen her drehbare Welle kann so gela gert sein, dass sie nur rotieren kann; vorzugsweise ist jedoch gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung diese Welle so gelagert, dass innerhalb be stimmter Grenzen eine geringe axiale Verschiebung möglich ist. Dies ist mit Rücksicht auf die allseitige Beweglichkeit der Rollen und auf eine etwaige Un- parallelität des Führungselementes oder der Führungs elemente und des Trägers vorteilhaft. Die Rollen und die Welle können sich dabei selbsttätig an jeder Stelle auf die richtige Lage einstellen.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Vorrichtung zum spielfreien Verschie ben eines Organs längs einem Träger, im Schnitt nach der Line I-1 in Fig. 2, in der Pfeilrichtung gesehen, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, gemäss der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Untenansicht der Vorrichtung nach Fig. 2 und Fig. 4 eine Ausführungsform mit anders ausge bildetem Träger, Führungselement und Rollen als nach Fig. 1.
In den Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Träger, der aus einem Hohlrohr rechteckigen Quer schnittes besteht, das beispielsweise als Hohlleiter bei einem Fernmeldegerät dienen kann. Längs diesem Träger soll das Organ 2 spielfrei beweglich sein. Das Organ 2 besteht aus einem U-förmigen Gehäuse mit zwei Schenkeln 3 und 4. Der Träger 1 ist mit zwei Nocken 5 und 6 versehen, an denen zwei Streifen 7 und 8 als Führungselemente parallel zur Trägerlängs richtung mittels Schraubenbolzen 9 und 10 befestigt sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weisen die Streifen 7 und 8 einen rechteckigen Querschnitt auf. Weiter sind zwei Rollen 11 und 12 vorgesehen.
Diese Rollen be stehen je aus zwei Körpern, die teilweise einen Kegel mantel als Begrenzungsfläche besitzen und durch eine Spindel 13 bzw. 14 fest miteinander verbunden sind. Die Rollen sind so angeordnet, dass die zwei einander abgewendeten Kegelmäntel jeder Rolle teilweise zwi schen den Streifen 7 und 8 liegen. Die Rollen werden, damit sie allseitig beweglich sind, von einer Feder mit zwei Armen 15 und 16 gehalten. Jeder Arm liegt an der Verbindungsspindel an, die die zwei Körper, aus denen eine Rolle besteht, miteinander verbindet. Der Arm 15 liegt an der Spindel 13 und der Arm 16 an der Spindel 14 an. Der Winkel, den die durch den Mittelpunkt der Rolle und den Angriffspunkt der Feder an der Spindel hindurchgehende Radiallinie mit der Vertikalen bildet, ist etwa 120 .
Die Schenkel des U-förmigen Gehäuses des Organs 2 sind durch ein Kupplungsstück 17 verbunden, das mittels Schrau ben 18 und 19 mit den Schenkeln verbunden ist. Dieses Kupplungsstück 17 ist mit einer Druck schraube 20 versehen, während auf der die beiden Federarme 15 und 16 bildenden Feder ein Kupp lungsstück 21 festsitz. Die Druckschraube 20 übt einen einstellbaren Druck auf das Kupplungsstück 21 aus, so dass die Federspannung einstellbar ist. Von den Federarmen 15 und 16 werden die Rollen 11 und 12 sowohl gegeneinander hin als auch gegen die Streifen 7 und 8 gedrückt. Zwischen den Rollen ist eine von aussen her drehbare Welle 22 vorgesehen, die senkrecht zur Längsrichtung der Führungsstreifen 7, 8 angeordnet in den Schenkeln 3 und 4 gelagert ist.
Diese Welle 22, die einen verjüngten Teil 23 aufweist, berührt mit den Begrenzungsflächen des Teils 23 den Federarmen gegenüber die Kegelflächen der Rollen 11 und 12 punktförmig, die Radiallinen, die durch die Berührungspunkte Kegelfläche-Wellenfläche und den Mittelpunkt der zugehörigen Rolle hindurch gehen, bilden je wieder einen Winkel von 120 mit der Vertikalen durch den Mittelpunkt der Rolle.
Es ergibt sich so eine Art von Dreipunktlagerung jeder Rolle, wobei die Punkte für jede Rolle aus dem Be rührungspunkt einer Kegelfläche mit dem Führungs element 7 oder 8, dem Berührungspunkt zwischen der Feder und der Rollenspindel und dem Berüh rungspunkt zwischen der drehbaren Welle mit der Kegelfläche bestehen, so dass die Lage der Rollen bestimmt ist. Es ist nicht notwendig, dass die Füh rungselemente oder die drehbare Welle 22 besonders genau hergestellt sind, weil infolge der allseitigen Beweglichkeit der Rollen stets die richtige Einstellung der letzteren selbsttätig erzielt wird.
Weiterhin ergibt sich eine verzögernde übertragung zwischen der An triebsbewegung der Welle 22 und der Bewegung der Rollen, wodurch eine genaue Einstellung des Organs 2 auf den Träger 1 ermöglicht wird. Einer der Schen kel 3 oder 4 kann mit einer Öffnung versehen werden, und auf der infolgedessen sichtbaren Seitenwand des Trägers 1 kann eine Skalenteilung vorgesehen werden, so dass die richtige Lage des Organs 2 auf dem Träger stets abgelesen werden kann.
Anstatt der zwei Führungselemente 7 und 8 kann, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, auch ein einziges Führungselement 24 mit rechteckigem Querschnitt Anwendung finden. Dabei müssen dann Rollen wie die mit 25 bezeichnete Rolle Verwendung finden, deren Kegelflächen einander zugewendet sind, zum Unterschied gegenüber den Rollen<B>11</B> und 12 in Fig. 1-3, bei denen die Scheitelwinkel der Kegel flächen einander abgewendet sind.
Das übertragungs- verhältnis zwischen Wellenrotation und Organver schiebung kann jedoch bei der Ausführungsform mit zwei Führungselementen gemäss Fig. 1, 2 und 3 grö sser als bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sein. Auch ist es nicht notwendig, dass das bzw. die Füh rungselemente 24 rechteckigen Querschnitt haben. Es bzw. sie können beispielsweise auch einen kreisförmi gen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.
Es ist jedoch für die rationelle Wirkung der Vorrichtung notwendig, dass sich zwischen den Führungselemen ten und den Kegelflächen stets nur eine punktförmige Berührung ergibt, so dass beispielsweise ein Quer schnitt der Führungselemente, der von schrägen Flä chen begrenzt wird, deren Neigung gleich der Nei gung der Kegelmäntel ist, nicht zulässig ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Bewegung des Organs in der Längsrichtung des Trä gers von zwei Kappenmuttern 26 und 27 begrenzt, die auf den Bolzen 9 und 10 angeordnet sind und so weit vorstehen, dass der Schenkel 3 bei der Bewegung des Organs beiderseits mit diesen Muttern in Anlage kommt; soll für das Organ jedoch eine unbegrenzte Bewegung möglich sein, so können diese Kappen- muttern durch niedrige Muttern ersetzt werden.
Die beschriebene Vorrichtung weist eine leichte Einstellbarkeit zwischen Träger und Organ 2 bis auf 0,01 mm genau auf; mit einiger Mühe ist eine Ein stellgenauigkeit von 1 Mikron erzielbar. Weiter ent spricht eine Rechtsdrehung der Bedienungswelle einer Bewegung nach rechts des Organs 2 auf dem Träger, wie dies selbstverständlich in der Praxis erwünscht ist. Das Ganze ist stabil und eine Neigung des Organs zum Kippen auf dem Träger ist nicht vorhanden. Auch ist es bei einer begrenzten Bahn des Organs vorteilhaft, dass im Antriebsmechanismus Schlupf auftritt, wenn es auf dem Träger die Bewegungs grenze erreicht.
Es stellt sich heraus, dass die Vorrichtung bei angenähert senkrechter Anordnung selbsthemmend ist, so dass das Organ infolge seines eigenen Gewichtes auf dem Träger keinen Schlupf aufweist und sich nicht verschiebt.
Infolge der allseitigen Beweglichkeit der Rollen wird erreicht, dass diese sich stets in der richtigen Weise einstellen und dass stets eine gute Berührung mit den Führungselementen und der Welle erzielt wird, unabhängig von der mehr oder weniger grossen Präzision, mit der die Vorrichtung hergestellt ist.
Dass die Antriebswelle innerhalb bestimmter Gren zen eine geringe Axialverschiebung ausführen kann, ist mit Rücksicht auf eine etwaige nicht völlig rich tige Parallelität der Führungselemente und des Trä gers vorteilhaft und trägt somit zu einer billigen Her stellung der Vorrichtung bei.
Device for moving an organ without play along a carrier The invention relates to a device for moving an organ along a carrier without play. Such devices, which can be used, for example, in machine tools, measuring instruments, telecommunications tuning devices and the like, require careful manufacture and precision execution, so that they are generally expensive and complex, if they are to actually meet high requirements with regard to freedom from play.
The device according to the invention, however, can be produced with the usual precision by a multiple manufacturing process and result in a practically completely play-free movement of the organ to be displaced.
The device according to the invention is characterized in that the carrier has at least one guide element parallel to the longitudinal direction and that the organ is provided with two all-round movable rollers, each consisting of two bodies firmly connected by a spindle and partially delimited by the same conical surfaces , whereby, preferably adjustable, pressure means are provided which act on the roller spindles so that they press both the conical surfaces on the guide element and the rollers against each other, the cross section of the guide element being shaped and dimensioned so that between the guide element and the conical surfaces always there is only a point-like contact, and that an externally drivable,
perpendicular to the longitudinal direction of the guide element arranged shaft is provided, which also has only punctiform points of contact with the two mutually movable rollers.
The pressure means are preferably formed by a spring which acts on the two spindles in points which are symmetrical with respect to a plane lying perpendicular to the longitudinal direction of the guide element or the guide elements.
It is advantageous if the angle between the radius through the point of application of the spring on the roller and the vertical through the center of the roller is about 120, while the angle between the radii through the points of application of the externally rotatable shaft on the roller and the vertical mentioned is also about 120. In this way, a fine type of three-point support can result for each roll, whereby the position of the roll with respect to the carrier and organ is precisely determined.
Two guide elements can consist of two mutually parallel strips of rectangular cross-section, the bodies of the rollers being partially bordered by conical surfaces with these conical surfaces lying partially between the guide elements. It is also possible for only one guide element consisting of a strip of rectangular cross-section to be provided, this element being partially encompassed by the conical surfaces of the bodies of the rollers that are partially limited by conical surfaces.
The externally rotatable shaft can be so gela Gert that it can only rotate; however, according to a further embodiment of the invention, this shaft is preferably mounted such that a slight axial displacement is possible within certain limits. This is advantageous in view of the mobility of the rollers on all sides and any non-parallelism of the guide element or the guide elements and the carrier. The rollers and the shaft can automatically adjust to the correct position at every point.
In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown, namely: Fig. 1 shows a device for play-free displacement ben an organ along a carrier, in section along the line I-1 in Fig. 2, seen in the direction of the arrow, Fig 2 shows a cross section through the device according to FIG. 1, along the line II-II in FIG.
3 shows a bottom view of the device according to FIG. 2, and FIG. 4 shows an embodiment with a differently formed carrier, guide element and rollers than according to FIG. 1.
In the figures, the reference number 1 denotes a carrier, which consists of a hollow tube of rectangular cross-section, which can serve, for example, as a waveguide in a telecommunication device. The organ 2 should be movable without play along this carrier. The organ 2 consists of a U-shaped housing with two legs 3 and 4. The carrier 1 is provided with two cams 5 and 6 on which two strips 7 and 8 are attached as guide elements parallel to the longitudinal direction of the carrier by means of bolts 9 and 10. As can be seen from FIG. 2, the strips 7 and 8 have a rectangular cross section. Two rollers 11 and 12 are also provided.
These roles are each made up of two bodies, some of which have a cone shell as a boundary surface and are firmly connected to each other by a spindle 13 and 14, respectively. The rollers are arranged in such a way that the two opposite conical shells of each roller lie partially between the strips 7 and 8. The rollers are held by a spring with two arms 15 and 16 so that they can move in all directions. Each arm rests against the connecting spindle that connects the two bodies that make up a roller. The arm 15 rests against the spindle 13 and the arm 16 rests against the spindle 14. The angle that the radial line passing through the center of the roller and the point of application of the spring on the spindle forms with the vertical is approximately 120.
The legs of the U-shaped housing of the organ 2 are connected by a coupling piece 17 which is connected by means of screws ben 18 and 19 to the legs. This coupling piece 17 is provided with a pressure screw 20, while on the spring forming the two spring arms 15 and 16 a coupling piece 21 is tightly seated. The pressure screw 20 exerts an adjustable pressure on the coupling piece 21 so that the spring tension can be adjusted. The rollers 11 and 12 are pressed by the spring arms 15 and 16 both towards one another and against the strips 7 and 8. Provided between the rollers is a shaft 22 which can be rotated from the outside and which is arranged perpendicular to the longitudinal direction of the guide strips 7, 8 and is mounted in the legs 3 and 4.
This shaft 22, which has a tapered part 23, touches with the boundary surfaces of the part 23 the spring arms opposite the conical surfaces of the rollers 11 and 12 point-like, which form radial lines that pass through the conical surface-wave surface and the center of the associated roller again an angle of 120 with the vertical through the center of the roll.
This results in a kind of three-point mounting of each roller, the points for each roller from the point of contact of a conical surface with the guide element 7 or 8, the point of contact between the spring and the roller spindle and the point of contact between the rotatable shaft with the conical surface exist so that the position of the rollers is determined. It is not necessary that the guide elements or the rotatable shaft 22 are manufactured particularly precisely because the correct setting of the latter is always achieved automatically due to the mobility of the rollers on all sides.
Furthermore, there is a delayed transmission between the drive movement of the shaft 22 and the movement of the rollers, whereby an accurate setting of the organ 2 on the carrier 1 is made possible. One of the legs 3 or 4 can be provided with an opening, and a scale division can be provided on the consequently visible side wall of the carrier 1 so that the correct position of the organ 2 on the carrier can always be read.
Instead of the two guide elements 7 and 8, as shown in FIG. 4, a single guide element 24 with a rectangular cross section can also be used. In this case, rollers such as the roller marked 25 must be used, the conical surfaces of which face each other, in contrast to the rollers 11 and 12 in FIGS. 1-3, in which the apex angles of the conical surfaces face away from each other are.
The transmission ratio between shaft rotation and organ displacement can, however, be greater in the embodiment with two guide elements according to FIGS. 1, 2 and 3 than in the embodiment according to FIG. It is also not necessary for the guide element or elements to have a rectangular cross section. It or they can, for example, also have a circular or polygonal cross section.
However, for the device to work efficiently, there is always only point contact between the guide elements and the conical surfaces, so that, for example, a cross-section of the guide elements that is bounded by inclined surfaces, the inclination of which equals the inclination the cone jacket is not permitted.
In the illustrated embodiment, the movement of the organ in the longitudinal direction of the Trä gers is limited by two cap nuts 26 and 27, which are arranged on the bolts 9 and 10 and protrude so far that the leg 3 when the organ moves on both sides with these nuts comes into plant; however, if unlimited movement is to be possible for the organ, these cap nuts can be replaced by low nuts.
The device described has easy adjustability between the support and the organ 2 to within 0.01 mm; With some effort, a setting accuracy of 1 micron can be achieved. Next ent speaks a clockwise rotation of the operating shaft of a movement to the right of the organ 2 on the carrier, as is of course desirable in practice. The whole thing is stable and there is no tendency for the organ to tip over on the carrier. With a limited path of the organ, it is also advantageous that slip occurs in the drive mechanism when it reaches the limit of movement on the carrier.
It turns out that the device is self-locking when arranged approximately vertically, so that the organ does not slip on the carrier due to its own weight and does not shift.
As a result of the all-round mobility of the rollers it is achieved that they always adjust themselves in the correct way and that good contact with the guide elements and the shaft is always achieved, regardless of the greater or lesser precision with which the device is manufactured.
The fact that the drive shaft can perform a slight axial displacement within certain limits is advantageous with regard to any not completely correct term parallelism of the guide elements and the carrier and thus contributes to an inexpensive manufacture of the device.