SE450598B

SE450598B - Ball joint for shaft mounted head tool

Info

Publication number: SE450598B
Application number: SE8405844A
Authority: SE
Inventors: Jerzy Janczak
Original assignee: Jerzy Janczak
Priority date: 1984-11-20
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1987-07-06
Also published as: SE8405844L; SE8405844D0

Abstract

The ball-joint has an inner spherical portion (1) enclosed by a mating housing (2). This allows free angular movement between components (10,11) coupled respectively to the spherical portion and housing, also their rotation. There are one or more recesses (4,5) in the working surfaces of the portion or housing and in which a pin (7) on the other part fits, limiting relative movement in one or more directions.

Description

450 598' kulleder vid vilka den relativa friheten mellan kula och “ hus temporärt eller permanent kan begränsas i olika av- seenden och vilka kan låsas i önskade lägen. Som exempel härpå kan nämnas rörkopplingar, arbetsorgan hos robotar, universalknutar, midjestyrningar, etc. 450 598 ' ball joints in which the relative freedom between the ball and “ houses may be temporarily or permanently restricted in different views and which can be locked in desired positions. As example these include pipe fittings, working means of robots, universal knots, waist guides, etc.

Huvudändamàlet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en universellt användbar kulled, vilken förutom att kunna tjänstgöra som konventionell kulled även i special- tillämpningar kan fungera som låsbar gångled medgivande vin- kelställning endast i ett eller flera i förväg bestämda plan, under det att den är spärrad mot rotation eller även medger rotation eller så att den enbart medger rotation.The main object of the present invention is to provide a universally usable tilt joint, which in addition to be able to serve as a conventional ball joint even in special applications can act as a lockable hinge allowing winches position only in one or more predetermined planes, while it is locked against rotation or even allowed rotation or so that it only allows rotation.

Ovan nämnda mål uppnås medelst en kulled av det in- ledningsvis angivna slaget, vilken karakteriseras av att kulans eller husets ledyta uppvisar minst två urtagningar eller minst tvâ tappar, att den motstående ledytan uppvisar minst en tapp resp. minst en urtagning som kan bringas sam- verka med först nämnda urtagningar resp. tappar, och att ledens rörelseförmåga vid varje tillfälle är programmerbar på önskat sätt genom val av en urtagning hos den ena ledytan och en tapp hos den andra ledytan för samverkan med varandra.The above-mentioned goal is achieved by means of a ball joint of the conductively indicated kind, which is characterized by that the joint surface of the ball or housing has at least two recesses or at least two pins, that the opposite joint surface has at least one pin resp. at least one recess that can be brought together work with the first mentioned recesses resp. drops, and that the mobility of the joint at any time is programmable in the desired manner by selecting a recess of one joint surface and a pin at the second joint surface for cooperating with each other.

Vid ett utförande uppvisar kulans ledyta minst tvâ i form av hål utförda urtagningar belägen på omkretslinjen för kulans största diameter och uppvisar huset minst en tapp som kan bringas skjuta ut från husets ledyta på om- kretslinjen för denna ytas största diameter för samverkan med valfritt av nämnda hål. Detta utförande medger att kul- leden kan verka som en konventionell gångled och endast med- ge rörelse i ett plan. Lämpligen är nämnda två hål belägna på ett inbördes avstånd motsvarande 900. Härigenom kan man t.ex. genom val av det ena eller andra hålet erhålla en gångled som är rörligi ett av två vinkelräta plan.In one embodiment, the joint surface of the ball has at least two recesses made in the form of holes located on the circumferential line for the largest diameter of the ball and the housing has at least one pin that can be made to protrude from the joint surface of the housing on the circuit line of the largest diameter of this surface for cooperation with any of said holes. This design allows the the joint can act as a conventional hinge and only give movement in a plane. Conveniently, said two holes are located at a mutual distance corresponding to 900. Hereby one can for example by selecting one or the other hole obtain one hinge that is movable in one of two perpendicular planes.

Kulans ledyta kan även uppvisa en urtagning i form av ett i axiell riktning förlöpande, sfäriskt spår avsett ” att samverka med en från huset utskjutande tapp, varvid leden kan arbeta som en konventionell kulled dock utan att medge rotation. Genom att förse ledkulan med ett runtcngående spår kan enellertid även rotation medges. Om spåret löper på avstånd från cnkrets- 459 598 linjen för kulans största diameter erhåller man en led som endast medger rotation utan möjlighet till annan vinkel- ställning.The joint surface of the ball can also have a recess in the shape of a spherical groove extending in the axial direction " to cooperate with a pin projecting from the housing, the joint can work as a conventional tilt joint however without allowing rotation. By providing the articulation ball with a circumferential groove can however, rotation is also allowed. If the track runs at a distance from the circuit 459 598 the line for the largest diameter of the ball, a joint is obtained which only allows rotation without the possibility of other angular position.

Det föredrages vidare att ledkulan är ihålig och öppen vid två motstäende ändar och att de Lill kulan respek- tive huset anslutna organen är rörformade för hildande av en öppen kanalgenomleden. Detta medger att exempelvis hydraul- eller elledningar kan dras helt skyddat genom ett skaft med tillhörande led och fram till ett arbetsverktyg. Leden kan även göras helt tät, varvid den kan användas som rörkoppling.It is further preferred that the ball joint is hollow and open at two opposite ends and that the small ball The members connected to the housing are tubular for healing open channel passage. This allows, for example, hydraulic or power cords can be pulled completely protected through a shaft with associated link and up to a work tool. The member can also made completely tight, whereby it can be used as a pipe coupling.

Huset kan vara försett med ett spännorgan medelst vilket från husets ledyta utskjutande tappar kan bringas i ingrepp med urtagningar i ledkulan. Spännorganet kan därvid även vara inrättat att pressa huset till säkert friktions- ingrepp med ledkulan för att låsa leden i önskad vinkel- ställning.The housing can be provided with a clamping means by means which pins projecting from the hinge surface of the housing can be inserted intervention with recesses in the joint ball. The clamping member can thereby also be arranged to press the housing to a safe friction- engagement with the hinge ball to lock the hinge at the desired angle position.

Alternativt kan huset vara försett med minst en l ett i detta upptaget hål ingängad tapp, vilken kan bringas i ingrepp med urtagningar i ledkulan.Alternatively, the house may be provided with at least one l a pin threaded into this occupied hole, which can be brought in engagement with recesses in the joint ball.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Pig. 1 visar en utföringsform av en kulled enligt uppfinningen före montering.Pig. 1 shows an embodiment of a ball joint according to the invention before assembly.

Fig. 2 illustrerar en användning av en kulled enlig! fig. 1.Fig. 2 illustrates a use of a ball joint according to! Fig. 1.

Fig. 3 är kulleden enligt fig. 1 monterad i ett annat läge än i flg. 2.Fig. 3, the ball joint according to Fig. 1 is mounted in one other mode than in flg. 2.

Kulleden enligt fig. 1 innefattar en inre, ihålig ledkula 1 och ett yttre, ledkulan åtminstone delvis om- slutande, skålformat hus 2. Omkring husets ytteryta kan en spännring 3 monteras. Kulan 1 enligt fig. 1 innefattar ett axiellt riktat spår 4 samt en hålfonnad urtagning 5, vilken är be- lägen på omkretslinjen för kulans största diameter. Fastän detta ej framgår av fig. 1 är kulan dessutom försedd med ytterligare ett mot hålet 5 svarande hål diametralt mittför spåret 4, dvs. på ett avstånd av 900 från det visade hålet 5. Även huset 2 kan vara försett med ett eller flera 450 598 ytterligare hål 6 fördelade runt omkretsen.The ball joint according to Fig. 1 comprises an inner, hollow hinge ball 1 and an outer, hinge ball at least partially closing, bowl-shaped housing 2. Around the outer surface of the housing one can clamping ring 3 is mounted. The ball 1 according to Fig. 1 comprises a axially directed groove 4 and a perforated recess 5, which is positions on the circumferential line for the largest diameter of the ball. Although this is not shown in Fig. 1, the ball is also provided with another hole corresponding to the hole 5 diametrically opposite track 4, i.e. at a distance of 900 from the hole shown 5. The housing 2 can also be provided with one or more 450 598 additional holes 6 distributed around the circumference.

Vid den visade utföringsformen är huset 2 försett med ett genomgående hål 6 för mottagande av en kombinerad led- oeh spärrtapp 7 hos_spännbandet 3. Spännbandet 3 kan åtdragas med hjälp av skruven 8 med utnyttjande av en konventionell skruvmejsel eller medelst manöverarmen 9. I fig. 1 är såväl kulan 1 som huset 2 förbundna med rörformade monteringsorgan 10 resp. 11, vilket medför att man erhåller en fri passage genom leden.In the embodiment shown, the housing 2 is provided with a through hole 6 for receiving a combined guide oeh locking pin 7 of the tensioning strap 3. The tensioning strap 3 can be tightened by means of the screw 8 using a conventional screwdriver or by means of the control arm 9. In Fig. 1 is both the ball 1 as the housing 2 connected to tubular mounting means 10 resp. 11, which means that a free passage is obtained through the trail.

I fig. 2 visas leden enligt fig. 1 använd för mon- tering av en kedjesåg 12 vid ett manöverskaft 13. Kedjesågen har endast visats sehematiskt, då denna ej utgör någon del av uppfinningen och kan utbytas mot annat arbetsredskap som önskas manövrerat medelst ett skaft. Den visade kedjesågen drivs av en hydraulmotor 14 vars hydraulledningar löper skyd- dade i skaftet 13 och genom den ihåliga leden 1. 2. Skaftet 13 och en rörformad del hos ett verktygsfäste 15 är därvid monterade i de rörforamde monteringsorganen 10, 11 hos leden.Fig. 2 shows the joint according to Fig. 1 used for mounting of a chain saw 12 at a control shaft 13. The chain saw has only been shown seematically, as this does not form any part of the invention and can be exchanged for other work tools such as desired to be operated by means of a shaft. It showed the chainsaw driven by a hydraulic motor 14 whose hydraulic lines run protected in the shaft 13 and through the hollow joint 1. 2. The shaft 13 and a tubular part of a tool holder 15 is thereby mounted in the tubular mounting means 10, 11 of the joint.

Enligt fig. 2 har kulan 1 orienterats så i förhål- lande till huset 2 att spännbandets 3 led- och spärrtapp 7 sträcker sig genom husets hål 6 och in i hålet 5 i kulan.According to Fig. 2, the ball 1 has been oriented so in relation to landing to the housing 2 to the tensioning and locking pin 7 of the tensioning belt 3 extends through the hole 6 of the housing and into the hole 5 in the ball.

Detta medför, såsom indikeras medelst pilen i fig. 2, att verktygshållaren 15 blir rörlig i ett plan vinkelrätt mot ledtappen 7 men spärrad för såväl rotation som rörelse i annat plan. lnställbarheten i detta plan kan exempelvis vara bra för att underlätta sågens användning för kapning av träd eller röjningsändamål.This causes, as indicated by the arrow in Fig. 2, that the tool holder 15 becomes movable in a plane perpendicular to the guide pin 7 but blocked for both rotation and movement in another plan. The adjustability of this plan can, for example be good to facilitate the use of the saw for cutting of trees or clearing purposes.

Om sågen däremot skall utnyttjas för stamkvistning kan det vara önskvärt att kunna svänga svärdet i ett plan som bildar rät vinkel med det i fig. 2 antydda planet. Detta kan uppnås genom att efter lösgörande av bandet 3 vrida detta så att tappen 7 hos spännbandet gör ingrepp med ett hål i kulan 1 som ligger 900 förskjutet relativt det visade hålet 5.If, on the other hand, the saw is to be used for trunk pruning it may be desirable to be able to swing the sword in a plane which forms a right angle with the plane indicated in Fig. 2. This can be achieved by twisting after loosening the strap 3 this so that the pin 7 of the tensioning belt engages with one hole in the ball 1 which is 900 offset relative to that shown the hole 5.

I fig. 3 visas ett läge i vilket Lappen 7 samverkar med spåret 4. Härvid blir 'fb :få 450 598 verktygshållaren 15 samtidigt svängbar i två vinkelräta plan och således även i alla mellanliggande plan. Jämfört med en konventionell kulled är den enda begränsningen hos leden enligt fig. 3 att kulan 1 ej är roterbar relativt huset 2.Fig. 3 shows a position in which The patch 7 cooperates with the groove 4. This becomes 'fb :get 450 598 the tool holder 15 can be pivoted simultaneously in two perpendicular planes and thus also in all intermediate planes. Compared to one conventional tilt joint is the only limitation of the joint according to Fig. 3 that the ball 1 is not rotatable relative to the housing 2.

En rotationsmöjlighet eventuellt tillsammans med vinkelställning i ett eller flera plan enligt ovan kan upp- nås genom att kulan förses med ett helt eller delvis runtongående spår. On detta spår lägges på avstånd från omkretslinjen för kulans största diameter medför detta att kulan endast kan vridas relativt huset men att den är läst i alla övriga avseenden.A rotation option possibly together with angular position in one or more planes as above may reached by providing the ball with a fully or partially circumferential groove. On this groove is spaced from the circumferential line of the ball largest diameter, this means that the ball can only be rotated relative to the house but that it is read in all other respects.

Förutom runtomgående spår eller axiella spår enligt fig. 1 kan spåren givetvis även utföras sneda eller exempel- vis skruvlinjeformiga, om så skulle önskas för någon speciell tillämpning. Kulan 1 kan givetvis även förses med önskat antal hål eller spår eller kombination av hål och spår. Även huset kan förses med spärformade öppningar för tappen 7.In addition to circumferential grooves or axial grooves according to Fig. 1, the grooves can of course also be made oblique or exemplary. helical, if desired for someone special application. The ball 1 can of course also be provided with the desired number of holes or grooves or combination of holes and grooves. Also the housing can be provided with lock-shaped openings for the pin 7.

Vidare kan fler än en tapp utnyttjas, varvid om två tappar samtidigt samverkarnæd varsitt häl i kulan kulleden blir helt låst.Furthermore, more than one pin can be used, with two pins at the same time cooperating each heel in the ball the ball joint becomes completely locked.

Förutom en spännring 3 enligt fig. 1 kan gängade ledtappar vara gängförbundna med ett antal i huset 2 anord- nade hâl, varvid vid behov en eller flera tappar skruvas in för samverkan med önskat hål eller spår i kulan. Tapparna kan även monteras och manövreras på andra sätt, som fackman- nen lätt inser. Då antingen huset 2 eller kulan 1 bör vara av fjädrande material för att medge montering av leden, för vilket ändamål huset eller kulan lämpligen är försedd med axiella slitsar, kan leden låsas i önskat läge med hjälp av t.ex. den yttre spännringen eller annat inre spännorgan, som pressar kulans och husets ledytor till friktionsingrepp med varandra. I beroende av materialval och ytfinhet kan detta friktionsingrepp bestämmas enligt önskan.In addition to a clamping ring 3 according to Fig. 1 can be threaded guide pins must be threaded to a number arranged in the housing 2. holes, whereby if necessary one or more pins are screwed in for interaction with the desired hole or groove in the ball. The pins can also be mounted and operated in other ways, such as nen easily realize. Then either the housing 2 or the ball 1 should be of resilient material to allow mounting of the joint, for what purpose the housing or ball is suitably provided with axial slots, the joint can be locked in the desired position using for example the outer clamping ring or other internal clamping means, which presses the ball surfaces and the housing's joint surfaces into frictional engagement together. Depending on the choice of material and surface finish can this frictional action is determined as desired.

Som alternativ till vad som beskrivits ovan kan givetvis kulan 1 vara försedd med en eller flera led-och spärrtappar och huset 2 med motsvarande hål respektive spår.As an alternative to what is described above can of course the ball 1 be provided with one or more joints and locking pins and the housing 2 with corresponding holes respectively track.

En stor fördel med den allsidigt användbara leden 450 598 enligt ovan är att exempelvis hydraul- och elledningar kan ledas skyddade genom leden, vilket ej är möjligt vid kon- ventionella gângleder. Såsom nämnts inledningsvis kan leden även förses med tätningar, så att den kan utnyttjas som rör~ koppling för ett strömmande fluidum. _ En led enligt uppfinningen kan förutom för önskat handverktyg eller som rörkoppling även utnyttjas som en universalled eller en koppling för midjestyrning, varvid frihetsgraderna kan bestämmas enligt önskan. En annan till- lämpning är vid manöverarmar för robotar, då en växling mellan de plan i vilka leden är svängbar kan ske genom fjärr- manövrering av ledtapparnas rörelser för ingrepp med önskade hål respektive spår. Ledtapparnas rörelser kan där- vid även programstyras.A great advantage of the versatile joint 450 598 as above is that for example hydraulic and power lines can are protected through the joint, which is not possible at con- conventional gangways. As mentioned in the introduction, the trail can also provided with seals, so that it can be used as a pipe ~ coupling for a flowing fluid. _ A joint according to the invention can, in addition to the desired hand tools or as a pipe coupling can also be used as a universal joint or a coupling for articulated steering, wherein the degrees of freedom can be determined as desired. Another addition suitability is at control arms for robots, then a shift between the planes in which the joint is pivotable can be maneuvering the movements of the pivot pins for engagement with desired holes and grooves, respectively. The movements of the guide pins can at also program controlled.

Claims

450 598 PATENT CLAIMS

Ball joint comprising an inner hinge ball (1) and an outer, hinge ball at least partially enclosing, cup-shaped housing (2), which hinge within given limits allows any angular position and rotation between two to the ball resp. members (10, 11), characterized in that the joint surface of the ball (1) or the housing (2) has at least two recesses (4; 5) or at least two pins (7), that the opposite joint surface has at least a pin (7) resp. at least one recess (4, 5) that can be made to cooperate with the first-mentioned recesses resp. pins, and that the ability of the joint to move at any time is programmable in the desired manner by selecting a recess of one joint surface and a pin of the other joint surface for interaction with each other.

Ball joint according to claim 1, characterized in that the joint surface of the ball (1) has at least two recesses made in the form of holes (5) located on the circumferential line for the largest diameter of the ball and that the housing (2) has at least one pin (7) which can caused to protrude from the hinge surface of the housing on the circumferential line of the largest diameter of this surface for co-operation with any of said holes (5) -

Ball joint according to claim 2, characterized in that said two holes (5) are located at a mutual distance corresponding to 900.

Ball joint according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the joint surface of the ball (1) has at least one recess made in the form of an axially extending spherical groove (4) and that the housing has at least one pin ( 7), which can be caused to protrude from the hinge surface of the housing for co-operation with said groove (4). Ball joint according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the joint surface of the ball (1) has at least one recess made in the form of a completely or partially circumferential groove and that the housing (2) has at least one pin (7) which can caused to protrude from the hinge surface of the housing for co-operation with said track. 450 598

Ball joint according to Claim 5, characterized in that the groove runs at a distance from the circumferential line of the largest diameter of the ball (1).

Ball joint according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the ball joint (1) is hollow and open at two opposite ends and that the means (10, 11) connected to the ball and the housing (2), respectively, are tubular for forming of an open channel through the joint.

Ball joint according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the housing (2) is provided with a clamping member (3) by means of which pins (7) projecting from the housing surface of the housing can be brought into engagement with recesses ( 4, 5) i led- kulan (1).

Ball joint according to claim 8, characterized in that said clamping means (3) are arranged to be able to press the housing (2) into frictional engagement with the joint ball (1) in order to lock the joint in the desired angular position.

Ball joint according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the housing (2) is provided with at least one pin inserted into a hole (6) accommodated therein, which can be brought into engagement with recesses (4, 5). ) i ledkulan (1). n! 63) -