DE2730589A1 - MECHANICAL ROTATING DEVICE - Google Patents

MECHANICAL ROTATING DEVICE

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DE2730589A1
DE2730589A1 DE19772730589 DE2730589A DE2730589A1 DE 2730589 A1 DE2730589 A1 DE 2730589A1 DE 19772730589 DE19772730589 DE 19772730589 DE 2730589 A DE2730589 A DE 2730589A DE 2730589 A1 DE2730589 A1 DE 2730589A1
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axis
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movable
angle
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DE19772730589
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Benoit Le Guen
Rene Guilcher
Andre Jacques
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Thales SA
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Thomson CSF SA
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H19/10—Movable parts; Contacts mounted thereon
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    • G02B6/3502—Optical coupling means having switching means involving direct waveguide displacement, e.g. cantilever type waveguide displacement involving waveguide bending, or displacing an interposed waveguide between stationary waveguides
    • G02B6/3504—Rotating, tilting or pivoting the waveguides, or with the waveguides describing a curved path

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschrittschaltvorrichtung, bei welcher ein mechanisches System zunPositionieren von η stabilen, genauen und reproduzierbaren Positionen benutzt wird.The invention relates to a rotary indexing device in which a mechanical system for positioning η stable, precise and reproducible positions is used.

Die bekanntesten Geräte zur sequentiellen Positionierung sind Teilapparate oder Drehtische. Außerdem sind bereits Drehpositioniervorrichtungen bekannt (DT-OS 25 31 559), bei welchen ein Punkt-Linie-Ebene-System benutzt wird. Letztere sind aber verschleißempfindlich, wodurch die Zeitspanne, in der sie einwandfrei benutzt werden können, verkürzt wird.The best-known devices for sequential positioning are dividing units or rotary tables. Also are already Rotary positioning devices known (DT-OS 25 31 559), in which a point-line-plane system is used. Latter but are sensitive to wear, which shortens the period of time in which they can be used properly.

Die Schrittschaltvorrichtung nach der Erfindung weist fürThe stepping device according to the invention has for

709 8 87/1071709 8 87/1071

eine gegebene Position eine Reproduzierbarkeit und eine Stabilität auf, die sehr wenig von der Herstellungsgenauigkeit abhängig sind. Wenn nämlich die Bearbeitungstoleranz einer solchen Vorrichtung beispielsweise 0,1 mm beträgt, liegt die Genauigkeit der Schrittpositionierung in der Größenordnung von - 1»um, d.h. bei einer kreisförmigen Platte mit einem Durchmesser von 23 cm ergibt sich ein Winkelfehler von etwa - 10''.a given position has a reproducibility and a stability that is very little dependent on the manufacturing accuracy are dependent. If the machining tolerance of such a device is, for example, 0.1 mm, the accuracy of the step positioning is of the order of - 1 »µm, i.e. a circular one A plate with a diameter of 23 cm results in an angular error of about -10 ''.

Eine Drehschrittschaltvorrichtung mit einer feststehenden Platte und mit einer über dieser angeordneten kreisförmigen Platte, die um ihre zu der feststehenden Platte senkrechte Achse YY beweglich ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche kreisförmige Platte drei konische Lagerungen aufweist, die gegenseitig unter einem Winkel von 120 auf einem Kreisumfang mit einem Radius r angeordnet sind, wobei der Winkel im Scheitel dieser Lagerungen gleich θ~ ist, daß die feststehende Platte an ihrem Umfang einen Kranz aufweist, der mit 3n Radialnuten mit parallelen Rändern versehen ist, die sich nach außen hin in zwei geneigte Ebenen öffnen, welche einen Dieder mit einem Winkel θ.>θ» bilden, wobei die Geraden, welche jeweils die Scheitel dieser Dieder bilden, zu der Achse YY rechtwinkelig sind, daß die beiden geneigten Ebenen jeder Nut sich in einer Achse xx schneiden, wobei die Achsen xx einen Schnittpunkt haben, der auf der Achse YY liegt, daß drei Kugein aus mechanisch widerstandsfähigem Werkstoff in den drei konischen Lagerungen sitzen und in die Nuten einführbar sind, und daß Mittel vorgesehen sind, welche einer-A rotary indexing device with a fixed Plate and with a circular one arranged above it Plate, which is movable about its axis YY perpendicular to the fixed plate, is characterized according to the invention, that the movable circular plate has three conical bearings that are mutually under one Angle of 120 are arranged on a circumference with a radius r, the angle being at the apex of these bearings is equal to θ ~ that the fixed plate at its Has a rim circumference which is provided with 3n radial grooves with parallel edges, which extend outwards open in two inclined planes, which form a dihedron with an angle θ.> θ », the straight lines which respectively the vertices of these dihedra are perpendicular to the YY axis, so that the two inclined planes each Grooves intersect in an axis xx, the axes xx having an intersection which lies on the axis YY, that three balls made of mechanically resistant material sit in the three conical bearings and can be inserted into the grooves and that means are provided which

709BR?/ 1071709BR? / 1071

seits die bewegliche Platte und die feststehende Platte fest miteinander verbinden und andererseits die Drehung der beweglichen Platte um die Achse YY gestatten.on the one hand, firmly connect the movable plate and the fixed plate to one another and, on the other hand, the rotation of the Allow moving plate around axis YY.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine SchaltvorFig. 1 shows a cross section through a Schaltvor

richtung nach der Erfindung,direction according to the invention,

Fig. 2 in Draufsicht eine feststehende Platte2 shows a fixed plate in plan view

der Vorrichtung nach der Erfindung,the device according to the invention,

Fig. 3 eine ausführliche Darstellung einer Nut3 shows a detailed illustration of a groove

der feststehenden Platte, undthe fixed plate, and

Fig. 4 im Schnitt eine Kugel in ihrer Lage4 shows, in section, a ball in its position

rung und in einer Nut (stabile Position),tion and in a groove (stable position),

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel einer Drehschrittschaltvorrichtung nach der Erfindung. Diese Vorrichtung enthält eine feststehende Platte P., die in einer Umfangszone mit einem Kranz 10 versehen ist, welcher 3n Nuten R., R-, R- ... aufweist, die weiter unten beschrieben sind und die die in Fig. 2 dargestellte Anordnung haben. In dem dargestellten AusfQhrungsbeispiel sind sechs NutenFig. 1 shows in cross section an embodiment of a rotary indexing device according to the invention. This device comprises a fixed plate P. which is provided in a peripheral zone with a rim 10 which has 3n grooves R., R-, R- ..., which are described below and which have the arrangement shown in FIG to have. In the illustrated A us fQhrungsbeispiel are six slots

Rl ' R2' R3' Rli' R12 Und R13 vornanden R l ' R 2' R 3 ' R li' R 12 and R 13 in front

2/10712/1071

-M--M-

Eine bewegliche kreisförmige Platte P- ist über der feststehenden Platte P, angeordnet und mit dieser durch eine Rückzugschraubenfeder 1 (Fig. 1) verbunden. Die Enden 2 und 3 der Feder 1 sind an zwei Stiften 4 bzw. 5 befestigt, die parallel zu den Platten P, und P_ angeordnet sind und sich auf Schultern 6,7 abstützen, die durch Ausbohren der Mittenöffnungen 8 und 9 der Platten P. und P_ gebildet sind. Die Achse der Schraubenfeder 1 ist im wesentlichen in einer Achse YY angeordnet, welches die Drehachse der beweglichen Platte P2 ist.A movable circular plate P- is arranged above the fixed plate P 1 and connected to it by a return coil spring 1 (Fig. 1). The ends 2 and 3 of the spring 1 are attached to two pins 4 and 5, respectively, which are arranged parallel to the plates P and P_ and are supported on shoulders 6, 7, which are made by drilling out the central openings 8 and 9 of the plates P. and P_ are formed. The axis of the coil spring 1 is arranged substantially in an axis YY which is the axis of rotation of the movable plate P 2 .

Die bewegliche Platte P- mit der Achse YY ist mit drei konischen Lagerungen L-, L_ und L- (Fig. 1) versehen, deren Winkel am Scheitel 60 beträgt. Die drei Lagerungen L., L9 und L_ sind auf einem Kreisumfang trit einem Radius r regelmäßig verteilt (unter einem Winkel von 120 gegeneinander), In jeder dieser Lagerungen L. , L- und L_ ist eine Kugel B. bzw. B_ bzw. B_ aus mechanisch widerstandsfähigem Werkstoff (beispielsweise Hartstahl) angeordnet. Die Durchmesser d der Kugeln B^, B und B- sollen so genau gleich wie möglich sein (beispielsweise d ■ 5 mm - 2 Aim). Die Kugeln B., B- und B- greifen in die eine oder andere der Nuten R., R2, R- ... ein. Wenn die bewegliche Platte P2 sich um ihre Achse YY dreht, werden die drei Kugeln B., B- und B- (Fig.2) nacheinander in die Nuten R1 bzw. R2 bzw. R_ eingeführt. Die Nut R. ist ausführlich in Fig. 3 dargestellt. Sie ist in den Kranz 10 der feststehenden Platte P. eingearbeitet, der über die Fläche 11 der feststehenden Platte P1 vorsteht und der beweglichen Platte P2 gegenüberliegt. Die Nut R, ist aus einem Kanal mit parallelen Seitenflächen 12, 13 ge-The movable plate P- with the axis YY is provided with three conical bearings L-, L_ and L- (FIG. 1), the angle of which at the apex is 60. The three bearings L., L 9 and L_ are regularly distributed on a circumference with a radius r (at an angle of 120 to each other). In each of these bearings L., L- and L_ there is a ball B. or B_ or B_ made of mechanically resistant material (for example hard steel) arranged. The diameters d of the balls B ^, B and B- should be as exactly the same as possible (for example d · 5 mm - 2 Aim). The balls B., B- and B- engage in one or the other of the grooves R., R 2 , R- ... a. When the movable plate P 2 rotates about its axis YY, the three balls B., B- and B- (Fig.2) are inserted one after the other into the grooves R 1 and R 2 and R_. The groove R. is shown in detail in FIG. It is incorporated into the ring 10 of the fixed plate P. which protrudes over the surface 11 of the fixed plate P 1 and is opposite the movable plate P 2. The groove R is made up of a channel with parallel side surfaces 12, 13

709882/1071709882/1071

-Jr--Jr-

bildet, die sich in zwei geneigte Ebenen 14, 15 öffnen, welche einen Dieder mit einem Winkel Θ, bilden, der im wesentlichen gleich 90 ist. Die Achse X,X., die durch den Mittelpunkt O der Kugel B. hindurchgeht und zu der Kante xx des Dieders parallel ist, ist zu der Drehachse YY der beweglichen Platte P2 rechtwinkelig. Den Nuten R., R?, R» ..., die in Fig. 2 dargestellt sind, entsprechen somit Achsen X1X, bzw. X„X. bzw. X.X. ···, die zu der Drehachse YY der beweglichen Platte P2 rechtwinkelig sind und sich in einem Punkt O, der Achse YY schneiden.which open into two inclined planes 14, 15 which form a dihedron with an angle Θ which is substantially equal to 90. The axis X, X., Which passes through the center O of the ball B. and is parallel to the edge xx of the dihedron, is perpendicular to the axis of rotation YY of the movable plate P 2. The grooves R., R ? , R »..., which are shown in FIG. 2, thus correspond to axes X 1 X and X" X, respectively. and XX ···, which are perpendicular to the axis of rotation YY of the movable plate P 2 and intersect at a point O, the axis YY.

Wenn auf die bewegliche Platte P~ eine Drehkraft ausgeübt wird, zerfällt die normale Reaktionskraft F, die durch die Kugel in dem Berührungspunkt A der Kugel B. und der Ebene 14 des Dieders (Fig. 4) übertragen wird, in eine Kraft N, die zu dieser Ebene 14 normal ist, und in eine Kraft T, die zu der Ebene 14 tangential ist, was zur Folge hat, daß die Kugel B1 die Nut R, verläßt, wobei die Kugel B, im übrigen in ihrer Lagerung L. bleibt.When a rotational force is exerted on the movable plate P ~, the normal reaction force F, which is transmitted through the ball at the contact point A of the ball B. and the plane 14 of the dihedron (Fig. 4), breaks down into a force N which is normal to this plane 14, and into a force T which is tangential to the plane 14, with the result that the ball B 1 leaves the groove R 1, the ball B 1 remaining in its bearing L. .

Da sich die Mittelpunkte der drei Kugeln B., B2, B3 (Fig. 2) in einer gegebenen stabilen Position der beweglichen Platte P« in bezug auf die feststehende Platte P, in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks befinden, dessen Mittelpunkt O. dem Schnittpunkt der Achsen XjX1* X?Xo» x?Xo ··· der Nuten R., R , R_ ...entspricht,gibt es folglich und nur eine mögliche Position jeder der Kugeln in ihrer entsprechenden Nut. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die bewegliche Platte P seitlich durch eine zylindrische FührungsSince the centers of the three balls B., B 2 , B 3 (Fig. 2) are in a given stable position of the movable plate P 'with respect to the fixed plate P, in the corners of an equilateral triangle whose center O. the intersection of the axes XjX 1 * X? Xo » x ? X o ··· corresponds to the slots R., R, R_ ..., there is consequently and only one possible position of each of the balls in its corresponding slot. In the embodiment shown in Fig. 1, the movable plate P is laterally supported by a cylindrical guide

7 0: H? / 1 Π 7 17 0: H? / 1 Π 7 1

wand 20 verlängert, deren freies Ende 21 nach Innen umgebogen ist. Drei Zapfen 16, die In die Platte P1 In gegenseitigen viinkelabständen von beispielsweise 120 eingeschraubt sind, verhindern, daß sich die Platten P~ und P voneinander trennen können. Drei Gewindebohrungen 17 gestatten, die feststehende Platte P. auf einem Träger zu befestigen. wall 20 extended, the free end 21 is bent inward. Three pins 16, which are screwed into the plate P 1 in opposite angular distances of, for example, 120, prevent the plates P ~ and P from being able to separate from one another. Three threaded holes 17 allow the fixed plate P. to be fixed on a support.

Es sei angemerkt, daß es möglich ist, mit der Vorrichtung nach der Erfindung nicht nur drei oder sechs stabile Positionen zu erzielen, sondern 3n stabile Positionen. Zu diesem Zweck genügt es, auf dem Kranz 10 n-mal 3 Nuten in einem gegenseitigen Winkelabstand von 120 vorzusehen.It should be noted that it is possible with the device according to the invention to obtain not only three or six stable positions, but 3n stable positions. to For this purpose it is sufficient to provide 10 n times 3 grooves at a mutual angular distance of 120 on the rim.

Die Vorrichtung nach der Erfindung, die vorteilhaft für die Umschaltung von Lichtleitern benutzt werden kann, weist gegenüber den bekannten Schrittschaltsystemen zahlreiche Vorteile auf, nämlich:The device according to the invention, which can advantageously be used for switching light guides, has numerous advantages over the known stepping systems, namely:

- niedrige Kosten aufgrund der großen Einfachheit der Herstellung (keine Zwischenteile, große Toleranzen),- low costs due to the great simplicity of manufacture (no intermediate parts, large tolerances),

- leichte , augenblickliche Betätigung,- light, instantaneous actuation,

- robuster Aufbau, und- robust construction, and

- Gebrauch der Vorrichtung ohne Nachteil in einer bei LebLgen Position.- Use of the device without disadvantage in a LebLgen position.

7 0 ') ι 8 ? / 1 0 7 17 0 ') ι 8? / 1 0 7 1

Claims (6)

Dipl.-Ing. Dipt-Chem. Dipl-Ing.Dipl.-Ing. Dipt-Chem. Dipl-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. LeiserE. Prince - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19Ernsbergerstrasse 19 8 München 608 Munich 60 THOMSON - GSP 6. Juli 1977THOMSON - GSP July 6, 1977 173, Bd. Haussmann173, vol. Haussmann 75OOB PARIS / Frankreich75OOB PARIS / France Unser Zeichen: T 2225Our reference: T 2225 PATENTANSPRÜCHE :PATENT CLAIMS: (l.JMechanische Drehschrittschaltvorrichtung mit einer feststehenden Platte und mit einer über dieser angeordneten kreisförmigen Platte, die um eine Achse YY beweglich ist, welche durch ihren Mittelpunkt 0. hindurchgeht und zu den beiden Platten senkrecht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche kreisförmige Platte (P~) drei konische Lagerungen (L,, L~, L_) aufweist, die in einem gegenseitigen Winkelabstand von 120 auf einem Kreisumfang mit einem Radius r angeordnet sind, wobei der WinkeL im Scheitel der Lagerungen gleich 9„ ist, daß die feststehende Platte (P1) an ihrem Umfang einen Kranz (10) aufweist, der mit 3n Nuten (R,, R2, R-j ···) mit parallelen Rändern versehen ist, die sich in zwei geneigte Ebenen (14,15) öffnen, welche ein Dieder mit einem Winkel θ. > θ_ bilden, wobei die Geraden, welche die Scheitel jedes Dieders bilden, zu der Achse YY senkrecht sind, daß die beiden geneigten Ebenen (14,15) jeder Nut sich in einer Achse xx schneiden, wobei die Achsen xx einen auf der Achse YY liegenden Schnittpunkt haben, daß in den Lagerungen Kugein (B., B_, B^) aus mechanisch widerstandsfähigem Werkstoff angeordnet sind und daß Einrichtungen vorgesehen sind, wel-Mechanical rotary indexing device with a fixed plate and with a circular plate arranged above it, which is movable about an axis YY which passes through its center 0 and is perpendicular to the two plates, characterized in that the movable circular plate ( P ~) has three conical bearings (L ,, L ~, L_) which are arranged at a mutual angular distance of 120 on a circumference with a radius r, the angle L at the apex of the bearings is equal to 9 ", that the fixed plate (P 1 ) has on its circumference a ring (10) which is provided with 3n grooves (R ,, R 2 , Rj ···) with parallel edges which open in two inclined planes (14,15) which form a dihedron at an angle θ.> θ_, the straight lines forming the apex of each dihedron being perpendicular to the axis YY so that the two inclined planes (14,15) of each groove intersect in an axis xx, the Axes xx one the intersection point of the YY axis, that balls (B., B_, B ^) made of mechanically resistant material are arranged in the bearings and that devices are provided which ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED ehe die bewegliche Platte (P„)und die feststehende Platte (P. ) fest miteinander verbinden und die Drehung der beweglichen Platteauf der feststehende Platte gestatten.before the movable plate (P ") and the fixed plate (P.) firmly together and allow the rotation of the movable plate on the fixed plate. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkranz (10) der feststehenden Platte (Pi) gegenüber der beweglichen Platte (P~) angeordnet ist und über die feststehende Platte vorsteht.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the bearing ring (10) of the fixed plate (Pi) is arranged opposite the movable plate (P ~) and protrudes from the fixed plate. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel θ~ im Scheitel der konischen Lagerungen (L-, L„, L_) im wesentlichen gleich 60 sind und daß die Winkel Θ, der den Nuten zugeordneten Dieder im wesentlichen gleich 90 sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the angle θ ~ in the apex of the conical bearings (L-, L ", L_) are essentially equal to 60 and that the Angle Θ of the dihedra associated with the grooves are substantially equal to 90. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Platte (P„) mit der feststehenden Platte (P1) mittels einer Schraubenfeder (1) fest verbunden ist, die zwischen den Platten (P,, P„) im Mittel unkt derselben angeordnet ist und deren Enden (2,3) an Positionierungszapfen (4,5) eingehängt sind, die auf zwei Schultern (6 bzw. 8) der Platten (P, bzw. P„) ruhen.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the movable plate (P " ) is firmly connected to the fixed plate (P 1 ) by means of a helical spring (1) which is between the plates (P ,, P" ) is arranged in the middle of the same and the ends (2, 3) of which are suspended from positioning pins (4, 5) which rest on two shoulders (6 or 8) of the plates (P or P "). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Platte(P) auf ihrer Seitenwand mit drei Zapfen (16) versehen ist und daß die bewegliche Platte (P2) durch eine zylindrische Seitenwand (20) verlängert ist, deren freies Ende (21), das nach innen umgebogen ist, an den Zapfen (16) in Anlage kommen kann.5. Device according to one of claims I to 4, characterized in that the fixed plate (P ) is provided on its side wall with three pins (16) and that the movable plate (P 2 ) is extended by a cylindrical side wall (20) whose free end (21), which is bent inward, can come into contact with the pin (16). 703 Π R7/1071703 Π R7 / 1071 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Platte (P1) n-mal 3 Nuten aufweist, die in gegenseitigen Winkelabständen von 120 auf dem Kreisumfang mit dem Radius r angeordnet sind, wobei die durch die Kanten der Dieder jeder Nut gebildeten Geraden zu der Achse YY senkrecht sind und sich in einem auf der Achse YY liegenden Punkt schneiden.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fixed plate (P 1 ) has n times 3 grooves which are arranged at mutual angular intervals of 120 on the circumference with the radius r, the through the edges of the straight lines formed by each groove are perpendicular to the YY axis and intersect at a point on the YY axis. 7 Π Ί ■< η? / 1 Pl 17 Π Ί ■ < η? / 1 pl 1
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