DE3234618C2 - Hebelgetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hebelgetriebe zur Umwandlung einer kleinen translatorischen Bewegung in eine Kippbewegung und umgekehrt. Um eine völlig verschleißfreie Umsetzung von Kippbewegungen in translatorische Bewegungen bei gleichzeitiger Verbesserung der Einstellgenauigkeit zu erzielen, sind folgende Merkmale vorgesehen: Die einstückige Ausbildung aus federndem Material wie Metall oder Kunststoff und bestehend aus a) einem oberen Ringteil (2, 32) als Kippglied, b) einem unteren Ringteil (3, 33) als Montageteil, c) vorzugsweise sich gegenüberliegenden Koppelstangen (4,4'; 34,34') zwi- schen oberem und unterem Ringteil (3,33) mit schmalen, federnden Enden, d) vorzugsweise kreuzförmige Verbindungsstege (5,5'; 35,35°) zwischendem oberen Ringteil (2,32) und der Halterung (1,31), die vorzugsweise am Umfang an der gleichen Seite der Koppelstangen (4,4'; 34,34') und daher unsymmetrisch ungeordnet sind, e) zwei sich gegenüberliegende, durch entsprechende Aussparungen (6-6''', 7-7''', 8-8''', 36''', 37-37''', 38-38''') erhaltene Feder- elemente (9, 39), deren eines Ende (10, 40) im Bereich der Koppelstangen (4,4'34-34') mit dem unteren Ringteil (3, 33) und deren anderes Ende mit der Halterung (1, 31) verbunden ist. Die Erfindung wird am besten durch die Figur 1 dargestellt.

Description

a) daß das gesamte Hebelgetriebe einschließlich Kippglied (2,32,52, 72), Montageteil (3,33,53, 73), Halterung (1,31, 51, 71) und Drehlager (5, 5'; 35,35'; 55,55'; 75,75') einstückig ausgebildet ist,

b) daß das gesamte Hebelgetriebe aus federndem Material besteht,

c) daß für die funktionsmäßig unterschiedlichen Teile entsprechende Aussparungen in wenigstens einem Hohlkörper vorgesehen sind,

— derart, daß zwischen einem, die Angriffsfläche des Kippgliedes (2,32,52,72) bildenden, oberen Ringteil und einem, das Montageteil (3, 33, 53, 73) bildenden unteren Ringteil lediglich über achssymmetrisch und gegenüberliegend angeordnete Koppelstangen (4, 4'; 34, 34'; 54, 54'; 74, 74') mit als schmale, federnde Brücken (16, 17, 46, 47) ausgebildeten Kippabschnitten eine Verbindung besteht,

— derart, daß zwischen dem das Kippglied (2, 32, 52,72) bildenden oberen Ringteil und der Halterung (1,31,51, 71) für das translatorisch bewegliche Teil lediglich über zwei symmetrisch zur Verbindungsebene der Koppelstangen (4, 4'; 34,34'; 54,54'; 74,74') und an der gleichen Seite dieser Verbindungsebene engeordnete Drehlager (5, 5'; 35, 35'; 55, 55'; 75, 75') in Form von Verbindungsstegen eine Verbindung besteht,

— derart, daß die Halterung (1,31,51,71) lediglich über achssymmetrische Federelemente (9, 9'; 39, 39'; 59, 59') mit um den Umfang des Hohlkörpers verteilten Querstegen oder Blattfedern (13-13'"; 14-14'"; 43-43'"; 44-44'"; 62-62"; 63-63'") mit dem unteren Ringteil (3,33,53, 73) verbunden ist.

2. Hebelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege aus zwei sich durchdringenden, kreuzförmig angeordneten Blattfedern (5,5'; 35,35'; 55,55'; 75,75') bestehen.

3. Hebelgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (9, 9'; 39, 39'; 59,59') durch Aussparungen (6-6'", 7-7'", 8-8'", 36-36'", 37-37'", 38-38'", 60, 60'; 61, 61') des als Hohlzylinder ausgebildeten Hohlkörpers gebildet sind, wobei das eine Ende (10,40) der Federelemente im Bereich der Koppelstangen (4,4'; 34,34'; 54,54'; 74, 74') mit dem das Kippglied (3; 33; 53; 73) bildenden unteren Ringteil und das andere Ende mit der Halterung (1, 31, 51, 71) des translatorisch beweglichen Teiles verbunden ist.

4. Hebelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstangen (34,34') Teile eines äußeren Zylinders und die Halterung (31), die Federelemente (39,39') sowie die Verbindungsstege (35,35') Teile eines inneren Zylinders sind.

5. Hebelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Bildung der Federelemente (9, 9'; 39, 39') im Bereich der Koppelstangen (4,4'; 34,34') je ein stabiler Steg (11, IJ'; 41, 41') vom unteren Ringteil (3, 33) ausgehend mit einem freien Ende nach oben erstreckt, und daß sich um 90° versetzt je ein weiterer stabiler Steg (12,12'; 42, 42') von der Halterung (1, 31) ausgehend nach unten mit einem freien Ende erstreckt und daß die so entstandenen vier Stege (11,11'; 12,12'; 41, 41'; 42, 42') lediglich durch Querstege oder Blattfedern (13-13'", 14-14'", 43-43'", 44-44'") miteinander verbunden sind.

6. Hebelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege oder Blattfedern (13-13'", 14-14'", 43-43'", 44-44'") mit Querebenen des Hohlkörpers zusammenfallen und daß je zwei in derselben Ebene angeordnete Querstege oder Blattfedern mit den benachbarten Stegen (11.1Γ;41,41'; 12,12';42,42') verbunden sind.

7. Hebelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadui ch gekennzeichnet, daß die Halterung (1; 31; 71) für ein translatorisch bewegliches Teil, wie ein Objektiv und/oder dergleichen, die Form eines sich ins Zylinderinnere erstreckenden Ringes aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hebelgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Hebelgetriebe werden als Mikromanipulatoren in unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzt, beispielsweise als Schreibgetriebe für einen Barographen, wobei die translatorische Hubbewegung der Dosen in eine Winkelbewegung für den Schreibarm umgewandelt wird, oder in Elektronik- und Vakuumanzeige- oder Verstelleinrichtungen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht beim Verstellen von optischen Geräten, wie Filmprojektoren oder Diaprojektoren, um eine Schärfe-Nachstellung zu erzielen. Ein interessantes Einsatzgebiet besteht diesbezüglich insbesondere bei der Optikverstellung eines Mikroskops, um dieses auf unterschiedliche Dicken der Untersuchungsobjekte oder Dickeunterschiede innerhalb eines Untersuchungsobjektes einzustellen, die ein sehr häufiges Verstellen erforderlich machen. Bisher wurde diese Verstellung dadurch bewirkt, daß eine Rändelschraube manuell gedreht wurde, diese Rändelschraube war über ein Schraubgewinde drehbar gelagert und erzeugte beim Drehen der Rändelschraube eine erste translatorische Bewegung. Das freie Ende dieser Hubgewindestange, welche eine konvex gebogene Kontaktfläche aufweist, drückt auf ein Ende eines freien Armes einer L-förmigen Hebelstange, der an einem Gelenk drehbar ist. Neben der Angriffsstelle der Hebelstange ist im übrigen eine Zugfeder eingeschaltet, um ein ständiges Anliegen der Kontaktfläche am freien Ende des Hebelarmes zu gewährleisten.

Das freie Ende des anderen L-förmigen Hebelarmes weist ein weiteres Kontaktglied auf, das sich beispielsweise parallel zum ersten Hebelarm erstreckt und eine vorzugsweise abgerundete Kontaktfläche aufweist, welche beispielsweise auf die Rückseite des Mikroskopobjektives drückt. Auch das Mikroskopobjektiv ist durch eine Zugfeder gehalten, so daß ein steter Kontakt dieser

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zweiten Kontaktfläche mit der Rückseite des Mikro- gung eine translatorische Bewegung ausführt, und ein skopobjektives gewährleistet ist Federelement ergibt Der Ausdruck Zylinder ist in die-Die beschriebene umständliche Prozedur der manuel- ser Beschreibung und diesen Ansprüchen im mathemalen Rändelverstellung bewirkt über die Kippbewegung tischen Sinne zu verstehen und umfaßt alle Hohlkörper, des L-förmigen Hebelarmes die translatorisihe Hubbe- 5 die von zwei parallelen Ebenen und einer Zylinderfläche wegung des Mikroskopobjektives, um diese um gering- mit geschlossener Leitlinie begrenzt werden. Unter eifügige Beträge zu verstellen. Diese Anordnung ist nicht ner Zylinderfläche ist dabei eine von einer geraden Linie nur umständlich, sondern auch einer Abnützung unter- erzeugte Fläche zu verstehen, die entsteht, wenn sich die worfen, insbesondere bei den Kontaktflächen, jedoch Gerade längs einer vorgegebenen Kurve und stets parauch bei der Lagerung des ersten Hebelarmes. Darüber io a!lel zu sich selbst im Raum fortbewegt Desgleichen soll hinaus ist die Einstellung nicht besonders genau, so daß unter Ringteil nicht nur ein kreisförmiges geschlossenes häufig eine Nachstellung erforderlich ist Teil, sondern auch irgendein anderes, im wesentlichen

Aus Hoffmann-Gatzmanga, Einführung in die Eie- geschlossenes Teil verstanden sein,

triebsmeßtechnik, VEB-Verlag Technik Berlin, 1972, Beispielsweise ergibt sich durch die unsymmetrische

Seiten 250 bis 251, insbesondere Bild 3.101, ist ein Kap- 15 Anordnung von zwei Kreuzverbindungen zwischen ei-

selfedermanometer bekannt bei dem an eine axiale nem unteren Ringteil und der Halterung innerhalb des

Bohrung einer Meßdose die zu messende Luft zugeführt einstückigen Hebelgetriebes ein Drehpunkt um eine un-

wird, wogegen die andere Dosenachse beweglich gela- sichtbare Achse innerhalb des Hebelgetriebes,

ger c ist Die axiale Bewegung der Dose wird auf ein mit Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

einem Zeiger in einem Winkel verbundenem Kippglied 20 Zeichnung dargestellt Es zeigt

übertragen, das an einem mit einem Montageteil starr F i g. 1 den Längsschnitt durch ein Hebelgetriebe geverbundenen Kipplager drehbar gelagert ist Das Ende maß einem ersten Ausführungsbeispiel,
dieses Kippgliedes ist als Zeiger für ein Anzeigeinstm- F i g. 2 den Längsschnitt des in F i g. 1 dargestellten ment ausgebildet Ein derartiges Manometer hat die Ausführungsbeispieles, um 90° gedreht,
oben angeführten technischen Nachteile. 25 Fig. 3 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel

Aus der DE-AS 10 71 961 ist eine Vorrichtung zur gemäß F i g. 1 und F i g. 2,

Messung sehr kleiner Meßwege bekannt die einstüclüg F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausfüh-

aus Ausfräsungen oder Ausstanzungen eines Blockes rungsbeispiel,

entstanden ist. Diese Vorrichtung dient der Übertra- F i g. 5 den Längsschnitt des in F i g. 4 dargestellten

gung sehr kleiner Meßbewegungen über einen elasti- 30 Ausführungsbeispieles um 90° gedreht,

sehen Hebel. F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel in perspekti-

Aus Richter-v. Voss, Bauelemente der Feinmechanik, vischer Darstellung, das gegenüber dem Ausführungs-Technik-Verlag, Berlin, 1949, Seite 335, sind Federring- beispiel gemäß Fig.4 und 5 geringfügig abgeändert kupplungen und Membrankupplungen bekannt Hierbei wurde,

wird eine Kupplung beispielsweise zwischen einer star- 35 F i g. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel in perspektivi-

ren Welle und einem Endstück, beispielsweise einem scher Darstellung, das im wesentlichen rechteckigen

Werkzeug, dadurch bewirkt daß man das Endstück an Querschnitt aufweist

der Membran befestigt um dadurch eine gewisse Bewe- Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte erste Ausfüh-

gung dieses Endstücks, beispielsweise des Werkzeuges, rungsbeispiel eines Hebelgetriebes weist eine Halte-

zu erreichen. 40 rung 1 für ein translatorisch verschiebbares Teil wie ein

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hebel- Objektiv, ein Kippglied 2 und ein Montageteil 3 auf. Am

getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so Montageteil 3 kann das Hebelgetriebe beispielsweise an

auszubilden, daß eine völlig verschleißfreie Umsetzung einer Halterung befestigt werden. Drückt man an die

von Kippbewegungen in translatorische Bewegungen Kante A des zylinderförmig ausgebildeten Hebelgetrie-

bei gleichzeitiger Verbesserung der Einstellgenauigkeit 45 bes, so wird das Kippglied 2 um eine innere, einstückig

erzielt wird. mit dem Hebelgetriebe ausgebildete Achse im Bereich

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merk- des oberen Endes einer Koppelstange 4 gekippt Die

male des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weite- Koppelstange 4 zwischen dem oberen Ringteil in Form

re Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteren- eines Kippgliedes 2 und dem unteren Ringteil 3 in Form

Sprüchen dargestellt. 50 des Montageteiles bewirkt zusammen mit zwei sich ge-

Durch den Gegenstand der Erfindung können weiter- genüberliegenden Federelementen 9 und 9' (nicht ge-

hin die Vielzahl von bisher erforderlichen Teilen entfal- zeigt) eine translatorische Bewegung der Federelemen-

len, außer der Rändelschraube mit dem Schraubenge- te 9,9' und der damit verbundenen Halterung 1. Drückt

winde ist nur ein einziges Stück erforderlich. Es entfällt man dagegen von oben auf die Kante B des oberen

dabei das Hebelgestänge, eine Reibungskontaktfläche, 55 Ringteiles 2, so führt die Halterung mit den Federele-

eine Drehlagerung sowie mindestens eine Zugfederein- menten 9, 9' eine translatorische Bewegung nach oben

richtung. aus. Entfernt man den Druck wieder, so nimmt das aus

Das Teil ist erheblich kleiner als bisherige Teile. Das federndem Material bestehende Hebelgetriebe unver-

Teil kann beispielsweise als einfaches Kunststoff-Spritz- züglich die exakte Ausgangslage ein.

gußteil hergestellt werden. 60 Diesen Effekt kann mart beispielsweise dazu verwen-

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, in einem den, das Montageteil 3 starr mit einem Gerät wie einem

zylindrischen Teil, sei es in einer einzigen Mantelfläche, Mikroskop zu verbinden, an der Halterung 1 ein Objek-

oder in zwei radiale in einem Abstand angeordneten tiv zu befestigen und an der Kante A oder B die Spitze

Mantelflächen, derartige Aussparungen anzubringen, einer Feineinstellschraube angreifen zu lassen. Durch

daß sich gleichzeitig ein Kippglied, an das beispielsweise 65 die Verstellung dieser Schraube kann man in bequemer

die Kontaktfläche des Schraubengestänges der Rän· Weise und sehr genau eine Feineinstellung des Objekti-

delschraube angreift, eine Halterung, beispielsweise für ves in translatorische Richtung bewirken. Da das ganze

ein Objektiv, die in Abhängigkeit von der Kippbewe- Hebelgetriebe einstückig ausgebildet ist, entfallen somit

jegliche Verschleißteile wie Lager, Kontaktfedern und Kontaktflächen etc.

Der Grundaufbau besteht lediglich aus in gezielter Weise in der Wandung eines Zylinders angeordneten Aussparungen, wobei die Halterung 1 selbst in Form eines sich ins Zylinderinnere erstreckenden Ringteiles ausgebildet ist. So ist das obere, als Kippglied dienende Ringteil 2 mit einem unteren, als Montageteil dienenden Ringteil 3 über sich unter einem Winkel von 180° gegenüberliegende Koppelstangen 4 und 4' miteinander verbunden. Andererseits besteht zusätzlich eine Verbindung des oberen Ringteiles 2 mit der Halterung über zwei Verbindungsstege. Diese Verbindungsstege sind vorzugsweise kreuzförmig ausgebildet, um eine ausreichend feste, jedoch federnde Verbindung zu gewährleisten. Die zwei Verbindungsstege liegen sich jedoch nicht symmetrisch gegenüber, sondern sind auf der gleichen Hälfte des Zylinderhalbkreises zwischen den zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden Koppelstangen angeordnet Erst auf diese Weise entsteht ein Kippmoment um eine Achse, die im Bereich der Koppelstangen mit dem oberen Ringteil ausgebildet ist Die kreuzförmigen Verbindungsstege sind mit 5 und 5' bezeichnet, während die symmetrisch sich gegenüberliegenden Koppelstangen mit 4 und 4' bezeichnet sind.

Zwischen Halterung 1 und unterem Ringteil 3 sind Federelemente vorgesehen, die ebenfalls für die Wirkung des Hebelgetriebes unabdingbar sind. Diese Federelemente erhält man beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und F i g. 2 durch geeignet angeordnete Aussparungen 6 bis 6'", 7 bis 7'". 8 bis 8'". Das eine Ende 10 bzw. 10' (nicht gezeigt) der so erhaltenen Federelemente 9 und 9' (nicht gezeigt) ist im Bereich der Koppelstangen 4,4' mit dem unteren Ringteil 3, das andere Ende mit der Halterung 1 verbunden.

Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2 sind sämtliche Teile durch Aussparungen innerhalb einer einzigen kreiszylindrischen Zylindermantelfläche gebildet, wobei sich die Halterung 1 als Ringteil nach innen erstreckt, von den sich gegenüberliegenden Koppelstangen 4, 4' jedoch durch entsprechende Ausnehmungen 15 getrennt ist, siehe dazu F i g. 3. Die Federeiemente sind so ausgebildet, daß je ein stabiler Steg 11,11' vom unteren Ringteil 3 ausgeht und sich mit einem freien Ende nach oben erstreckt je ein weiterer stabiler Steg 12 und 12' erstreckt sich — gegenüber den ersten stabilen Stegen 11, 11' in bezug auf die Zylinderachse um 90° versetzt — von der Halterung 1 mit einem freien Ende nach unten. Die so entstandenen Stege 11,11', 12, 12' sind lediglich durch mehrere, vorzugsweise zwei in derselben Ebene angeordnete Querstege 13 bis 13'", 14 bis 14'" miteinander verbunden. Der als Kippglied ausgebildete obere Ringteil 2 ist mit dem als Montageteil ausgebildeten unteren Ringteil 3 lediglich über schmale federnde Brücken 16,16' und 17,17' verbunden. Dies ist notwendig, um ein Kippen um eine im oberen Ringteil angeordnete Querachse, also eine zur Zylinderachse senkrecht stehende Achse, zu bewirken.

In den F i g. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt das sich vom Ausführungsbeispiel gemaß F i g. 1 bis 3 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die hier gezeigten Koppelstangen 34, 34' in einer eigenen äußeren Mantelfläche angeordnet und mit dem oberen Ringtei! 32 sowie dem unteren Ringteil 33 durch schmale federnde Brücken 46,46' und 47,47' verbunden sind. Diese Brücken müssen sehr schmal und federnd sein, um ein leichtes Kippen um eine Querachse im oberen, als Kippglied ausgebildeten Ringteil 32 zu ermöglichen. Zwischen den sich gegenüberliegenden Koppelstangen 34, 34' und einer zweiten inneren Zylindermantelfläche ist ein Spalt 45 bzw. 45' angeordnet. In dieser inneren Mantelfläche sind alle Teile in analoger Weise, wenn auch, wie aus der Zeichnung ersichtlich, in geringfügig anderer konstruktiver Form, ausgebildet. So sind auch hier die Koppelstangen 34, 34', erste stabile Stege 41, 41', weitere stabile Stege 42, 42' und mehrere, vorzugsweise je zwei in derselben Ebene angeordnete Querstege 43 bis 43'", 44 bis 44'" in der gleichen Weise wie anhand der F i g. 1 — 3 beschrieben, angeordnet. Auf ganz ähnliche Weise entstehen dadurch Federelemente 39 bzw. 39'. Ein weiterer Unterschied besteht in der Ausbildung der ebenfalls kreuzförmigen Verbindungsstege 35 und 35'. Dies hat jedoch im wesentlichen fertische Oründe.

F i g. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Darstellung. Hier ist die Halterung mit 51 bezeichnet. Sie weist ein oberes, als Kippglied dienendes Ringteil 52, ein unteres, als Montageteil dienendes Ringteil 53 sowie Koppelstangen 54, 54' und Verbindungsstege 55,55' auf. Man erhält durch entsprechende Aussparungen60,6O',61,61 zwei Federelemente 59,59', deren eines Ende über scheibenförmige Ringe mit quer zur Achse des Hebelgetriebes ausgerichteten Flächen, die mit 62-62'" und 63-63'" bezeichnet sind, mit dem unteren Ringteil 53 verbunden ist, während das andere Ende der Federelemente mit der Halterung 51 verbunden ist. Die im wesentlichen massiven Ringteile zwischen den einzelnen Aussparungen 60, 60' und 61, 6Γ sind mit 64 und 64' bezeichnet. Das obere Teil dieser stabilen Ringteile 64,64' weist mit dem oberen Ringteil 52 verbundene, sich gegenüberliegende Koppelstangen 54, 54' auf, welche durch Aussparungen der Halterung 51 hindurchgehen.

Fig.7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen quadratischen zylindrischen Querschnitt aufweist Hier ist das obere, als Kippglied wirkende Ringteil mit 72, das untere, als Montageteil wirkende Ringteil mit 73, die Halterung mit 71 bezeichnet, während zwischen oberem Ringteil 72 und unterem Ringteil 73 über schmale federnde Enden zwei Koppelstangen 74, 74' vorgesehen sind, die sich an den Breitseiten gegenüberstehen. Ebenfalls an den Breitseiten stehen sich Verbindungsstege 75,75' gegenüber, die elastisch ausgebildet sind und das obere Ringteil und die benachbarte Kante der Halterung 71 miteinander verbinden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Hebelgetriebe, mit einem Kippglied, einem mit dem Kippglied federnd an einem Drehlager verbundenen Montageteil, und einer mit dem Montageteil federnd und derart verbundenen Halterung für ein translatorisch verschiebbares Teil, daß eine Drehbewegung des Kippgliedes um das Drehlager eine entsprechende gleichachsige Verschiebung der Halterung des Teiles zum Montageteil zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet,