DE1939207C3

DE1939207C3 - Device for releasably locking and precisely repeatable positioning of two components sliding past each other

Info

Publication number: DE1939207C3
Application number: DE19691939207
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1976-04-01

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Arretieren und exakt wiederholbaren Positionieren von zwei aneinander vorbeigleitenden Bauteilen, bei der die Bauteile an der Arretierungsstelle je einen senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Kanal mit nach außen divergierenden Wänden aufweisen, wobei in die zwei einander gegenüberliegenden Kanäle eine die Kanalwände berührende Kugel einschiebbar istThe invention relates to a device for releasably locking and precisely repeatable positioning of two components sliding past each other, in which the components at the locking point each one vertically to the direction of movement have channel with outwardly diverging walls, wherein in the two opposing channels a ball touching the channel walls can be inserted

Insbesondere beim Präzisions-Maschinenbau wird des öfteren gefordert, daß zwei gegeneinander verschieb- oder verdrehbare Bauteile an einer bestimmten, gegebenenfalls wählbaren Stelle nicht nur fest, sondern auch mit geringstmöglicher Toleranz gegenseitig arretiert werden. Im allgemeinen ist hierbei ein Bauteil stationär, während das andere an diesem stationären Bau- teil vorbeigeführt wird. Beispielsweise wird diese Forderung bei Teilapparaten beziehungsweise Teiltischen erhoben, wo über einem stationären Sockel ein Drehtisch angeordnet ist, der jeweils um vorwählbare Winkelgrade verdreht werden kann. In der jeweiligen End- tage des Drehtisches muß er, zur Vornahme von Bearbeitungsoperationen, an auf dem Drehtisch aufgespannten Werkstücken arretiert werden, wobei die Be- «rbeitungsgenauigkeit von der Winkeltreue des Drehtisches und selbstverständlich auch von der festen Arre- tierung abhängtIn precision mechanical engineering in particular, it is often required that two components that can be displaced or rotated against each other at a specific, optionally selectable point not only fixed, but also mutually locked with the lowest possible tolerance. In general, one component is stationary, while the other on this stationary building part is passed by. For example, this requirement applies to dividing units or dividing tables raised, where a turntable is arranged above a stationary base, which can be rotated by preselectable degrees. In the respective end days of the turntable, it must be locked to workpieces clamped on the turntable in order to carry out machining operations, whereby the loading Working accuracy from the angular accuracy of the turntable and of course also from the firm locking tation depends

Bei bekannten Konstruktionen dieser Art werden Zahnschienen oder Zahnkränze auf den aneinander vorbeigleitenden Bauteilen angebracht, die in der Arretierungsstellung ineinander eingreifen und so die Bewe- S⁰ gung blockieren. Die Toleranz der gegenseitigen Verschiebung in den verschiedenen Endlagen ist hierbei von der Genauigkeit der Verzahnung abhängig und schwankt zwischen den einzelnen Arretierungsstellen. So kann beispielsweise bei einem Drehtisch die ToIeranz bei einer Verdrehung um jeweils 30 Winkelgrade ausreichen, jedoch durchaus bei anderen Teilwinkeln ungenügend sein. Hierzu kommt, daß die Bauteile senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung zum Lüften der Arretierung abgehoben, gegenseitig verschoben und dann wieder bis zum festen Eingriff der Verzahnung aufeinander zu bewegt werden müssen. Der bei diesen Bewegungsoperationen unvermeidbare Verschleiß erhöht selbstverständlich die Toleranz an den Arretierungsstellen, so daß derart arretierte Bauteile nach verhält- nismäßig kurzer Gebrauchsdauer für den Präzisions-Maschinenbau nicht mehr verwendbar sind. Außerdem kann auf derartiger Teilapparaten eine BearbeitungIn known constructions of this type racks or toothed rings on the components sliding on each other are mounted, which engage in the arresting position into each other and so the movement block S ⁰ supply. The tolerance of the mutual displacement in the different end positions is dependent on the accuracy of the toothing and fluctuates between the individual locking points. In the case of a rotary table, for example, the tolerance can be sufficient for a rotation of 30 angular degrees, but it can be insufficient for other partial angles. In addition, the components must be lifted perpendicular to their direction of movement to release the lock, mutually displaced and then moved towards each other again until the toothing is firmly engaged. The wear that is unavoidable during these movement operations naturally increases the tolerance at the locking points, so that components locked in this way can no longer be used for precision mechanical engineering after a relatively short period of use. In addition, processing can be carried out on such dividing heads senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bauteile nicht ,vorgenommen werden, da die Höhe des bewegbaren "Bauteils und damit auch die der zu bearbeitenden -Werkstüekfläche vom Eingriff der beiden Zahnstangen beziehungsweise Zahnkränze abhängig ist Hierzu Jcommt, daß derartige Vorrichtungen, durch das En- und Ausfahren der beweglichen Bauteile in die Verzahnung, verhältnismäßig zeitraubend sind und. da es sich hierbei um Totzeiten handelt, unter Umständen das auf einem derartigen Drehtisch herzustellende Werkstück erheblich verteuern.perpendicular to the direction of movement of the components , be made as the height of the movable "Component and thus also that of the workpiece surface to be machined from the engagement of the two racks or gear rims is dependent. This means that such devices, through the end and extending the movable components into the toothing, are relatively time-consuming and. since it is this involves dead times, possibly the workpiece to be produced on such a turntable considerably more expensive.

Bekannt sind auch die mit Klemm- beziehungsweise Sperrkugeln arbeitende Verklemmvorrichtungen, bei denen Kugeln entweder durch eiinen Klemmkonus auf ein verschiebbares Bauteil aufgepreßt werden oder bei denen sie in einem allmählich ansteigenden Gewinde geführt sind und mit dem Grund des Gewindes gegen ein umgebendes Bauteil gepreßt werden. Derartige Vorrichtungen lassen zwar eine sehr feste Verkiemmung zweier gegenseitig verschiebbarer Bauteile zu. jedoch nicht an vorwählbaren und exakt wiederhohlbaren Stellen.The clamping devices working with clamping or locking balls are also known which balls are either pressed onto a movable component by a clamping cone or at which they are guided in a gradually increasing thread and against the bottom of the thread a surrounding component can be pressed. Such devices allow a very firm wedging of two mutually displaceable components. but not in preselectable and exactly repeatable places.

Weiter bekannt sind auch Kupplungen, die zwei gegenseitig verdrehba^re Bauteile dadurch miteinander verbinden, daß eine Kugel in je einen Konus hineingezogen wird, der durch zwei Halbkonen, die jeweils auf einem der Bauteile an gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, gebildet werden. Auch hierdurch ist jedoch eine exakte und exakt wiederholbare Arretierung der gegeneinander verdrehbaren Bauteile nicht möglich, da durch die Linienberührung der Kugel an der Wandung der Konen eine exakte Einstellung der Kugeln und damit auch eine exakte gegenseitige Einstellung der gegeneinander verdrehbaren Bauteile nicht möglich istNext are also known couplings, the two mutually verdrehba ^r e components thereby connect that a sphere is drawn a cone in each, which are formed by two half-cones which are each arranged on one of the components at opposite positions. This, however, also does not allow exact and exactly repeatable locking of the mutually rotatable components, since the line contact of the ball on the wall of the cones does not allow precise adjustment of the balls and thus also exact mutual adjustment of the mutually rotatable components

Dem Stande der Technik zuzuzählen ist auch eine Rast- und Rückstelleinrichtung, bei der ein in einer Hülse verschiebbarer Bolzen Nuten mit divergierenden Wänden aufweist sowie weitere Nuten mit divergierenden Wänden in einem die Hülse umfassenden Bauteil vorgesehen sind. In Bohrungen der Hülse werden Kugeln geführt, die in der Raststellung an je zwei gegenüberliegenden Wänden aet Nuten anliegen, wodurch der Bolzen in dieser Lage gegen Längsverschiebung gesperrt ist. Die Sperrlage des Bolzens ist somit von der Bearbeitungsgenauigkeit der Nuten bestimmt; außerdem wirkt die Sperrung auch nur in einer Sperr-Richtung.The state of the art also includes a latching and restoring device in which a bolt displaceable in a sleeve has grooves with diverging walls and further grooves with diverging walls are provided in a component comprising the sleeve. Balls are guided in bores in the sleeve, which in the latching position rest on two opposing walls aet grooves, whereby the bolt is locked against longitudinal displacement in this position. The locking position of the bolt is thus determined by the machining accuracy of the grooves; In addition, the blocking only works in one blocking direction.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt eine Vorrichtung zum lösbaren Arretieren und exakt wiederholbaren Positionieren von zwei aneinander vorheigleitenden Bauteilen anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile vermieden werden, durch die also die aneinander vorbeigleitenden Bauteile nicht nur fest, sondern auch äußerst exakt miteinander verbunden werden, auch ohne daß ein gegenseitiges Abheben notwendig istThe invention has set itself the task of a device for releasable locking and exact specify repeatable positioning of two mutually vorheigleitenden components in which the disadvantages described are avoided by the that is, the components sliding past one another are not only firmly but also extremely precisely connected to one another, even without mutual lifting necessary is

Erreicht wird dies dadurch, daß die Kanalwände der in den Bauteilen vorgesehenen Kanäle in der Gesamtheit in der Einschiebefichtuhg sich verengend ausgebildet sind, so daß die Kugel die Kanal wände lediglich an je zwei Punkten berührtThis is achieved in that the channel walls of the In the components provided channels are designed in the entirety in the Einiebefichtuhg narrowing, so that the ball only walls the channel touches two points each time

Dadurch, daß die Berührung der Kugel mit den Kanalwänden nur jeweils an je zwei Punkten stattfindet, was dadurch erzwungen ist, daß die Kanalwände in der Gesamtheit in der Einschieberichtung sich verengend ausgebildet sind, kann sich die Kugel so lange in den beiden Teilkanälen verschieben, bis sie tätsächlich anBecause the ball touches the channel walls only at two points, which is forced by the fact that the channel walls as a whole narrowing in the direction of insertion are formed, the ball can move in the two sub-channels until it actually becomes

diesen insgesamt vier Punkten anliegt. Unabhängig von dT Bearbeitung und auch in gewissem Maße von der Lage der Kanäle, wird sich die Kugel also immer diese Vierpunktaniage suchen, d. h„ sie wiro stets die beiden gegenüberliegenden Kanäle in Deckung bringen und damit auch gleichzeitig die beiden aneinander vorbeigleitenden Bauteile exakt und stets «n der gleichen Stelle exakt wiederholbar positionieren. Dadurch ergibt sieb" gleichzeitig ein starrer, jedoch lösbarer Verbund der beiden Bauteile über die in die Kanäle eingeschobenen Kugeln. Sollte selbst bei einer Vielzahl von Kanälen der Abstand der einzelnen Kanäle voneinander nicht gleichmäßig sein, sich also zwar nicht in jedem Fall die beschriebene Vierpunktanlage der Kugel ergeben, verspannen sich dann doch die einzelnen Kugeln so gegenseitig, daß sich auch dann wieder der beschriebene starre Verbund einstelltthis is a total of four points. Independent of dT machining and also to some extent on the location of the channels, the sphere will always get this Search four-point system, d. h "she always wiro the two Bring opposite channels into congruence and thus also the two sliding past each other at the same time Position components exactly and always in the same place in an exactly repeatable position. This results in sie "at the same time a rigid, but detachable composite of the two components via the balls pushed into the channels. Should be even with a variety of Channels the distance between the individual channels from one another may not be uniform, i.e. not in each of them If the described four-point contact of the ball results, then the individual balls brace themselves so mutually that the rigid connection described is also then established again

Jn der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. , In ein starres Bauteil 1 ist ein Kanal 2 mit gleichbleibender Tiefe f und gleichbleibenden Flankenwinkeln «ι und x2 eingefräst. Die Stirnkante des Bauelementes 1 ist unter einem Winkel von 30° abgeschrägt (3). Auf dieser abgeschrägten Kante gleitet ein zweites Bauelement, ebenfalls mit einem eingefrästen Kanal 4, von dem jedoch der Deutlichkeit halber lediglich die Mantellinien des Kanals 4 dargestellt sind. Auch dieser Kanai 4 weist über seine ganze Länge gleichbleibende Flankenwinkel auf, jedoch nimmt seine Tiefe stetig ab, so daß die Böden der Kanäle eine Winkel β von etwa 60°, die Oberflächen der beiden Teile jedoch einen Winkel von etwa 90° einschließen. In die Kanäle 2.4 ist eine Kugel 5 eingeschoben, die durch eine Kraft P in Richtung der Winkelhalbierenden (Pfeil 6) des Winkels α belastet ist Hierdurch legt sich die Kugel 5 an die Kanalwände 7, 8 an und kommt mit ihnen an jeweils zwei Punkten 9,10 in Berührung. Durch diese eindeutigen Berührungs- beziehungsweise Kraftverhältnisse wird eine starre Verbindung zwischen den beiden Bauteilen und damit eine zuverlässige Arretierung herbeigeführt Je nach der Steilheit der Flankenwinkel αι. «2 der Kanaiwände 7, 8 wird hierbei eine » Selbsthemmung« erzielt, so daß die Arretierung auch gegen große seitliche Druckkräfte beständig ist, oder aber, bei größeren Flankenwinkeln αϊ, α2 die Arretierung bei einem bestimmten seitlichen Druck durch Herausdrükken der Kugel 5 aus den Kanälen 2,4 aufgehoben wird.In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown schematically. A channel 2 with a constant depth f and constant flank angles ι and x2 is milled into a rigid component 1. The front edge of the component 1 is beveled at an angle of 30 ° (3). A second component, likewise with a milled-in channel 4, slides on this beveled edge, of which, however, only the surface lines of the channel 4 are shown for the sake of clarity. This channel 4 also has constant flank angles over its entire length, but its depth steadily decreases so that the bottoms of the channels enclose an angle β of approximately 60 °, but the surfaces of the two parts enclose an angle of approximately 90 °. A ball 5 is inserted into the channels 2.4 and is loaded by a force P in the direction of the bisector (arrow 6) of the angle α. As a result, the ball 5 rests against the channel walls 7, 8 and comes with them at two points 9 , 10 in touch. Through these clear contact or force relationships, a rigid connection between the two components and thus a reliable locking is brought about. Depending on the steepness of the flank angle αι. «2 of the Kanaiwand 7, 8 a" self-locking "is achieved, so that the locking is resistant to large lateral pressure forces, or, with larger flank angles αϊ, α2 locking at a certain lateral pressure by pushing the ball 5 out of the Channels 2,4 is canceled.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

.^Vorrichtung zum lösbaren Arretieren und exakt wiederholbaren Positionieren von zwei aneinander worbeigleitendeij Bauceilen, bei der die Bauteile an der Arretierungsstelle je einen senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Kanal mit nach außen divergierenden Wänden aufweisen, wobei in die zwei einander gegenüberliegenden Kanäle eine die Kanalwinde berührenden Kugel einschiebbar ist. dadurch'gekennzeichnet, daß die Kanal- -wände (7. 8) in der Gesamtheit in der Einschieberichtung (P) sich verengend ausgebildet sind, so daß die Kugel (5) die Kanalwcnde lediglich an je zwei Punkten (9,10) berührt.. ^ Device for releasably locking and exactly repeatable positioning of two components sliding against each other, in which the components at the locking point each have a channel running perpendicular to the direction of movement with outwardly diverging walls, whereby a ball touching the channel winch can be inserted into the two opposing channels is. characterized in that the channel walls (7, 8) as a whole are designed to narrow in the direction of insertion (P) , so that the ball (5) only touches the channel walls at two points (9, 10) each.