DE1816570U - Stossgesichertes lager fuer praezisionsapparate, messinstrumente u. dgl. - Google Patents

Description

• Seits & Co. Les Brenets (Schweiz)

  $tossgesichertes Lager für Präsisions-

  apparae,Messistrumente und dergleichen.

  Gegenstand vorliegender Srfindnng ist ein stossgeaicher-

  tes Lager für NossinstrLimeate und derglei-

  chen,in welchem ein federbelastetes Lagerelement mit einem

  Lagerstein nach allen Richtungen frei beweglich innerhalb ei-

  . nes LagerkSrpeys"angeordnet und noFmalerweis@'"aBf einer Sitz- ;,

  flache des Lagerkorpers in Giner sentrierten'Lge federnd ge-

  ist.

  Diese Lager haben als Aufgabe, die Zapfen oder Spitsen

  der b3elichen Elemente Räder Zeiger Anker) der Präsiaions-.

  ppapate und MessinstmEa. eQte in welehen sie eingebaut sind,

  nicht nur vor Stössen, sondern auch vor Schwingungen bzw. Er-

  zu schU-z--n. Die bis jetzt bekanaten Lager dieser

  rt sind jedoeh zu wenig empfindlich. Dag} bewegliehe La. gerele-

  Nens das im LegepkHFpcr tmter Federdruek stehle gibt erst dann

  relativ grose istg

  nach, wenn die vom Zeo

  naeh wenn die vom Zapfen au.. Sjge bte Kraft relativ gross ist ?

  und das Material des Zapfens aber die Elastizitätsgrenze hinaus

  beansprucht ird. Besonders bai den Appa. rateelementens cLie auf

  Spitzen gelagert sind ? isS ? eine solche Beanspruchung nachteilig,

  indem sie selar rasch eino der Spitzenverursachtgdie

  den Reibungswidsrstanci stark yerrossert und die Empfindlichkeit

  das stellt.

  Sitsenlager mit. einem in einem LagrkSrpey unter Fedr-

  2 das bereits bei sehr

  Bei diesen

  kl$i'-. i : n Kräften nachgibt'§-e4 ; e, ueh schon be-knB-t. Bei diesen

  eEpfi. dliehen Lagern ist jedoch das bewegliehe Lagerelement

  ti. baigen, in welchetli eine

  ler Richtung nahgebeo. kann. Bis jetzt ist es den Lgerhr-

  stollern nicht gelungen in Lger n banen in welchem eine

  3ph SS3 ''. HS s'''"'l''''iB WkR 8 <. S'S b@WS

  lichQ L&'eeles. ent ensbt, u- :', dieses-naeh einem seitliehen

  Nachgeben is. ai. : ia n riet Lgs suri.'Leksu. f . hren.. Um die gea.-

  tylsrte Lag@ ds sgliehs Lxgeelemntes s siehera hat man

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  ys'' ?''''''' fo bs 8' ! tT. @ R* ! 3m. ! s.'' ?' ? ss6s c !. s ; ss (3i***

  :.. ?.'. 3 bra Foder das bseglishe Element nach einem St-s'ss nicht

  ' ?.'3h. r iß s ?-i. seatriarte Lag surekfähren kann

  Die Torligende Erfindung besvjeekt ein stossgesichertes La-

  ger e gaannsn Gatag s bauea. in welchem das eeglishe

  . Lagrstemo'il bereits unter don Einfluss sehr kleiner Sräftes

  die scol sial wie aeh radis. 1 giehtet sindy nachsibto Dem-

  2 3'-3 *'; L wi 4 \ ~ r ;'! ~ s. i 1 L ; ~ ; t 9 F Fd ; t ; rS ;

  etalliehe ile. a. fi'ss. der'-feBiedeü. Ferner brät äs

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  . 'F i ; i seiner stiertR I.''F',-s 5 : ? i3. &s' hehstss in sei Pnk-

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  ' :.''=j. ;..' :- ' ? :', fliehen Stoss asshiieslie. gegen diese swei Flächen

  des LagerkSrpers andrückt und diesen Stein auf der Zentrie-

  rungafläobe gleiten lässte bis das geaannte Lagerelement längs

  einer der Sitzfläche angepassten Fläche seines Steines nur

  noch auf dieser Sitzfläche in seiner in bezug auf den Lager-

  körperzentrierten Lage sitzt.

  Fusf Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Lagers

  sind i' ;', der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

  ; 1e Fig. 1-5 zeigen je einen Axialschnitt eines dieser

  Auaf

  Das in Fig. 1 dargestellte Lager weist einen aus hartem

  Me ? sing bestehenden Korper l avf. Im Bodenteil dieses Körpers

  1 Jst eine zylindrische Oeffnung 2 ausgebohrte durch welche

  eiWellenteil in daa Lager gelangen kann. Dieser Bodenteil

  cnsLagerkorpersldiea.tsugleiehalsAnschlag fU. r diese nicht

  iargestellte Welle. Letztere weist nämlich eine sich unterhalb

  derunteren Fläohe des Lagerbodens befindliche Schulterfläche

  auf 2 sodass sie sich gegenüber dem Lager axial nur soweit be-

  wegen kann ? bis diese Schulterfläehe auf die untere Fläche des

  Lagsrbodens anstösst. Seitlich kann sich die Welle ebenfalls

  nur soweit bewegen bis die Seitenfläche ihres sich in der Oeff-

  übung 2 befindlichen Teils an den Rand dieser Oeffnung anstösst.

  Im des Lagerlcörpers 1 ist eine mit Schraubengewinde 3' :

  versehene Auanehmun koaxial gur Oeffnun 2 ausgespart. Ein mit

  einer sentralen Oeffnung 5 versehener Deckel 4 ist in dieser

  Ausnehmung eingeschraubt. Die Arbeit der im Lagerkorper l unter-

  gebrachten Teila kann dureh die Oeffnung 5 verfolgt werden. An-

  stelleeineseingeschraubtenDeckelskonntaa,ueheineingepress-

  ter Deckel verwendet ey&e. Auf der Innenseite weist der Körper

  l eine ringförmige ? sbene Sitsfläehe 6 und eine naeh oben geöff-

  niate Die Oeffaung 2

  mündet in die Fläche 63 letstere schliesst an die Zentrie

  fläohe 7 an< Die beiden Flächen 6 und 7 des KSrpers 1s mit wel-

  chem das im Lagerkörper beweglich angeordnete Element in einer

  v : eitay unten beschriebenen Weise in Berührung komt erdn. vor-

  zugsweise auf einmal-mit einem Diamantwe. rkzeug, das zwei Schneid

  kanten aufweist, verarbeitet. Ein solches Werkzeug ermöglicht be

  kannterweise die Herstellung von glanspollerten Flächeng : welche

  die durch ein aus Hartmetall bestehendes Werkzeug verursachten.
• Rillen nicht aufweisen.
• Mit einem Diamantwerkzeug ; das zwei Schneidkanten aufweist, ist es jedoch kaum mögliche eine ebene, senkrecht zur Lagerachse stehende Sitzfläche 6 herzustellen. Während seiner Arbeit wird das Werkzeug parallel zur Lagerachse geführt und wenn es mit einer vorderen, senkrecht zur Lagerachse stehenden Schneidkante ver sehen wäre, wurde dieses Werkzeug schweingen und infolgedessen, mit dem Risiko, schartig zu werden, eine unregelmässige Fläche

  erzeugen. Mit einer leicht gebogenen oder gegenüber einer senk-

  recht zur Lagerachse stehenden Ebene geneigten Vorderaohneidkan-

  te wird jedoch jede Schwingungserscheinung vermieden. Eine Nei-

  gung von einem bis rade benligt bereitä-Zu diesem Zweck. In

  diesem Falle wird die bearbeitete Sitzfläche 6 ebenfalls leicht'

  konkav bzw. kegelstumpfförmig wobei der Oeffnungswinkel dieser

  kegelstumpfförmigen Fläche zwischen 175 und 178° liegt.
• Im Inneren des Lagerkörpers 1 befindet sich zunächst ein bewegliches Element, das im wesentlichen durch einen Stein 8 gebil-

  det ist. Der Stein 8 weist eine zylindrische Seitenfläche 10 auf.

  Ein metallischer Ring 9 ist mit Haftsitz auf diese Fläche 10 auf-

  gepresst. Der Stein 8 weist ferner eine ebene untere Fläche 12 au. 1

  die normalerweise auf der Sitzfläche 6 liegt. Eine konische Aus-

  nehmung 11 mit stumpfer Spitze ist in der unteren Fläche 12 des Steines 8 vorgesehen. Diese Ausnehmung 11 liegt hinter der Oeffnung 2 des Lagerbodens, und sie dient zur Aufnahme der Spitze einer Wolle. Die obere Fläche 13 des Steines 8 ist ebenfalls eben und kreisförmig. Sie könnte zwar auch gekrümmt, z.B. sphaerisch oder leicht konisch sein. Die untere Fläche 12 dieses Steines 8 könnte wie die Fläche 13 auch verschiedene Formen haben, jedoch innerhalb gewisser Grenzen. Damit die Achse des Steines 8 und diejenige des Körpers 1 parallel zueinander stehen, muss selbst-

  verständlich die Form der Fläche 12 derjenigen der Sitzfläche

  6 derart angepasst werden, d. ass jede Kippbewegung des Steines

  vermieden, wird. Dieser Stein 8 liegt vorzugsweise mit seinem

  'äusseren Randteil auf der Fläche 6.

  Eine zylindrische Schraubenfeder 14 ist im Lagerkörper 1

  zwischen dem Ring 9 und dem Deckel 4 mit leichter Vorspannung

  angeordnet. Diese Feder kann beispielsweise aus Phosphorbronze

  bestehen. Damit sie eine um den Stein möglichst regelmässig ver-

  teilte Wirkung ausübte sind ihre beiden Enwindnngen flach.

  bes b af Dam hs er-

  teS rtrkun, LISÜbt h.

  Wirk nun auf die im beschriebenen Lager gelagerte Welle

  eine axial gerichtete Kraft auf 9 so bewägt sich der Stein 8 in

  Richtung des Deckels 4 und die Feder 14 führt ihn nach Verschwin-

  dender genannten Wirkung in die ursprüngliche Lage wieder zu-

  rück.Hat diese äussere Wirkung eine radiale Komponente so be-

  wegt sich der Stein 8 seitlich, indem er gegebenenfalls lngs

  derZentrierungsfläche 7 gleitet. Nach einer-solchen äusseren

  Wirkungkann sich das bewegliche Lagerelement zunächst in einer

  befinden, in welcher seine untere äussere Kante teilweise

  auf die Zentrierungsfläche 7 und teilweise auf der Sitzfläche 6

  liegt. In dieser Stellung ist die Feder 14 nicht nur auf Druck,

  sondern auch auf Biegung beansprucht. Dementsprechend übt sie auf

  denRing 9 nicht nur eine axial nach unten gerichtete sondern

  ebenfalls eine gegen die Lagerachse hin gerichtete Rüokstell-

  kraft aus. Unter der Wirkung der Feder 14 gleitet der Stein 8

  snf die Flächen 7 und 6 bis er sich in seiner ursprünglichen

  Lag nieder befindet. Die Kante mischen den Steinflåchen 10 und

  12 ist leicht bgemnet ? damit di@ Lagerkorperlächen 6 und 7

  während disan Bewegungen des Steines nicht geritzt werden. Wirkt

  nun if die im bosehri3benen Lager gelagerte Welle ein rein ra-

  dialer Stoss so übermittelt die Spitze der Welle auf den Stein

  eine Kräfte die trotzdem eine axiale KompoaEte aufweisty da die

  Sieflächen der Ausnehmung 11 sit welcher die Wellenspite in

  Bsi-cihrung stehte in bezug auf die Lagerachse schief liegte und

  ds die Wirkung der Wellenspitge auf d, Stein senkrecht su die-

  ser schiefen Seitenfläche steht. Unter diesen Umständen kann der Oeffnungswinkel der Zentrierungsfläche 7 bedeutend kleiner gemacht werden, als bei Zapfenlagern, in welchen ein zylindrischer Zapfen in einem zylindrisch durchbohrten Stein liegt.
• Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, sind der Stein 8 und der Lagerkörper 1 aufeinander derart angepaßt, das der Stein ohne seitliches Spiel auf der Fläche 6 liegt. In Wirklichkeit ist es jedoch unmöglich, diese zwei Elemente so genau aufeinander anzupassen. Die Bearbeitungstoleranzen des Lagerkorpers in bezug auf den Stein 8 werden aber so gehalten, dass dieser Stein im zentrierten Zustand auf alle Fälle auf der Fläche 6 und nicht auf der Fläche 7 liegt. Praktische Versuche führten zum Schluss, dass das radiale Spiel des Steines 8 auf der Fläche 6 innerhalb der Fläche 7 kleiner als zwei Hundertstel Milimetar ist.
• Im zweiten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das bewegliche Lagerelement ausschliesslich aus einem Stein 15. Dieser Stein weist einen kleineren oberen und einen größeren unteren zylindrischen Teil auf. Die sich zwischen beiden Teilen befindliche Schulter dient als Angriffsfläche für eine zylindrische Schraubenfeder 24. Diese Feder und alle übrigen Teile dieses Beispiels sind ähnlich ausgebildet und haben ähnliche Wirkungen, wie die entsprechenden Elemente des ersten Ausführungsbeispiels.
• Im dritten (Fig. 3) Ausführungsbeispiel besteht das Lagerelement aus einem ersten, zylindrischen Stein 17 : dessen untere Fläche 21 mit einer konischen Ausnehmung versehen ist, und aus einem zweiten ringförmigen Stein 19"der auf den Stein 17 derart

  aufgepreßt ist, dass seine untere Fläche 22 und die untere Flä-

  che 21 des Steines bündig sind. In diesem Ausführungsbeispiel liegt nicht nur die untere Fläche 21 des Steines 17, aber auch diejenige des Ringes 19 auf der Sitzfläche 6 des Lagerkörpers 1.
• Während die zwei unteren und oberen Flächen 12 bzw. 13 des Steines 8 vom ersten Ausführungsbeispiel den gleichen Durchmesser aufweisen, sind die unteren Flächen 20 (Fig.2) bzw. 21, 22 (Fig. 3) der beweglichen Elemente der zwei letzten Ausführungsbeispiele grösser als dessen obere Flächen 15 bzw. 17.

  In diesem dri-bben weist ferner der Dek-

  kel 4a einen zylindrischen glattes Rand auf 9 der in eine ent-

  sprechendAusnehmung des Lagerkorpers l eingesetzt ist und

  darin mittels einem überbördelten Rand 18 festgehalten wird.
• Die übrigen Teile des in Fig. 3 dargestellten Lagers sind wie die entsprechenden Teile der ersten zwei Ausführungsbeispiele ausgebildet und haben ähnliche Wirkung.
• Die Breite der Sitzfläche 6 des Lagerkörpers 1 muss in jedem Ausführungsbeispiel genügend gross gewählt werden, damit das bewegliche Lagerelement sich seitlich nie soweit verschieben kann, dass sein unterer Rand in die Oeffnung 2 des Lagerkörpers eintritt, da das Lagerelement in dieser verschobauen Stellung festgeklemmt bleiben könnte. Da der Abstand zwischen dem sich in der Oeffnung 2 befindlichen Welleateil

  und dem Rand dieser'Oeffnung 2 meistens gegeben if-itg kann Im

  Notfall die Sitzfläche 6 des beweglichen Lagerteils in den

  - zwei letzten Ausführungsbeispielen breit genng gemacht werden.

  Die Abmessungen der verschiedenen Lagerteile müssen selbst-

  Die Abmes hæe 3$3n E

  verständlich auch so getroffen werden, dass das bewegliche Lagerelement nie soweit kippen kann, dass es zwischen dem Lager-

  boden und dem Lagerdeckel festgeklammt wird. Zu diesem Zwecke

  genügt oss einen oreiten Stein zu vrwenden= Da aber anderer-

  seits die Durchmesser des Lagerkorpers und der Sehraubenfeder

  nichtbeliebig vergrSssert werden können mss diesen svwoi ent-

  gegengesetzten Bedingungen am bescen dadurch genl ! gt verl, ?

  derDurchmesser D des beweglichen Lagerslements Nindestns an-

  näherndfolgender

  wobei d der Durchmesser der Oeffnung 2, #h die mögliche axiale Verschiebung des Steines in bezug auf das Lager und e4 der durch die Erzeugende der Zentrierungsfläche 7 und die Lagerachse eingeschlossene Winkel darstellt. Der Winkel α muss einerseits gross genug gewählt werde amin der Stein im Falle eines radialen Stosses lngs der Zentrierungsfläche 7 bleiben kann und andererssits klein genug, damit dieser Stein unter der Wirkung der Feder in seine ursprüngliche zentrierte Lage wieder zurückgeführt wird. Berechnungen sowie Versuche zeigten, das dieser Winkel (X.. zwischen 30 und 45

  gewählt werden muss.

• Das vierte und fünfte Ausführungsbeispiel unterscheiden sich vom ersten hauptsächlich durch die Form der Feder. Im vierten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist die Feder 23 konisch.
• Ihre größte obere Windung 23a liegt innerhalb eines Randes 25 des Deckels 26, während ihre'kleinere untere Windung 23b den Stein 27 umfasst und gegen einen auf diesem Stein aufgepressten Ring 28 andrückt. Wie in den vorher beschriebenen Auaführungsbeispielen sind beide Federwindungen 23a und 23b flach, damit der auf das bewegliche Lagerelement ausgeübte Druck um dieses Element herum möglichst gleichmäßig verteilt wird.
• Dank ihrer konischen Form kann diese Feder 23 etwas länger als diejenigen der drei ersten Ausführungsbeispiele gemacht werden, da während einer durch einen axialen Stoss hervorgerufenen Verschiebung des beweglichen Lagerelementes die Windungen der Feder 23 teilweise ineinander eintreten können.
• Die konische Feder 23 hat auch gegenüber den zylindrischen Federn den Vorteil, dass beim Umkippen des Steines 27 infolge eines seitlichen Stosses der obere äussere Rand dieses Steines 27 zwischen den Federwindungen nicht hineingreifen kann. Die konische Feder 23 hat schliesslich auch den Vorteil, dass sie sich weder in bezug auf das Lagerkörper ; noch in bezug auf den Stein 27 seitlich verschieben kann, da ihre Endwinduigen seitlich festgehalten sind, und zwar die eine durch den Rand 25 und die andere durch den Stein 27.
• Im fünften Ausführungsbeispiel (Fig. 5) ist der Querschnitt der Rückführfeder 29 nicth mehr rund, sondern rechteckig. Wie oben bereits angeführt, werden die beschriebenen Schraubenfedern während einem radial oder einem schräg gerichteten Stoss nicht nur auf Drucke sondern auch auf Biegung beansprucht. Durch eine passende Form des Federdrahtquerschnittes kann die Federcharakteristik in bezug auf die Biegung mehr oder weniger unabhängig von derjenigen in bezug auf Druck gewählt werden. So kann beispielsweise eine Feder mit rechteckigem Federdrahtquerschnitt verwendet werden, dessen längere Seite senkrecht oder schräg zur Federachse liegt.
• Der Hauptvorteil der beschriebenen Lager besteht in der Tatsache, dass das bewegliche Lagerelement lediglich über seinen Stein mit dem Lagerkörper in Berührung kommt. Dank dem kleinen Reibungskoeffizienten zwischen Korund und Metall kann das bewegliche Lagerelement in seine zentrierte Lage leicht/zurückgeführt werden. Diese Lager haben auch den Vorteil, dass das bewegliche Lagerelement, wenn es seitlich verschoben worden ist, den Lagerkörper nur in zwei Punkten berührt, sodass die Federkraft klein gehalten werden kann. Da die beschriebenen La-

  ger bereits auf sehr kleine StSsse ansprechen, können die Spit-

  zen der darin gelagerten Wellen äusserst fein gestaltet werden, mit dem weiteren Vorteil, dass die Lagerreibung, verglichen mit den bekannten Lagern, stark verringert wird.
• Versuche haben gezeigt, dass Lager der beschriebenen Gattung hergestellt werden können, deren nachgiebige Elemente bereits unter der Wirkung einer Kraft von 4 Gramm ansprechen.
• Die beschriebenen Lager haben noch den Vorteil, dass der Federdruck genau eingestellt werden kann. Im Vergleich beispielsweise zu einer Blattfeder, kann der Druck einer Schraubenfeder

  alleindurch die Länge derselben viel genauer bestimmt werden.

  In den AusfUhrungsbeispielen 1, 4 und 5 bilden die 9

  (Fig. l) bZw. 28 (Fig*4 und 5) Mittel zur Einstellung der

  Federkraft ; indem diese Ringe längs den Lagersteinen ver-

  schoben werden können. Endlieh gibt der eingeschraubte Dek-

  kol 4 (Fig. 1) no&h eine weitere Feineinsbelinnsaöglich-

  keit der Federkraft.

Claims (1)

1. Schutzansprüche : mg t h Sc ? s ? s% f&- A<-'3'. G'sp. !.'' ?-''/''''f''. '''.- S, 2 Y2 > ; g 7 tj J L-t 3 dw N ls fF SÅ F 2 S a s} f i ; 7. 6.-.. cr. 0.. ; ^ 3 e 3 ; y-r. ; ? 3J-X i ? e i'f-og. 3 y'L ~ ~ t-., ;. 3 < dies E' ; ? ei Flächen (p ?) d'i'-. ? L&geiH p ?'. !' : ; 1) -c !, . !' : t 6 diesen Stein anf de s&iHläß T) lel'. n läss ?' bis d s e o Lgrplo ? lä :-- e : ? de-r SiRflshs (6) <- sngF-esten Flä. ' . 12,. 20 ; ? 1- ? 2,' f ?' - :-ir. e j Steigs. ß' ? e. oeh !, t4h t,, i,/3'«'.'y'',-e3 g y''> ; P'~'-O r 2. S. tossg-BS'i-b. : ? t'e L& s AE< ; 3px'9f. i 1 c'. ! T..'fn :-ch . ? e. 3 : :-Hi ? bs ?'. ; d s (',, &. ? e'.. s'sl -3h L r-l ? ? "''', 3 i"Fgols 27- :. § i'e Figs. 4 -s. ö. ) n&-Rc A'ül ish tei (13-b 27)'mC. OO S c !'ss ; (' ? t !,. $'''" ? ? rs ?'"' ?''' !'\.' sß cb-arR und natsn Esdfb'"''.-. lisgen S'.---' ( ;).- . '.'<. 28) po- steh, nnd dass di-g Schrakt-fe&. BF ls, b 33 u. d 29 ; senf æ....

   3. Stossgesichertes Lager gemäss Ansprache l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder- (14 in Fig. 1 ; 24 in Fig. 2) sich gegen einen mittels einem Schraubengewinde amLagerkörper (1) befestigten Deckel (4) abstutzt. 4. Stossgesichertes Lagr gemäss einem der vorhergehen- den Ansprüche, in welchem zur Aufnahme einer zugespitzten Wel- le der Lagerstein eine konische Ausnehmung (21) aufweist, da- durch gekennzeichnet ? daas die Zentrierungsfläehe (7) kegel- stumpffSrmig ist und einen zwischen 60 und 90 liegenden Oeff- nungswinkel aufweist.

   5. Stossgesichertes Lager gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (23, 29) kegelförmig ist und dass deren kleinere Endwindung (23b) mit dem beweglichen Lagerelement (27,28) in Kontakt steht.

   6. Stossgesichertes Lager gemäss einem der vorhergehenden Ansprche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (29) aus einem Draht bestebt ;, der einen nicht kreisf'örmigen Querschnittaufweist.