DE2141713C3

DE2141713C3 - Adjusting table for heavy loads

Info

Publication number: DE2141713C3
Application number: DE19712141713
Authority: DE
Inventors: Guenter 7501 Spoeck Friesinger
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1971-08-20
Publication date: 1975-10-23
Also published as: DE2141713A1; CH556592A; DE2141713B2; FR2151247A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Justiertisch für schwere Lasten, bestehend aus einem Gestell und einem relativ zum Gestell in allen Freiheitsgraden beweglichen Rahmen zur Aufnahme der Last, wobei zwischen Rahmen und Gestell zur Feinverstellung mehrere Hub- und Drehelemente eingeschaltet sind.The invention relates to an adjusting table for heavy loads, consisting of a frame and a relative to the frame in all degrees of freedom movable frame to accommodate the load, with between frame and frame for fine adjustment several lifting and rotating elements are switched on.

Tische der genannten Art werden zur Feinpositionierung von schweren Lasten immer dann benötigt, wenn zur Feinjustierung nur noch ein relativ geringer Weg erforderlich ist. Solche Feinjustierungen sind z. B. bei schweren Magneten aus den Strahlführungssystemen von Beschleunigern notwendig, oder wenn an solchen Magneten Messungen vorgenommen werden sollen. Bei diesen Magneten halten sich die Verstellwege in gewissen Grenzen.Tables of the type mentioned are always required for the fine positioning of heavy loads when only a relatively short distance is required for fine adjustment. Such fine adjustments are z. B. at Heavy magnets from the beam guidance systems of accelerators are necessary, or if on such Magnet measurements are to be made. With these magnets, the adjustment paths are kept in certain limits.

Es ist im Maschinenbau seit langem bekannt, an solchen Tischen Schlitten- bzw. Kulissenführungen für jede der in Frage kommenden Richtungen zum Teil auch in Kombination mit kardanischer Aufhängung vorzusehen. Diese Einstellvorrichtungen der Tische sind jedoch aufwendig und teuer, voralleni dann, wenn lediglich kleine Verstellwege verlangt sind.It has long been known in mechanical engineering to use slide or link guides for such tables each of the directions in question partly also in combination with cardanic suspension to be provided. However, these adjustment devices for the tables are complex and expensive, especially when only small adjustment paths are required.

Aus der DT-AS 1 231 441 ist ein Justierlisch bekannt-, bei dem die Einrichtung zur Lageeinstellung des Tisches gegenüber dem Gestell aus drei unabhängig voneinander betätigbaren Hubeinrichtungen und mehreren unabhängig voneinander betätigbaren Drehelementen besteht, wobei für diese hydraulische Hubzylinder zur Anwendung gelangen. Der Apparat bzw. der Justiertisch dient der Aufnahme eines leichten Prüfinstrumentes, das zwar auch in allen Freiheitsgraden bewegt werden soll, jedoch keine große Beanspruchung der Halterung verursacht. Die beschriebene Vorrichtung ist eine Konstruktion mit sehr langen Hebelarmen, die ungünstige schwingungstechnische Eigenschaften aufweist und dazu noch biegeweich ist Auf einer solchen, auch verstärkten Konstruktion läßt sich eine möglichst schwingungsfreie und starre Halterung von schweren Objekten nicht erzielen, zumal die Funktionen von Drehen und Heben nicht sauber voneinander getrennt sind, d. h. ein Drehen Rückwirkungen auf das Heben hat und umgekehrt Dadurch wird zusätzlich zu den ungünstigen geometrischen Verhältnissen auch die Feineinstellung erschwert Bei dem angegebenen Justiertisch sind nur eine Art von Elementen vorhanden, deren Hub über Hebel in Dreh- und Schwenkbewegungen umgeformt wird. Dabei wird um horizontale Achsen gedreht, wodurch die Hebel eine schräge Kurvenbewegung ausführen und durch horizontale Drehungen immer Hübe verursacht werden bzw. umgekehrt Um die Verstellbewegungen erzielen zu können sind bei dieser Konstruktion nicht weniger als 21 Gelenke notwendig. Die vielen Gelenke verursachen zwangiäufig erhebliches Spiel und eine vergrößerte Biegeweichheit, die bei schweren Objekten zu einer Positionierungsgenauigkeit durch Schwingungen führen kann.From DT-AS 1 231 441 an adjustment table is known in which the device for adjusting the position of the table with respect to the frame consists of three independently operable lifting devices and several independently operable rotary elements, hydraulic lifting cylinders being used for these. The apparatus or the adjustment table is used to hold a light test instrument which, although it should be moved in all degrees of freedom, does not cause any great stress on the holder. The device described is a construction with very long lever arms, which has unfavorable vibration properties and is also flexible. Such a construction, even if it is reinforced, cannot hold heavy objects as vibration-free and rigid as possible, especially since the functions of rotating and lifting cannot are neatly separated from each other, i.e. turning has repercussions on lifting and vice versa . It is rotated around horizontal axes, whereby the levers perform an oblique curve movement and strokes are always caused by horizontal rotations or vice versa. In order to be able to achieve the adjustment movements, no fewer than 21 joints are necessary with this construction. The many joints inevitably cause considerable play and increased flexibility, which in the case of heavy objects can lead to positioning accuracy due to vibrations.

Demgegenüber hat nun die Erfindung die Aufgabe gestellt, mit möglichst geringem baulischem Aufwand und Verwendung von handelsüblichen Bauelementen bei geringem Raumbedarf einen mit höchster Genauigkeit fein einstellbaren Justiertisch für schwere Lasten zu schaffen, wobei der Tisch die Last über lange Zeit sicher und genau aufnehmen soll. Die Feineinstellung des Tisches sollte mit geringen Kräften erfolgen.In contrast, the invention has now set the task with the least possible structural effort and use of commercially available components with little space requirement one with the highest accuracy Finely adjustable adjustment table to create heavy loads, whereby the table holds the load for a long time should record safely and accurately. The fine adjustment of the table should be done with little force.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt bei einem Tisch der eingangs beschriebenen Art gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß
a( als Hubelemente drei unabhängig voneinander betätigbare, auf dem Gestell befestigte mechanische Getriebe vorgesehen sind, bei deren Antrieb je eine Hubstange vertikal bewegbar ist, die über je ein Kugelgelenk mit je einer Auflageplatte verbunden sind, auf welcher der Rahmen lose aufliegt,This object is achieved in a table of the type described at the outset according to the present invention in that
a (three independently operable mechanical gears attached to the frame are provided as lifting elements, each of which is driven by a lifting rod that can be moved vertically, each of which is connected via a ball joint to a support plate on which the frame rests loosely,

b) mindestens zwei unabhängig voneinander betätigbare Drehelemente vorgesehen sind, die ebenfalls aus je einem mechanischen Getriebe und je einem über ein Kugelgelenk am Getriebe bzw. an der Auflageplatte angelenkten Schubgestänge bestehen undb) at least two independently operable rotary elements are provided, which also from a mechanical gear and one via a ball joint on the gear or on the Support plate articulated push rods exist and

c) zwischen Gestell und Rahmen druckmittelbetätigte Hubfederbälge angeordnet sind, mittels derer während des Justiervorganges die Hub- und Drehelemente von der abzustützenden Last entlastet werden können.c) between the frame and the frame pressure-actuated lifting bellows are arranged, by means of which the lifting and rotating elements are relieved of the load to be supported during the adjustment process can be.

Bei der vorliegenden Erfindung sind die Funktionen von Hub und Drehung streng getrennt. Von Vorteil ist es, daß die Tischplatte bei der Justierung mittels der momentfrei angreifenden Hubfederbälge nahezu entlastet wird, so daß sie sich auf den Platten durch geringe Seitkräfte verschieben bzw. verdrehen läßt. Nach der Justierung wird der Druck abgelassen, die Last ruht nun ganz auf den dafür ausgelegten, steifen Hubelementen, die um senkrechte Achsen drehenden Drehelemente sind entlastet. Auf diese Weise können die großen Lasten, nämlich schwere Magneten von Beschleunigern, einerseits sehr genau in Positon gebracht werden und andererseits kann aber auch diese Position dann über lange Zeit genau und schwingungsfrei eingehalten werden. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Justiertisches bestehen insbesondere in dem geringen baulichen Aufwand unter Verwendung von handelsüblichen Bauelementen wie Gelenkstangen, Gewindespindeln, pneumatischen Gummibälgen usw., einem geringen Raum-In the present invention, the functions of stroke and rotation are strictly separated. Is beneficial it is that the table top is almost relieved during the adjustment by means of the lifting bellows acting without torque so that it can be moved or rotated on the plates by low lateral forces. After Adjustment, the pressure is released, the load now rests entirely on the rigid lifting elements designed for this purpose, the rotating elements rotating around vertical axes are relieved. In this way the great burdens namely, heavy magnets from accelerators, on the one hand, are very precisely positioned and on the other hand, however, this position can then also be maintained precisely and vibration-free over a long period of time. Further advantages of the adjusting table according to the invention are in particular the small structural size Effort using commercially available components such as articulated rods, threaded spindles, pneumatic Rubber bellows etc., a small space

bedarf und damit zusammenhängenden geringen Herstellungskosten. In dieser Hinsicht stellt die erfindungsgemäße Konstruktion in bezug auf ihre Aufgabenstellung, schwere Lasten kleine Wege in beliebiger Raumrichtung zu drehen, einen technischen Fortschritt dar.needs and the associated low manufacturing costs. In this regard, the inventive Construction related to your task, heavy loads, small paths in any spatial direction to shoot represents a technical advance.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigtIn the following the invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings explained in more detail It shows

F i g. 1 die Seitenansicht des Justiertisches gemäß der Erfindung undF i g. 1 shows the side view of the adjustment table according to the invention and

F i g. 2 eine Vorderansicht desselben Tisches im Winkel von 90° zu der F i g. 1.F i g. Figure 2 is an angled front view of the same table from 90 ° to the fig. 1.

Das Gestell 1 ist an dem nicht näher dargestellten Boden befestigt Über dem Gestell 1 befindet sich der Rahmen 2, der die Last 3 — in der gezeichneten Ausführungsform eine Quadropolmagnet für einen Teilchenbeschleuniger mit einem Gewicht von 3,5 Tonnen — trägt Dieser Magnet 3 ist starr mit dem Rahmen 2 verbunden. Zwischen dem Gestell 1 und dem Rahmen 2 befindet sich die Einrichtung zur Feinverstellung des belasteten Rahmens gegenüber dem Gestell. Diese Einrichtung besteht aus verschiedenen Elementen, welche zum Anheben, Verdrehen und Kippen des Rahmens 2 gegenüber dem Gestell 1 dienen.The frame 1 is attached to the bottom, not shown in detail. Above the frame 1 is the Frame 2, which holds the load 3 - in the illustrated embodiment a quadrupole magnet for a particle accelerator weighing 3.5 tons This magnet 3 is rigidly connected to the frame 2. Between the frame 1 and the frame 2 the device for fine adjustment of the loaded frame is located in relation to the frame. This facility consists of various elements that are used to lift, twist and tilt the frame 2 serve opposite the frame 1.

Die Vorrichtung zum Anheben besteht aus drei konzentrisch um die Tischmitte angeordneten Hubfederbälgen 4, die nur Axialkräfte aufbringen können und radial zu ihrer Längsachse in gewissen Grenzen leicht beweglich sind. Die Hubfederbälge sind an ihren Enden mittels Platten 5 und 6 abgedichtet, wobei die Platte 6 an ihrer unteren Seite eine Durchführung 7 aufweist, mittels welcher der Innenraum des Hubfederbalges 4 über Druckleitungen 8 mit Innendruck beaufschlagt werden kenn. Die untere Platte 6 ist mit dem Gestell 1 und die obere Platte 5 mit dem Rahmen 2 fest verschraubt. Wird nun der Innenraum des Hubfederbalges mit Druck beaufschlagt, so dehnt sich der Hubfederbalg axial aus und hebt den Rahmen 2 gegenüber dem Gestell 1 an bzw. entlastet ihn gegenüber seinen Auflageflachen. Wenn der Druck im Hubfederbalg 4 so bemessen ist daß der Rahmen 2 nur noch lose auf seinen Auflageflächen aufliegt, so läßt sich dieser durch die Beweglichkeit der Hubfederbälge in gewissen Grenzen gegenübei dem Gestell t drehen bzw. kippen.The lifting device consists of three lifting bellows arranged concentrically around the center of the table 4, which can only apply axial forces and are easy within certain limits radially to their longitudinal axis are movable. The lifting spring bellows are sealed at their ends by means of plates 5 and 6, with plate 6 has a passage 7 on its lower side, by means of which the interior of the lifting spring bellows 4 can be pressurized with internal pressure via pressure lines 8. The lower plate 6 is connected to the frame 1 and the upper plate 5 is firmly screwed to the frame 2. Now the interior of the lifting bellows when pressure is applied, the lifting spring bellows expands axially and lifts the frame 2 relative to the frame 1 or relieves it from its contact surfaces. If the pressure in the lifting bellows 4 is so measured is that the frame 2 rests only loosely on its bearing surfaces, this can be through the Mobility of the lifting bellows rotate or tilt within certain limits with respect to the frame t.

Zum Drehen des Rahmens 2 gegenüber dem Gestell 1 sind drei Drehelemente vorgesehen. Die Drehelemente bestehen aus einem Getriebe 9, welches fest auf dem Gestell 1 verschraubt ist und eine hprizontale Drehbewegung in die Axialbewegung einer horizontalen Stange 10 umformt. Das Getriebe 9 ist ein handeisübliches Bauelement Die Stange 10 ist mittels eines Kugelgelenkes 11 an einer Schubstange 12 angelenkt, die mit einem geringen Winkel gegen die Horizontale geneigt nach oben in Richtung des Rahmens 2 führt. Die Schubstange 12 greift an ihrem oberen Ende mit einer öse 13 an einem Kugelkopf 14 an, welcher an der Unterseite des Rahmens 2 in der Achse 15 eingeschraubt ist Diese Achse 15 bildet die Angriffsachse 15 der Schubstange 12 am Rahmen 2. Wird nun das Getriebe 9 an der Kurbel 22 betätigt so beginnt die Schubstange 12 den Rahmen 2 gegenüber dem Gestell 1 um eine bestimmte Achse zu verdrehen.To rotate the frame 2 with respect to the frame 1, three rotating elements are provided. The rotating elements consist of a gear 9, which is firmly screwed to the frame 1 and a hprizontale Rotary movement is converted into the axial movement of a horizontal rod 10. The gear 9 is a customary one Component The rod 10 is articulated to a push rod 12 by means of a ball joint 11, which is inclined at a small angle to the horizontal and leads upwards in the direction of the frame 2. The push rod 12 engages at its upper end with an eyelet 13 on a ball head 14, which on the The underside of the frame 2 is screwed into the axis 15. This axis 15 forms the attack axis 15 the push rod 12 on the frame 2. If the gear 9 is now operated on the crank 22, the starts Push rod 12 to rotate the frame 2 relative to the frame 1 about a certain axis.

Auf dem Gestell 1 sind insgesamt drei solcher Getriebe 9 mit den entsprechenden Schubstangen 12 unö Kugelköpfen 14 vorgesehen. Für zwei der Getriebe 9 sind jedoch die Schubstangen 12 in einem gemeinsamen Kugelkopf 14a zusammengefaßt, d. h., beide Schubstangen greifen an demselben Kugelkopf 14a in einem Winkel von 90° zueinander an. Das dritte Getriebe 9a arbeitet mit seiner Schubstange 12a dann parallel zu einer dieser beiden Schubstangen. Mit Hilfe dieser drei Getriebe 9 bzw. 9a ist es nun möglich den Rahmen 2 innerhalb geringer Wege und kürzester Zeit in beliebige Horizontalpositionen zu bringen.On the frame 1 are a total of three such gears 9 with the corresponding push rods 12 unö Ball heads 14 are provided. For two of the gears 9, however, the push rods 12 are in a common Ball head 14a summarized, d. i.e., both push rods engage the same ball head 14a in FIG at an angle of 90 ° to each other. The third gear 9a then works in parallel with its push rod 12a to one of these two push rods. With the help of these three gears 9 and 9a it is now possible to build the frame 2 can be brought into any horizontal position within short distances and in the shortest possible time.

Zusätzlich zu den beschriebenen Einrichtungen zum Drelien bzw. Entlasten des Rahmens 2 befinden sich auf dem Gestell 1 noch Elemente zum Kippen des Rahmens 2. Diese Hubelemente bestehen aus handelsüblichen, mechanischen Getrieben 16," die die horizontale Drehbewegung einer Welle 17 in die Vertikalbewegung einer Stange 18 umformen. An der Stange 18 ist mittels eines Kugelgelenkes 19 eine Auflageplatte 20 befestigt, die durch das Kugelgelenk 19 gegenüber der Stange 18 beliebig gekippt werden kann. Auf dieser Auflageplatte 22 liegt der Rahmen 2 mit dem Magnet 3 lose auf.In addition to the described devices for drifting or relieving the frame 2 are located on the frame 1 still elements for tilting the frame 2. These lifting elements consist of commercially available, mechanical gears 16, "which convert the horizontal rotary motion of a shaft 17 into vertical motion form a rod 18. A support plate 20 is attached to the rod 18 by means of a ball joint 19, which can be tilted as desired by the ball joint 19 relative to the rod 18. On this platen 22 is the frame 2 with the magnet 3 loosely.

Auf dem Gestell 1 sind insgesamt drei solcher mechanischen Getriebe 16 verschraubt, so daß sich eine Dreipunktauflagerung des Rahmens 2 ergibt. Die Getriebe 16 können unabhängig voneinander betätigt werden und gestatten es, beim Drehen der Kurbeln 17 den Rahmen 2 gegenüber dem Gestell 1 in gewissen Grenzen in beliebige Kippostionen zu bringen.On the frame 1 a total of three such mechanical gears 16 are screwed so that one Three-point support of the frame 2 results. The gears 16 can be operated independently of one another are and allow when turning the cranks 17, the frame 2 relative to the frame 1 in certain Bringing boundaries into any tilting position.

Soll nun der Magnet 3 ganz genau in das Strahlführungssystem eines Beschleunigers einjustiert werden, so werden Gestell 1, Rahmen 2 und Magnet 3 zunächst so vorpositioniert, daß die Mitte des Magnets 3 etwa mit der Mitte des Strahlsystems 21 übereinstimmt. Dann wird das Innere des Hubfederbalges je nach Größe der Last mit Druck beaufschlagt bis der Rahmen 2 auf den Auflageplatten 20 leicht verschieblich geworden ist. Danach wird der Magnet 3 optisch kontrolliert durch Drehen an den Kurbeln 22 und den Wellen 17 mit Hilfe der Getriebe 9 und 16 genau in die gewünschte Positon gebracht. Die dabei erreichbare Genauigkeit hängt vom Untersetzungsverhältnis der Getriebe ab, sie liegt in der Größenordnung von ± 20 μίτι.If the magnet 3 is now to be precisely adjusted in the beam guidance system of an accelerator, so frame 1, frame 2 and magnet 3 are initially pre-positioned so that the center of the magnet 3 is approximately with the center of the beam system 21 coincides. Then the inside of the lifting spring bellows will vary depending on the size the load is applied with pressure until the frame 2 has become easily displaceable on the support plates 20 is. The magnet 3 is then optically checked by turning the cranks 22 and the shafts 17 brought exactly into the desired position with the help of gears 9 and 16. The accuracy that can be achieved depends on the reduction ratio of the gear, it is in the order of ± 20 μίτι.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Adjusting table for heavy loads, consisting of a frame and one relative to the frame in all Degrees of freedom movable frame to accommodate the load, being between frame and frame several lifting and rotating elements are switched on for fine adjustment, characterized in that that aj as lifting elements three independently operable, mounted on the frame (1) mechanical Gears (16) are provided, each of which is driven by a vertical lifting rod (18) is movable, which are each connected to a support plate (20) via a ball joint (19), on which the frame (2) rests loosely,

b) at least two independently operable rotary elements are provided which also consisting of a mechanical gear (9, 9a) and one each via a ball joint (11, 13, 14, 14a) push rods (10, 12, 12a) hinged to the gearbox or to the support plate exist and

c) between the frame and the frame pressure-actuated lifting bellows (4) are arranged, by means of the lifting and rotating elements of the to be supported during the adjustment process Load can be relieved.

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