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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur mittenfernen Federung (MRCC-Vorrichtung), welche
einen Anordnungsfehler bzw. einen Winkelfehler zwischen Bauelementen,
welche bei einem Einführvorgang
von Maschinenbauelementen beteiligt sind, automatisch korrigieren
kann. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine mittenferne
Federung, welche bei einem Krafteinführvorgang verwendet werden
kann, welcher ein Vorgang zum Einführen eines Bauelements und
zum Einsetzen davon unter Kraftanwendung ist.
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Stand der
Technik
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Als Vorrichtung, welche einen Anordnungsfehler
bzw. einen Winkelfehler zwischen den Mittelachsen von Bauelementen,
welche bei einem Einführvorgang
eingesetzt werden, welcher ein Vorgang zum Einführen eines genau gefertigten
Bauelements, wie etwa einer Welle, eines Zapfens und eines Lagers,
welche genau gefertigt sind, in ein Bauelement, welches einen Innendurchmesser
aufweist, welcher größer als
der Außendurchmesser
des genau gefertigten Bauelements ist, wie etwa ein Wellenloch,
ein Zapfenloch und eine Lagerbohrung, und zum Einsetzen davon, so
daß der
Einführvorgang
glatt durchgeführt
wird, ist, einfach korrigiert, offenbaren die U.S.-Patente der Nummern
4,379,363 und 4,414,750 eine mittenferne Federung, welche unter Verwendung
des Prinzips eines Elastizitätszentrums
einen Anordnungsfehler bzw. einen Winkelfehler zwischen Bauelementen
automatisch korrigiert.
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In der vorliegenden Schrift bezeichnet
das Prinzip des Elastizitätszentrums
ein mechanisches Prinzip, wonach, wenn ein Elastizitätszentrum
nahe bei einem Gegenstand, welcher zu der Vorrichtung zur mittenfernen
Federung gehört,
angeordnet ist und eine äußere Kraft,
welche auf den Gegenstand wirkt, durch das Elastizitätszentrum
verläuft,
lediglich eine Verschiebung in der Richtung der äußeren Kraft ohne Durchführen einer Drehung
erfolgt, und wenn ein Drehmoment auf das Elastizitätszentrum
wirkt, der Gegenstand lediglich eine Drehung mit dem Elastizitätszentrum
als Mittelpunkt ohne Durchführen
einer Verschiebung durchführt.
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Eine derartige mittenferne Federung
umfaßt
eine obere und eine untere Struktur, welche durch eine Vielzahl
elastischer Körper,
welche mit einer Mittelachse der Strukturen als Mitte symmetrisch
angeordnet sind, miteinander verbunden sind. Die obere Struktur
wird durch ein Manipulatorende eines Roboters bzw. einer entsprechenden
Zusammensetzvorrichtung gehalten, und die untere Struktur, welche
sich gemäß dem Prinzip
eines Elastizitätszentrums
bewegt, umfaßt
ein Greifelement, welches ein Bauelement hält, welches eingeführt und
eingesetzt wird.
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Als elastischer Körper wird häufig ein elastomerischer Seitenschubpuffer
(ESP) verwendet, welcher Metallbeilagen in Wechselstaplung umfaßt. Wenn
die elastischen Körper
geeignet zwischen der oberen und der unteren Struktur angeordnet
sind, befindet sich das Elastizitätszentrum auf der Mittelachse
der mittenfernen Federung. Die mittenferne Federung weist das Merkmal
auf, daß die
elastische Gegenkraft im Hinblick auf die Richtung der Mittelachse
relativ stark ist und im Hinblick auf eine Richtung nach hinten
und vorne und rechts und links sowie eine Drehrichtung mit dem Zapfen
als Mitte relativ schwach ist.
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Wenn eine genau gefertigte Welle
mit einem kreisförmigen
Querschnitt unter Verwendung eines Industrieroboters bzw. einer
entsprechenden Zusammensetzvorrichtung zum Einsetzen in ein Wellenloch
eingeführt
wird, tritt häufig
ein Anordnungsfehler bzw. Winkelfehler zwischen den Mittelachsen
der Bauelemente, welche eingeführt
und eingesetzt werden, auf. Es ist bekannt, das Elastizitätszentrum
nahe bei einem Ende des Bauelements, welches einzuführen und
einzusetzen ist, anzuordnen, um den Einführvorgang glatt durchzuführen, während der
Anordnungsfehler bzw. Winkelfehler korrigiert wird.
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11 ist
eine Querschnittsansicht, welche den Zustand darstellt, daß ein Einführvorgang
unter Verwendung einer herkömmlichen
Vorrichtung zur mittenfernen Federung durchgeführt wird. Die mittenferne Federung 1 wird
durch ein Manipulatorende eines Roboters bzw. einer entsprechenden
Zusammensetzvorrichtung über
eine Halterung 10 gehalten, und eine genau gefertigte Welle 6a wird
zum Einsetzen in ein Wellenloch 7a eingeführt. Die
mittenferne Federung 1 umfaßt eine obere Struktur 2,
welche durch die Halterung 10 gehalten wird, und eine untere
Struktur 3, welche ein Greifelement 8 aufweist,
welches die genau gefertigte Welle 6a hält. Obgleich eine Draufsicht
der mittenfernen Federung 1 weggelassen ist, sind drei
elastische Körper 4 in
einem Winkelabstand von 120° in
einem konzentrischen Kreis mit der Mittelachse C der mittenfernen
Federung 1 als Mitte angeordnet und sind geringfügig gegen
die Mittelachse C geneigt, um die obere und die untere Struktur 2 und 3 zu
verbinden.
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Die mittenferne Federung 1 ist
derart gestaltet, daß sich
ein Elastizitätszentrum
P davon entsprechend der Anordnung der jeweiligen elastischen Körper 4 in
der Umgebung eines Endabschnitts der genau gefertigten Welle 6a,
welcher durch das Greifelement 8 gehalten wird, befindet.
Erfolgt ein Anordnungsfehler zwischen der genau gefertigten Welle 6a und
dem Wellenloch 7a, wenn die genau gefertigte Welle 6a in
einer geraden Linie mit einer Richtung V bewegt wird, so berührt ein
Endabschnitt der genau gefertigten Welle 6a einen abgeschrägten Abschnitt
f des Wellenlochs 7a, um eine Gegenkraft R zu erzeugen.
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An diesem Punkt ist die Kontaktkraft
R durch eine horizontale Kraftkomponente Rx und eine vertikale Kraftkomponente
Rz definiert. Die horizontale Kraftkomponente Rx verläuft durch
das Elastizitätszentrum
P und bewirkt daher lediglich eine Verschiebung in Horizontalrichtung,
ohne eine Drehung zu bewirken. Demgegenüber wirkt die vertikale Kraftkomponente
Rz als Drehmoment mit dem Elastizitätszentrum P als Mittelpunkt. Da
jedoch die Gegenkraft der Mittelachse C bei dem Elastizitätszentrum
P der mittenfernen Federung 1 sehr stark ist, erfolgt eine
geringfügige
Drehung der unteren Struktur 3.
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Daher führt, wie in 12 dargestellt, die genau gefertigte
Welle eine Verschiebung entlang dem abgeschrägten Abschnitt f des Wellenlochs 7a durch
und wird sodann in das Wellenloch 7a eingeführt. Bei
dem Einführungsvorgang
des genau gefertigten Bauelements ist ein Winkelfehler, welcher
in einem Anfangsstadium auftritt, eine fatale Ursache einer minderwertigen
Anordnung, und somit ist es sehr wichtig, eine Ausrichtung des Elastizitätszentrums
P mit einem Endabschnitt des Bauelements, welches einzuführen und
einzusetzen ist, herzustellen.
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Wie oben beschrieben, können, wenn
ein genau gefertigtes Bauelement, wie etwa eine Welle, ein Zapfen
und ein Lager, welche genau gefertigt sind, mit einem kreisförmigen Querschnitt
durch einen Industrieroboter bzw. eine entsprechende Zusammensetzvorrichtung
unter Verwendung der Vorrichtung zur mittenfernen Federung eingeführt wird,
eine übermäßige Einführungskraft,
welche aufgrund eines Anordnungsfehlers und eines Winkelfehlers
zwischen Anordnungselementen auftreten kann, im voraus vermieden
werden. Infolgedessen können,
da ein schädlicher
Einfluß des
Roboters bzw. der Zusammensetzvorrichtung und Beschädigungen
von Bauelementen verhindert werden können, die Produktgüte und die
Arbeitseffizienz verbessert werden, und derart kann eine hochgenaue
Zusammensetzlinie mit geringen Kosten aufgebaut werden.
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Die herkömmliche mittenferne Federung
führt jedoch
einen relativ losen Einführvorgang
glatt durch automatisches Korrigieren eines Anordnungsfehlers bzw.
eines Winkelfehlers zwischen den Mittelachsen der Bauelemente, welche
einzuführen
und einzusetzen sind, durch. Demgegenüber ist bei einem engen Einführvorgang,
das bedeutet, einem Krafteinführvorgang,
wobei der Außendurchmesser
des Bauelements (beispielsweise einer genau gefertigten Welle),
welches einzuführen
ist, größer als
der Innendurchmesser des Bauelements (beispielsweise eines Wellenlochs)
ist, eine Einführungskraft
von einigen hundert bis einigen tausend Kilogrammkraftäquivalenten
erforderlich. Eine derart starke Einführungskraft kann die elastischen
Körper zerstören. Daher
kann die herkömmliche
mittenferne Federung nicht bei einem Krafteinführvorgang verwendet werden.
Anders ausgedrückt,
obgleich die herkömmliche
mittenferne Federung einen Anordnungsfehler zwischen den Mittelachsen
der Bauelemente, welche zusammenzusetzen sind, korrigiert, wird,
wenn einer der elastischen Körper
aufgrund einer starken Einführungskraft
gebogen wird, das Bauelement, welches durch die untere Struktur
gehalten wird, geneigt, so daß der
Krafteinführvorgang
nicht richtig durchgeführt
werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen,
schaffen bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung eine Vorrichtung zur mittenfernen Federung, welche
sowohl bei einem Kraftein führvorgang
als auch einem Einführvorgang
verwendet werden können.
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Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, schaffen
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur mittenfernen Federung,
umfassend: eine obere und eine untere Struktur, welche zueinander
weisend parallel angeordnet sind; eine Vielzahl elastischer Körper, welche
die obere und die untere Struktur verbinden, um eine Mittelachse
der mittenfernen Federung; und drei oder mehr Begrenzungselemente
des Polartyps mit gleicher Höhe,
welche an einer ersten Struktur entweder der oberen oder der unteren
Struktur derart um die Mittelachse angebracht sind, daß diese
zu einer zweiten Struktur der jeweils anderen hin verlaufen, wobei
die Begrenzungselemente derart angeordnet sind, daß sich mindestens ein
Begrenzungselement auf jeder der beiden Seiten im Hinblick auf eine
gerade Linie, welche durch die Mittelachse verläuft, in einer Ebene, welche
vertikal zu der Mittelachse verläuft,
befindet, so daß,
wenn eine vorbestimmte elastische Auslenkung der elastischen Körper in
einer Richtung nach oben und unten erfolgt, die vorbestimmte elastische
Auslenkung der elastischen Körper
durch Halten einer Kontaktfläche,
welche an einem Endabschnitt der jeweiligen Begrenzungselemente
angebracht ist, durch eine Lagerplatte, welche an der zweiten Struktur
angebracht ist, beschränkt
wird.
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Ein Loch, welches den Endabschnitt
des Begrenzungselements aufnimmt, ist in einem Abschnitt der zweiten
Struktur angebracht, welcher einem Abschnitt der ersten Struktur,
woran das Begrenzungselement angebracht ist, entspricht, und die
Lagerplatte, welche die Kontaktfläche hält, ist an einem Element angebracht, welches
an einer gegenüberliegenden
Fläche
des Lochs befestigt ist, in welches der Endabschnitt des Begrenzungselements
eingeführt
wird.
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Die vorliegende Erfindung schafft
ferner eine mittenferne Federung, umfassend: eine obere und eine untere
Struktur, welche zueinander weisend parallel angeordnet sind; eine
Vielzahl elastischer Körper,
welche die obere und die untere Struktur verbinden, um die Mittelachse
der mittenfernen Federung; und einen Begrenzungsmantel, welcher
an einer ersten Struktur der oberen oder der unteren Struktur derart
angebracht ist, daß dieser
zu einer zweiten Struktur der jeweils anderen hin verläuft, wobei,
wenn eine vorbestimmte elastische Auslenkung der elastischen Körper in
einer Richtung nach oben und unten erfolgt, die vorbestimmte elastische Auslenkung
der elastischen Körper
durch Halten einer Kontaktfläche,
welche an einem Endabschnitt des Begrenzungsmantels angebracht ist,
durch eine Lagerplatte, welche an einem Außenumfangsabschnitt der zweiten
Struktur angebracht ist, beschränkt
wird.
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Die obere Struktur ist die erste
Struktur. Der elastische Körper
umfaßt
Gummiplatten und Metallbeilagen, welche abwechselnd gestapelt sind,
und eine vorbestimmte elastische Auslenkung wird derart festgelegt, daß diese
einen kleineren Grenzwert der Seitenschubverformung des elastischen
Körpers
als eine elastische Auslenkung in Achsenrichtung aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
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Die beigefügte Zeichnung, welche enthalten
ist, um ein umfassenderes Verständnis
der Erfindung zu ermöglichen,
und in der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen ist und einen
Teil davon bildet, stellt ein (bzw. mehrere) Ausführungsbeispiele)
der Erfindung dar und dient gemeinsam mit der Beschreibung zur Erläuterung
des Prinzips der Erfindung. Zur Erläuterung der Zeichnung:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine mittenferne Federung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Vorderansicht, welche die mittenferne Federung von 1 darstellt;
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3 ist
eine Vorderansicht, welche ein Begrenzungselement von 1 darstellt;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, welche die mittenferne Federung von 2 darstellt;
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5a ist
eine Vorderansicht, welche einen elastischen Körper von 1 darstellt;
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5b ist
eine Vorderansicht, welche einen Zustand darstellt, in welchem ein
Seitenschub auf den elastischen Körper von 5a wirkt;
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6 und 7 sind Querschnittsansichten,
welche einen Zustand darstellen, in welchem ein Krafteinführvorgang
unter Verwendung der mittenfernen Federung von 1 durchgeführt wird;
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8 ist
ein Modelldiagramm zum Beschreiben einer Krafteinführungs-Gegenkraft
und eines Gleichgewichtszustands eines Drehmoments einer Krafteinführungskraft
in einer typischen Krafteinführungssituation;
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9 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine mittenferne Federung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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10 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine mittenferne Federung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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11 und 12 sind Querschnittsansichten,
welche einen Zustand darstellen, in welchem ein Einführvorgang
unter Verwendung einer herkömmlichen
mittenfernen Federung durchgeführt
wird.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es folgt eine genaue Behandlung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele davon in der beigefügten Zeichnung
dargestellt sind.
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1 bis 8 stellen eine mittenferne
Federung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar.
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Die mittenferne Federung 1 gemäß Darstellung
in 1 und 2 umfaßt eine obere und eine untere Struktur 2 und 3,
drei elastische Körper 4 gleicher
Länge,
welche die obere und die untere Struktur 2 und 3 in Parallelanordnung
verbinden, und drei Begrenzungselemente 5 gleicher Höhe, welche
an einer oberen Fläche der
unteren Struktur 3 angebracht sind.
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Die jeweiligen elastischen Körper 4 sind
in einem konzentrischen Kreis mit einer Mittelachse C als Mitte
in einem Winkelabstand von 120° angeordnet.
Die elastischen Körper 4 verbinden
die obere und die untere Struktur 2 und 3 in einer
derartigen Weise, daß die
unteren Abschnitte der elastischen Körper 4 geringfügig geneigt
sind. Die Begrenzungselemente 5 sind in einem weiteren
konzentrischen Kreis mit der Mittelachse C als Mitte in einem Winkelabstand
von 120° angebracht.
Hierbei ist die Winkelanordnung der Begrenzungselemente 5 von der
der elastischen Körper 4 verschieden.
Ein Endabschnitt des Begrenzungselements 5 ist in einem
Loch 2b der oberen Struktur 2 eingesetzt, welches
an einer Stelle vorbereitet ist, welche einer Einbaustelle davon
entspricht. Daher befindet sich im Hinblick auf eine gerade Linie
k, welche durch die Mittelachse C verläuft, in einer Fläche, welche
vertikal zu der Mittelachse C verläuft, mindestens ein Begrenzungselement 5 auf
jeder der beiden Seiten davon.
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Das Begrenzungselement 5 wird
aus einem Material ausreichender Festigkeit hergestellt, wie etwa Stahl
oder Aluminium, und umfaßt
einen Kopfabschnitt 5a, welcher einen breite Querschnittsfläche an dem
Endabschnitt davon und einen Schraubenabschnitt 6b zur
Schraubverbindung mit der unteren Struktur 3 aufweist,
wie in 3 dargestellt.
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Wie in 4 dargestellt,
weist der Kopfabschnitt 5a des Begrenzungselements 5 einen
ebenen Kontaktabschnitt 5c an einer oberen Fläche davon
auf. Ein Spalt t liegt zwischen dem Kontaktabschnitt 5c und
einer oberen Fläche 2a der
oberen Struktur 2 vor, und ein Spalt u liegt zwischen einem
Außenumfang
des Kopfabschnitts 5a und einer Innenfläche des Lochs 2b vor.
Ein zentrales Loch 2c ist in der oberen Struktur 2 vorbereitet,
und ein kreisförmiger
Vorsprung 2d zum Einsetzen in die Halterung 10 ist
an dem Außenumfang
des zentralen Lochs 2c entlang ausgebildet. Abschnitte
der Halterung 10, welche den Löchern 2b entsprechen, wirken
als Lagerplatte, welche den Kontaktabschnitt 5c der Begrenzungselemente 5 hält. Daher
ist ein zentrales Loch 3b, in welchem eine Lagerhalterung
gehalten wird, in der unteren Struktur 3 ausgebildet.
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Wie in 5a dargestellt,
ist der elastische Körper 4 ein
ESP, wobei Gummiplatten 4a und Metallbeilagen 4b abwechselnd
in Achsenrichtung gestapelt sind, und ein Schraubenloch 4d ist
bei dem Mittelpunkt der jeweiligen Befestigungsab schnitte 4c angebracht.
Der ESP weist eine relativ starke elastische Kraft gegenüber einer
Kompression in Achsenrichtung und einer Spannungsänderung
auf, weist jedoch eine relativ schwache elastische Kraft gegenüber einer
Seitenschubverformung in einer Richtung, welche vertikal zu der
Achsenrichtung verläuft,
und einer Drehverformung um die Achsenrichtung auf. Wie in 4 dargestellt, verbindet
der elastische Körper 4 die
obere und die untere Struktur 2 und 3 durch Verwenden
einer Senkschraube 4e als Verbindungsschraube.
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Wie in 5 dargestellt,
wirkt, wenn der untere Befestigungsabschnitt 4c in einer
horizontalen Richtung in einem Zustand, in welchem der obere Befestigungsabschnitt 4c befestigt
ist, verschoben wird, obwohl keine Kompressionskraft auf den elastischen
Körper 4 ausgeübt wird,
ein Seitenschub auf die Gummiplatten 4a, welche von den
Metallbeilagen 4b umgeben sind, so daß eine elastische Auslenkung δ des elastischen Körpers 4 in
vertikaler Richtung bewirkt wird. Der Spalt t zwischen der Kontaktfläche 5c und
der Lagerplatte ist derart eingerichtet, daß dieser einen kleineren Grenzwert
der Seitenschubverformung als eine elastische Auslenkung δe einer
Achse aufweist und gleich einer vorbestimmten elastischen Auslenkung δs ist
.
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6 und 7 stellen einen Zustand
dar, in welchem ein Lager 6 zum Einsetzen durch die mittenferne
Federung 1, welche durch einen Roboter bzw. eine entsprechende
Zusammensetzvorrichtung über
die Halterung 10 gehalten wird, unter Kraftanwendung in
die Lagerbohrung 7 eingeführt wird. Die obere Struktur 2 der
mittenfernen Federung 1 ist an der Halterung 10 befestigt,
und die Lagerhalterung 9, welche einen äußeren Laufring des Lagers 6 hält, ist
an der Unterseite der unteren Struktur 3 befestigt.
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Bei der Lagerhalterung 9 wird
ein inneres zylindrisches Element 9b in einem Gleitverfahren
in ein äußeres zylindrisches
Element 9a eingeführt.
Eine Spiralfeder 9c wird zwischen einem Flanschabschnitt
des inneren zylindrischen Elements 9b, welcher an der Unterseite
der unteren Struktur 3 angeordnet ist, und einem Außenumfangsstufenabschnitt
des äußeren hohlen
zylindrischen Elements 9a eingesetzt. Das Lager 6,
welches innerhalb des Innenumfangs des äußeren hohlen zylindrischen
Elements 9a angeordnet ist, wird zur Krafteinführung zu
einem Ende des inneren zylindrischen Elements 9b gedrückt. Wenn
eine Krafteinführung beendet
ist, kehrt die Lagerhalterung 9 durch eine elastische Rückstellkraft
der Spiralfeder 9c zu dem Ausgangszustand zurück, wobei
die untere Struktur 3 gemeinsam damit angehoben wird.
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Wie in 6 dargestellt,
ist das Elastizitätszentrum
P der mittenfernen Federung nahe bei einem unteren Ende des Lagers 6,
welches an der Lagerhalterung 9 befestigt ist, angeordnet.
Wenn ein Anordnungsfehler e zwischen den Mittelachsen des Lagers 6 und
des Lagerlochs 7 auftritt, so bewirkt dies, daß das Lager an
dem unteren Ende des Lagerlochs 7 geringfügig hervorsteht,
so daß,
wenn dieses einen abgeschrägten Abschnitt
des Lagerlochs 7 berührt,
die untere Struktur 4 durch das Prinzip des Elastizitätszentrums
in einer horizontalen Richtung verschoben wird, wodurch ein Anordnungsfehler
e zwischen den Mittelachsen automatisch korrigiert wird.
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Wie oben beschrieben, berührt, nachdem
der Anordnungsfehler e korrigiert ist, wenn die mittenferne Federung 1 zur
Krafteinführung
des Lagers 6 in einer Richtung V nach unten bewegt wird,
wie in 7 dargestellt,
das untere Ende des äußeren hohlen
zylindrischen Elements 9a der Lagerhalterung 9 das
obere Ende der Lagerbohrung 7, um dessen Bewegung zu beenden,
und das innere zylindrische Element 9b drückt zur Krafteinführung des
Lagers in die Lagerbohrung 7 die Spiralfeder 9c zusammen.
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Die Krafteinführungskraft, welche zu diesem
Zeitpunkt ausgeübt
wird, wird auf die untere Struktur 3 der mittenfernen Federung 1 übertragen.
Hierbei wird aufgrund der Tatsache, daß der Spalt t derart eingerichtet
ist, daß dieser
einen kleineren Grenzwert der Seitenschubverformung als eine elastische
Auslenkung δe in Achsenrichtung aufweist und gleich einer
vorbestimmten elastischen Auslenkung δs ist,
der Spalt t zu „0", bevor eine starke
Kommpressionskraft auf den elastischen Körper 4 ausgeübt wird,
und danach wird die Krafteinführungskraft
durch die Begrenzungselemente 5 aufgenommen. Daher kann
aufgrund der Tatsache, daß eine übermäßige Kompressionsauslenkung
der jeweiligen elastischen Körper 4 eingeschränkt wird,
ein Biegen verhindert werden.
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Wie oben beschrieben, wird aufgrund
der Tatsache, daß drei
Begrenzungselemente 5 in einer derartigen Weise angeordnet
sind, daß sich
im Hinblick auf eine gerade Linie k, welche durch die Mittelachse
C verläuft,
in einer Fläche,
welche vertikal zu der Mittelachse C verläuft, auf jeder der beiden Seiten
davon mindestens ein Begrenzungselement 5 befindet, der
Spalt t zu „0", so daß, obwohl
eine starke Krafteinführungskraft ausgeübt wird,
die Parallelität
der unteren Struktur 3 aufrechterhalten wird, wodurch der
Krafteinführvorgang genau
durchgeführt
werden kann.
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Anders ausgedrückt, dreht sich, wie in
8 dargestellt, wenn in einer
allgemeinen Krafteinführungssituation
die Beziehung zwischen einer Krafteinführungs-Gegenkraft R und einer
Krafteinführungskraft
Li (i = 1, 2, ...N), welche von einer Lagerplattenfläche auf
eine Zahl von N Begrenzungselementen
5 ausgeübt wird, nicht
die folgende Gleichung für
ein statisches Gleichgewicht erfüllt,
die untere Struktur mit der ge raden Linie k, welche durch die Mittelachse
C verläuft,
als Mitte in einer Ebene, so daß eine
schräge
Krafteinführung
eines unter Kraftanwendung eingeführten Bauelements erfolgen
kann.
wobei q und r einen Hebelarm
von der Mittelachse C in einer Ebene S, welche eine Lagerplattenfläche der
jeweiligen Begrenzungselemente
5 enthält, im Hinblick auf R bzw.
Li bezeichnen.
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Um diese Gleichgewichtsgleichung
zu erfüllen,
ist es erforderlich, daß N
gleich drei oder größer ist
und sich mindestens ein Begrenzungselement auf jeder der beiden
Seiten im Hinblick auf die gerade Linie k, welche durch die Mittelachse
C verläuft,
in der Ebene, welche vertikal zu der Mittelachse C der mittenfernen
Federung verläuft,
befindet. Inzwischen werden die Begrenzungselemente 5 vorzugsweise
an einer Stelle fern von der Mittelachse C angeordnet. Ferner ist
es durch Erhöhen
der Anzahl der Begrenzungselemente 5 und der Querschnittsfläche der
Begrenzungselemente 5 möglich,
die zulässige
Krafteinführungskraft
zu steigern und durch die relativ kleine mittenferne Federung 1 einen
Krafteinführvorgang
zu bewältigen,
welcher eine große
Krafteinführungskraft
erfordert.
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9 stellt
eine mittenferne Federung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Die mittenferne Federung 1 umfaßt eine
obere und eine untere Struktur 2 und 3. Drei Begrenzungselemente 5 gleicher
Höhe sind
nach unten gerichtet an der Unterseite der oberen Struktur 2 angebracht, und
die Enden der Begrenzungselemente 5 sind in den Löchern 3b in
der unteren Struktur 3 eingesetzt und aufgenommen. Die
jeweiligen Begrenzungselemente 5 sind wie die des ersten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung in einem Winkelabstand von 120° in Form
eines konzentrischen Kreises um die Mittelachse C der mittenfernen
Federung 1 angeordnet.
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Eine ebene Kontaktfläche 5c ist
an einem Ende des Kopfabschnitts 5a gegen die Abwärtsrichtung
der jeweiligen Begrenzungselemente 5 weisend angebracht
und weist einen Spalt t zu einer oberen Fläche einer Lagerhalterung 9,
welche an der unteren Struktur 3 befestigt ist, auf. Ferner
liegt ein Spalt u zwischen dem Außenumfang des Kopfabschnitts 5a und
der Innenfläche
des Lochs 3b vor. Die Auflageabschnitte sind mit dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung identisch, und der Spalt t ist derart
eingerichtet, daß dieser
einen kleineren Grenzwert der Seitenschubverformung als eine elastische
Auslenkung δe in Achsenrichtung aufweist und gleich einer
vorbestimmten elastischen Auslenkung δs ist.
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10 stellt
eine mittenferne Federung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
umfaßt
die mittenferne Federung 1 eine obere und eine untere Struktur 2 und 3.
Anstatt der Begrenzungselemente 5 des zweiten Ausführungsbeispiels
ist ein zylindrischer Begrenzungsmantel 11 mit einer Unterseite
eines Außenumfangsabschnitts
der oberen Struktur 2 durch eine Schraube 12 verbunden.
Eine Kontaktfläche 11a ist
an dem unteren Ende des Begrenzungsmantels 11 angebracht,
und ein oberer Außenumfangsabschnitt
der unteren Struktur 3 wirkt als Lagerplatte 3c.
Ein Spalt t liegt zwischen der Kontaktfläche 11a und der Lagerplatte 3c vor,
und ein Spalt u liegt zwischen dem Außenumfang der unteren Struktur 3 und
dem Innenumfang eines unteren Endabschnitts vor, bei welchem der Durchmesser
des Begrenzungsmantels 11 groß wird. Elastische Körper 4 sind
in der gleichen Weise wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
angeordnet, und der Spalt t ist derart eingerichtet, daß dieser
einen kleineren Grenzwert der Seitenschubverformung als eine elastische
Auslenkung δe in Achsenrichtung aufweist und gleich einer
vorbestimmten elastischen Auslenkung δs ist
.
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Aufgrund der Tatsache, daß der Begrenzungsmantel 11 einstückig ausgebildet
ist, kann die Kontaktfläche 11a durch
eine typische Drehvorrichtung genau ausgebildet werden, und die
mittenferne Federung 1 kann einfacher als bei dem ersten
und zweiten Ausführungsbeispiel
zusammengesetzt werden. Ferner besteht aufgrund der Tatsache, daß der Begrenzungsmantel 11 die
elastischen Körper 4 gegen
Wärme bzw. Öl von außen schützt, der
Vorteil, daß die
Beständigkeit
und die Lebensdauer der mittenfernen Federung gesteigert werden.
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Aufgrund der Tatsache, daß bei der
mittenfernen Federung des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels
das Begrenzungselement 5 bzw. der Begrenzungsmantel 11 an
der oberen Struktur 2 befestigt ist und somit die Zahl
der an der unteren Struktur 3 befestigten Bauelemente klein
ist, kann eine Bewegung durch eine elastische Verformung der elastischen
Körper 4 durch
Vermindern der trägen
Masse erleichtert werden, während
die Lebensdauer davon durch Vermindern der Belastung der elastischen
Körper 4 erhöht werden
kann.
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Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung weist die Kontaktfläche
des Begrenzungselements bzw. des Begrenzungsmantels eine ebene Lagerplatte
auf, kann jedoch auch eine Lagerplatte mit kreisförmiger Fläche bzw.
Kreisbogenfläche
aufweisen.
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Wie in der vorliegenden Schrift zuvor
beschrieben, sind bei der neuartigen mittenfernen Federung drei oder
mehr Begrenzungselemente des Polartyps an der oberen oder der unteren
Struktur angeordnet, und mindestens ein Begrenzungselement befindet
sich auf jeder der beiden Seiten im Hinblick auf eine gerade Linie, welche
durch die Mittelachse verläuft,
in einer Ebene, welche vertikal zu der Mittelachse verläuft, und
wenn eine vorbestimmte elastische Auslenkung δs in
einer Richtung nach oben und unten erfolgt, so nimmt der Begrenzungsmantel
durch Halten der Kontaktfläche,
welche an dem Endabschnitt der jeweiligen Begrenzungselemente angebracht
ist, durch die Lagerplatte, welche an der zweiten Struktur angebracht
ist, die Krafteinführungskraft
auf, um die Parallelität
der oberen und der unteren Struktur aufrechtzuerhalten. In einem
Zustand, welcher die Funktion des Korrigierens eines Anordnungsfehlers
bzw. Winkelfehlers zwischen Bauelementen durch die mittenferne Federung
gewährleistet,
kann der Krafteinführvorgang,
obwohl eine relativ starke Krafteinführungskraft ausgeübt wird,
glatt ohne Biegen der elastischen Körper durchgeführt werden.
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Insbesondere wird, wenn ein genau
gefertigtes Bauelement unter Kraftanwendung in einer automatischen
Fertigungslinie eingeführt
wird, gemäß einem
herkömmlichen
Verfahren ein Anordnungsfehler bzw. Winkelfehler durch eine fachkundige
Person korrigiert. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen mittenfernen Federung
jedoch kann eine fachunkundige Person einen Krafteinführvorgang
glatt durchführen,
wodurch eine Vorhersagbarkeitsverbesserung, eine Kostenverminderung,
eine Arbeitszuverlässigkeitsverbesserung
und eine Verminderung minderwertiger Produkte erreicht werden können.
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Ferner ist bei der mittenfernen Federung
der vorliegenden Erfindung der zylindrische Begrenzungsmantel an
der oberen oder der unteren Struktur angebracht, so daß, wenn
eine vorbestimmte elastische Auslenkung δs der
elastischen Körper
in einer vorbestimmten Richtung erfolgt, die elastische Auslenkung δs der elastischen
Körper
durch Halten der Kontaktfläche,
welche an dem Endabschnitt des Begrenzungsmantels angebracht ist,
durch die Lagerplatte, welche an dem Außenumfangsabschnitt der zweiten
Struktur angebracht ist, beschränkt
wird, wobei der Begrenzungsmantel die Krafteinführungskraft aufnimmt, so daß die Parallelität der oberen
und der unteren Struktur aufrechterhalten werden kann. In einem
Zustand, welcher die Funktion des Korrigierens eines Anordnungsfehlers
bzw. Winkelfehlers zwischen Bauelementen durch die mittenferne Federung
gewährleistet,
kann der Krafteinführvorgang,
obwohl eine relativ starke Krafteinführungskraft ausgeübt wird,
glatt durchgeführt
werden. Aufgrund der Tatsache, daß der Begrenzungsmantel die
elastischen Körper
gegen Wärme
bzw. Öl
von außen
schützt,
können
die Beständigkeit
und die Lebensdauer der mittenfernen Federung verbessert werden.
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Durch Verwenden der oberen Struktur
als erste Struktur wird das Begrenzungselement bzw. der Begrenzungsmantel
an der oberen Struktur angebracht, und die Bauelemente, welche an
der unteren Struktur angebracht sind, werden vermindert. Infolgedessen
kann eine Bewegung durch eine elastische Verformung der elastischen
Körper
durch Vermindern der trägen
Masse erleichtert werden, während
die Lebensdauer der elastischen Körper durch Vermindern der Belastung
der elastischen Körper
erhöht
werden kann.
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Obgleich die vorliegende Erfindung
speziell unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele davon dargestellt
und beschrieben wurde, ist für
Fachkundige zu ersehen, daß die
vorangegangenen und andere Änderungen
in Form und Einzelheiten daran vorgenommen werden können, ohne
von Prinzip und Umfang der Erfindung abzuweichen.
