DE3227211A1

DE3227211A1 - Device for displacing a bearing member in the interior of a closed container

Info

Publication number: DE3227211A1
Application number: DE19823227211
Authority: DE
Inventors: Rudolf 7033 Herrenberg Dufner
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1984-02-02

Abstract

To avoid difficulties caused by bearing friction under non-atmospheric conditions in the case of a device for displacing a bearing member, which is held in the interior of a closed container so as to be displaceable at the free end of two parallel leaf springs, by means of an actuating element sealingly inserted into the container interior, it is proposed that the actuating element be a pivotably mounted rocking lever which is surrounded in the entry region to the container by a flexible sealing membrane which is sealingly fastened on the one hand to the container and on the other hand to the rocking lever.

Description

Beschreibung description

Vorrichtung zur Verschiebung eines Lagerkörpers im Innern eines abgeschlossenen Behälters Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verschiebung eines Lagerkörpers, der im Innern eines abgeschlossenen Behälters am freien Ende von zwei parallelen Blattfedern verschieblich gehalten ist, mittels eines abgedichtet in das Behälterinnere eingeführten Betätigungselements. Device for moving a bearing body inside a closed one Container The invention relates to a device for moving a bearing body, inside a closed container at the free end of two parallel Leaf springs is held displaceably, by means of a sealed in the interior of the container introduced actuator.

An Versuchsanlagen, Meßgeräten und Fertigungsvorrichtungen, die unter von den gewohnten Umweltbedingungen stark abweichenden, nichtatmosphärischen Betriebsbedingungen arbeiten, müssen oftmals streng reproduzierbare Lageveränderungen von Systemteilen oder Proben vorgenommen werden. Hierzu benötigt man eine Verstelleinrichtung, die praktisch ohne Lagerspiel und reibungsfrei arbeitet. Sie muß z.B. zur Erzielung eines Ultrahochvakuums bis etwa 5000C aufheizbar und bei solchen Temperaturen voll betriebsfähig sein.On test systems, measuring devices and manufacturing devices that are under Non-atmospheric operating conditions that differ significantly from the usual environmental conditions work, often have to have strictly reproducible changes in the position of system parts or samples are made. For this you need an adjustment device that works practically without bearing play and without friction. You must e.g. to achieve an ultra-high vacuum can be heated up to about 5000C and at such temperatures it is full be operational.

Dabei müssen bei nicht atmosphärischen Betriebsbedingungen Lagerungen so gestaltet werden, daß die Reibung stets in erträglichen Grenzen bleibt. Dies muß auch bei extremen Betriebszuständen gewährleistet sein, wobei vorausgesetzt werden darf, daß die Bewegungsvorgänge im Bereich der Grenzreibung ablaufen. Hier versagt vielfach die Gleitlagertechnik, da die Schmierstoffe den Anforderungen nicht mehr gerecht werden (H.E. Pittroff: Konstruktion 24, 1972, Heft 12, Seite 467 - 672). Bei der Anwendung von Festschmierstoffen muß eine ausreichende Haftfähigkeit des Festschmierstoffilmes auf dem Untergrund vorhanden sein, d.h. der Festschmierstoffilm hoher Dichte muß fest und dauerhaft auf der Oberfläche haften (F. Wunsch: MM Industriejournal 77, 1971, Heft 40, Seite 877 - 879). Auch bei den im Grenzreibungsbereich vorteilhaften Wälzlagern muß in vielen Fällen auf Sonderwerkstoffe zurückgegriffen werden. Als Beispiel sei hierfür die Kombination Aluminiumoxidkugeln in Hartmetallaufbahnen angeführt (H.E. Hintermann, H. Gass, LRT 16, 197G, Nr. 11, 12 und H.E. Hintermann, H.E. Gass, Schweizer Archiv angewandter Wissenschaft Techn. 36, 1970, Nr. 6, Seite 189 - 193).Storage must be carried out under non-atmospheric operating conditions be designed in such a way that the friction always remains within tolerable limits. this must also be guaranteed in extreme operating conditions, provided that may be that the movement processes take place in the area of boundary friction. here The plain bearing technology often fails because the lubricants do not meet the requirements more justice (H.E. Pittroff: Konstruktions 24, 1972, Heft 12, Seite 467 - 672). When using solid lubricants, there must be sufficient adhesiveness of the solid lubricant film must be present on the substrate, i.e. the solid lubricant film high density must adhere firmly and permanently to the surface (F. Wunsch: MM Industriejournal 77, 1971, issue 40, pages 877-879). Even with those that are advantageous in the frictional limit range In many cases, rolling bearings have to use special materials. as An example of this is the combination of aluminum oxide balls in hard metal tracks listed (H.E. Hintermann, H. Gass, LRT 16, 197G, No. 11, 12 and H.E. Hintermann, H.E. Gass, Swiss Archives of Applied Science Techn. 36, 1970, No. 6, page 189-193).

Die bekannten Lagerarten an Verstelleinrichtungen sind für Präzisionsverstellungen bei nichtatmosphärischen Betriebsbedingungen nur bedingt geeignet, da sich nach längerem Betrieb zumindest ein Lagerspiel einstellt, das die Reproduzierbarkeit der Einstellung wesentlich herabsetzt. Besonders dann, wenn aufgrund von Reinheitsforderungen jegliche Schmiermittel ausgeschlossen werden müssen, steigt häufig die Lagerreibung nach kurzer Betriebsdauer so stark an, daß eine Bewegung unmöglich wird. Der in aggressiven Medien unvermeidbare Korrosionseffekt zerstört wertvolle Sonderkonstruktionsteile, die nur mit erheblichem Aufwand ausgetauscht werden können.The known types of bearings on adjustment devices are for precision adjustments only conditionally suitable for non-atmospheric operating conditions, since after longer operation sets at least one bearing play that improves reproducibility the attitude significantly reduces. Especially when due to purity requirements If all lubricants have to be excluded, the bearing friction often increases after a short period of operation so strongly that movement impossible will. The corrosion effect, which is unavoidable in aggressive media, destroys valuable ones Special construction parts that can only be exchanged with considerable effort.

Derartige Probleme ergeben sich auch bei einer Verstelleinrichtung, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 2 415 186 bekannt ist. Bei dieser Verstelleinrichtung ist ein Lagerkörper an zwei parallelen Blattfedern im Innern des Behälters gelagert, die Verschiebung des Behälters erfolgt über eine Schiebe-Drehführung. Bei nichtatmosphärischen Betriebsbedingungen besteht hier die Gefahr, daß die Lagerreibung so groß wird, daß eine exakte, spielfreie Verschiebung nicht mehr möglich ist.Such problems also arise with an adjustment device, as is known, for example, from DE-PS 2,415,186. With this adjustment device a bearing body is mounted on two parallel leaf springs inside the container, the container is moved using a sliding rotary guide. With non-atmospheric Operating conditions there is a risk that the bearing friction will be so great that that an exact, backlash-free shift is no longer possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschiebeeinrichtung für einen im Innern eines abgeschlossenen Behälters angeordneten Lagerkörper vorzuschlagen, die auch bei extremen, nichtatmosphärischen Bedingungen ohne erhöhte Lagerreibung und spielfrei betätigbar ist.The invention is based on the object of a displacement device to propose a bearing body arranged inside a closed container, even under extreme, non-atmospheric conditions without increased bearing friction and can be operated without play.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Betätigungselement ein schwenkbar gelagerter Kipphebel ist, der im Eintrittsbereich in den Behälter von einer flexiblen Dichtmembran umgeben ist, die einerseits am Behälter und andererseits am Kipphebel abdichtend befestigt ist.In the case of a device, this object is described at the outset Art solved according to the invention in that the actuating element is a pivotably mounted The rocker arm is held by a flexible sealing membrane in the area of entry into the container is surrounded, on the one hand on the container and on the other hand on the rocker arm sealing is attached.

Diese Lagerung vermeidet jegliche Gleitreibung, so daß die vorstehend geschilderten Probleme nicht auftreten können.This storage avoids any sliding friction, so that the the problems outlined above cannot occur.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dichtmembran die Form eines den Kipphebel zylindrisch umgebenden, flexiblen Balges oder Wellrohres hat.It when the sealing membrane has the shape of a is particularly advantageous has flexible bellows or corrugated tube surrounding the rocker arm cylindrically.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zur Verschwenkung des Kipphebels ein im wesentlichen senkrecht zur Kipphebellängsrichtung auf einer Gewindespindel verschiebbarer Mitnehmer vorgesehen, der über eine Schiebeführung mit dem Kipphebel verbunden ist.In a preferred embodiment, the rocker arm is pivoted one essentially perpendicular to the longitudinal direction of the rocker arm on a threaded spindle Slidable driver provided, which has a sliding guide with the rocker arm connected is.

Vorteilhaft ist es, wenn an dem Lagerkörper ein elastischer Kraftspeicher angreift, der diesen in eine Endstellung seiner Bewegungsbahn zu verschieben sucht. Der Kipphebel verschiebt den Lagerkörper in der einen Richtung entgegen der Wirkung des elastischen Kraftspeichers, in der anderen Richtung wird seine Verschiebebewegung durch de elastischen Kraftspeicher unterstützt. Dadurch wird jegliches Lagerspiel vermieden.It is advantageous if an elastic energy storage device is attached to the bearing body attacks, who seeks to move it into an end position of its trajectory. The rocker arm moves the bearing body in one direction against the effect of the elastic energy store, in the other direction its displacement movement supported by de elastic energy storage. This eliminates any bearing play avoided.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß zwischen dem Kipphebel und dem Lagerkörper eine Kugelstelze angeordnet ist, die sich in kugeligen Pfannen im Lagerkörper und im Kipphebel abstützt, und daß Lagerkörper und Kipphebel federnd gegeneinander gespannt sind.In a further preferred embodiment it is provided that a ball stilt is arranged between the rocker arm and the bearing body, which is supported in spherical pans in the bearing body and in the rocker arm, and that Bearing body and rocker arm are resiliently tensioned against each other.

Dadurch werden die unterschiedliche seitliche Verschiebung des Kipphebels einerseits und des an Blattfedern gelagerten Lagerkörpers andererseits aufgenommen.This will reduce the lateral displacement of the rocker arm on the one hand and the bearing body mounted on leaf springs on the other hand.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kugelflächen der Kugelstelzen aus Aluminiumoxidkeramik bestehen, die Pfannen werden vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt.It is advantageous if the spherical surfaces of the spherical stilts Made of aluminum oxide ceramics, the pans are preferably made of stainless steel.

Vorzugsweise greift der elastische Kraftspeicher einer seits am Lagerkörper und andererseits am Behälter an und spannt den Lagerkörper gegen die Kugelstelze vor. Der elastische Kraftspeicher übernimmt bei diesem Ausführungsbeispiel also eine Doppelfunktion, nämlich die Vorspannung des Lagerkörpers zur Verhinderung des Lagerspiels einerseits und das Zusammenspannen des Lagerkörpers und des Kipphebels andererseits zum Einspannen der Kugelstelze.The elastic energy store preferably engages on the one hand on the bearing body and on the other hand to the container and clamps the bearing body against the ball stilt before. The elastic energy store takes over in this embodiment a double function, namely the preload of the bearing body to prevent the Bearing play on the one hand and the clamping together of the bearing body and the rocker arm on the other hand for clamping the ball stilt.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Die Zeichnung zeigt eine Läncsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung.The following description of a preferred embodiment of the The invention is used in conjunction with the drawing to provide a more detailed explanation. The drawing shows a longitudinal section view of an adjusting device according to the invention.

In einem in der Zeichnung nur teilweise dargestellten, abgeschlossenen Behälter 1 ist an dessen Wand 2 mittels einer Schraube 3 ein Haltekörper 4 befestigt, an dessen gegenüberliegenden Seitenflächen die freien Enden von zwei parallelen Blattfedern 5 bzw. 6 angeschraubt sind. An den freien Enden sind die Blattfedern 5 und 6 mit einem Lagerkörper 7 mittels Schrauben 8 und 9 verbunden, der dadurch an der Wand 2 parallel verschieblich gehalten ist. Am Lagerkörper 7 ist mittels einer Schraube 10 ein winkelförmiger Aufnahmetisch 11 befestigt, auf dem eine Probe deponiert werden kann, die in dem Behälter untersucht oder behandelt werden soll.In one in the drawing only partially shown, completed Container 1 is attached to the wall 2 by means of a screw 3, a holding body 4, on the opposite side surfaces, the free ends of two parallel Leaf springs 5 and 6 are screwed on. The leaf springs are at the free ends 5 and 6 connected to a bearing body 7 by means of screws 8 and 9, which thereby is held on the wall 2 displaceably in parallel. On the bearing body 7 is means a screw 10 an angular receiving table 11 is attached, on which a sample can be deposited, which examined or treated in the container will target.

Die Maximalverschiebung des Lagerkörpers 7 ist in der Zeichnunc durch die strichpunktierten Linien dargestellt.The maximum displacement of the bearing body 7 is shown in the drawing the dash-dotted lines are shown.

Zur Verschiebung des Lagerkörpers ist ein Kipphebel 12 vorgesehen, der sich von außen durch eine von einem Stutzen 13 umgebene Öffnung 14 in der Wand 2 des Behälters 1 ins Behälterinnere erstreckt. Der Stutzen 13 trägt an seinem freien Ende einen nach außen weisenden Ringflansch 15, an dem der Ringflansch 16 eines rohrförmigen Einsatzes 17 flächig anliegt. In einer Ringnut des Ringflansches 16 befindet sich eine Ringdichtung 18, so daß die beiden Ringflansche 15 und 16 abgedichtet aneinander anliegen. Auf der Außenseite des Ringflansches 16 des Einsatzes 17 stützt sich der Ringflansch 19 einer Lagerhaube 20 ab, wobei die Ringflansche 15, 16 und 19 durch Schraubbolzen 21 zusammengepreßt sind.To move the bearing body, a rocker arm 12 is provided, from the outside through an opening 14 in the wall, which is surrounded by a connecting piece 13 2 of the container 1 extends into the interior of the container. The nozzle 13 carries on its free End of an outwardly facing annular flange 15, on which the annular flange 16 of a tubular insert 17 rests flat. In an annular groove of the annular flange 16 there is an annular seal 18 so that the two annular flanges 15 and 16 are sealed rest against each other. On the outside of the annular flange 16 of the insert 17 is based the annular flange 19 of a bearing hood 20, the annular flanges 15, 16 and 19 are pressed together by bolts 21.

Am Einsatz 17 ist ein in den Rohrstutzen 13 ragender Lagerbock 22 gehalten, an dem um eine senkrecht zur Längsrichtung des Kipphebels 12 gerichtete Achse 23 der Kipphebel verschwenkbar gelagert ist. Der Kipphebel trägt eine ihm gegenüber abgedichtete Dichtscheibe 24, deren Außenrand dicht mit einem flexiblen Balg oder Wellrohr 25 verbunden ist. Das andere Ende dieses Balges oder Wellrohres ist abgedichtet mit dem freien Ende des Einsatzes 17 verbunden, so daß auf diese Weise der Behälter 1 mit dem angeformten Rohrstutzen dicht abgeschlossen ist.A bearing block 22 protruding into the pipe socket 13 is located on the insert 17 held, on the one directed perpendicular to the longitudinal direction of the rocker arm 12 Axis 23 of the rocker arm is pivotably mounted. The rocker arm carries one to him opposite sealed sealing washer 24, the outer edge of which is sealed with a flexible Bellows or corrugated tube 25 is connected. The other end of this bellows or corrugated pipe is sealed to the free end of the insert 17, so that on this Way, the container 1 is sealed with the molded pipe socket.

In der Lagerhaube 20 ist senkrecht zur Kipphebellängsrichtung eine Gewindespindel 26 drehbar gelagert, die mittels eines außerhalb der Lagerhaube angeordneten Drehgriffes 27 verdrehbar ist. Auf der Gewindespindel 26 ist ein Mitnehmer 28 aufgeschraubt, der beim Verdrehen der Gewindespindel längs dieser verschiebbar ist. Der Mitnehmer 28 greift mit seitlichen Stiften 29 in einen Längsschlitz 30 im Kipphebel 12 ein, so daß bei Verschiebung des Mitnehmers 28 längs der Gewindespindel 26 der Kipphebel um die Achse 23 verschwenkt wird, wie es durch die beiden Pfeile A und B angedeutet ist.In the bearing hood 20 is a perpendicular to the rocker arm longitudinal direction Threaded spindle 26 rotatably mounted, which is arranged by means of an outside of the bearing hood Rotary handle 27 is rotatable. A driver 28 is screwed onto the threaded spindle 26, which is displaceable along this when turning the threaded spindle. The driver 28 engages with lateral pins 29 in a longitudinal slot 30 in the rocker arm 12, so that upon displacement of the driver 28 along the threaded spindle 26 of the rocker arm is pivoted about the axis 23, as indicated by the two arrows A and B is.

Der Kipphebel 12 weist an seinem freien, in den Behälter 1 hineinragenden Ende eine dem Lagerkörper zugewandte Kugelpfanne 31 auf, der eine entsprechende Kugelpfanne 32 im Lagerkörper gegenüberliegt. In beiden Kugelpfannen stützen sich Kugelflächen einer Kugelstelze 33 ab, die dadurch in den Kugelpfannen 31 und 32 gehalten wird, daß parallel zur Kugelstelze zwischen Lagerkörper und Kipphebel eine Zugfeder 34 angeordnet ist, die Lagerkörper und Kipphebel gegeneinander spannt. Die Kugelflächen der Kugelstelze 33 bestehen vorzugsweise aus Aluminiumoxidkeramik, während die Lagerschalen ebenso wie der Lagerkörper und der Kipphebel vorzugsweise aus Edelstahl bestehen.The rocker arm 12 has at its free, protruding into the container 1 End of a ball socket 31 facing the bearing body, which has a corresponding Ball socket 32 is opposite in the bearing body. In both ball sockets are supported Spherical surfaces of a ball stilt 33, which are thereby in the ball sockets 31 and 32 is held that parallel to the ball stilt between the bearing body and rocker arm a Tension spring 34 is arranged, which biases the bearing body and rocker arm against one another. The spherical surfaces of the ball stilt 33 are preferably made of aluminum oxide ceramic, while the bearing shells as well as the bearing body and the rocker arm are preferably made of stainless steel.

Statt der Zugfeder 34 kann auch eine in der Zeichnung gestrichelt wiedergegebene Zugfeder 35 vorgesehen sein, welche den Lagerkörper gegen die Wand des Behälters und damit gleichzeitig gegen den Kipphebel spannt. Wenn eine Zugfeder 35 vorgesehen ist, kann die Zugfeder 34 entfallen.Instead of the tension spring 34, one can also be shown in dashed lines in the drawing reproduced tension spring 35 may be provided, which the bearing body against the wall of the container and thus at the same time tensioned against the rocker arm. If a mainspring 35 is provided, the tension spring 34 can be omitted.

Durch Verdrehen der Gewindespindeln 26 mittels des Drehgriffs 27 läßt sich der Kipphebel 12 verschwenken und diese Verschwenkbewegung wird über die Kugelstelze 33 auf den Lagerkörper 7 übertragen, der an den beiden Blattfedern 5 und 6 gelagert parallel zu sich selbst der Bewegung des Kipphebels folgt und somit in dieser Bewegungsrichtung exakt einstellbar ist. Lager spiel wird insbesondere beim Vorsehen einer Zugfeder 35 vermieden, da der Lagerkörper immer fest gegen den Kipphebel 12 gespannt ist.By turning the threaded spindles 26 by means of the rotary handle 27 can the rocker arm 12 pivot and this pivoting movement is via the ball stilt 33 transferred to the bearing body 7, which is mounted on the two leaf springs 5 and 6 follows the movement of the rocker arm parallel to itself and thus in this direction of movement is exactly adjustable. Bearing play is particularly when a tension spring is provided 35 avoided because the bearing body is always tightly clamped against the rocker arm 12.

Bei der ganzen Anordnung tritt an keiner Stelle Gleitreibung auf, so daß auch unter extremen, nichtatmosphärischen Bedingungen keine Störungen des Bewegungsablaufes zu befürchten sind.In the whole arrangement there is no sliding friction at any point, so that even under extreme, non-atmospheric conditions, no disturbances of the Movement sequence are to be feared.

Die Gewindespindel befindet sich außerhalb des abgedichteten Behälters, hier ergeben sich keine Probleme mit der Gleitreibung.The threaded spindle is located outside the sealed container, here there are no problems with sliding friction.

Die dargestellte Anordnung zeichnet sich durch einfache und robuste Bauweise aus, wobei keine schwer bearbeitbaren Materialien verwendet werden müssen. Die Anordnung ist leicht zerlegbar, dazu genügt es, die Schraubbolzen 21 zu lösen.The arrangement shown is simple and robust Construction, whereby no difficult-to-machine materials have to be used. The arrangement can easily be dismantled; it is sufficient to loosen the screw bolts 21.

Schmierstoffe werden zum Betrieb dieser Verstelleinrichtung nicht benötigt, so daß auch keine Gefahr einer Verunreinigung der im evakuierten Behälter angeordneten Proben gegeben ist. Die Anordnung läßt sich gut ausheizen und leicht entgasen und ist daher auch für den Langzeitbetrieb geeignet.Lubricants are not required to operate this adjustment device required, so that there is also no risk of contamination the in evacuated container is given samples arranged. The arrangement is good bake out and lightly degas and is therefore also suitable for long-term operation.

LeerseiteBlank page

Claims

Claims: S device for moving a bearing body, inside a closed container at the free end of two parallel Leaf springs is held displaceably, by means of a sealed in the interior of the container introduced actuator, d u r c h e k e n n n n z e i c h n e t that the actuating element is a pivotably mounted rocker arm (12) which is located in the entry area in the container (1) is surrounded by a flexible sealing membrane (bellows 25), the on the one hand on the container (1) and on the other hand on the rocker arm (12) sealingly attached is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sealing membrane the shape of a cylindrical flexible bellows (25) surrounding the rocker arm (12) or corrugated pipe.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for pivoting the rocker arm (12) essentially perpendicular to the longitudinal direction of the rocker arm on a threaded spindle (26) displaceable driver (28) is provided is that via a sliding guide (pin 29, longitudinal slot 30) with the rocker arm (12) is connected.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that on the bearing body (7) an elastic energy store (35) engages, which this seeks to move into an end position of its trajectory.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that between the rocker arm (12) and the bearing body (7) a ball stilt (33) is arranged is located in spherical pans (32, 31) in the bearing body (7) and in the rocker arm (12) supports, and that the bearing body (7) and rocker arm (12) resiliently against each other are excited.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the spherical surfaces the ball stilt (33) consist of aluminum oxide ceramic.

7. Apparatus according to claim 4 and 5, characterized in that the elastic energy store (35) on the one hand on the bearing body (7) and on the other hand engages the container (1) and biases the bearing body (7) against the rocker arm (12).