DE4418711C2 - Präzisionsstelleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Präzisionsstelleinrichtung mit einem präzise einstellbarem mechanischen Stellglied, insbeson­ dere einer Mikrometerschraube, zur Betätigung eines hy­ draulischen Druckelementes welches über eine Hydraulikleitung mit einem hydraulischen Stellantrieb verbunden ist.

Es ist eine Präzisionsstelleinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die eine Mikrometerschraube verwendet. Dabei ist ein Hydraulikzylinder mechanisch mit dem Muttergewinde der Mikrometerschraube verbunden und die Spindel ist mit einem dornartigen Kolben versehen, der in den Zylinder eintaucht. Nach außen hin ist der Kolben durch einen zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordneten Dichtungsring abgedichtet.

Auf der anderen Seite ist der Zylinder über einen Schlauch mit einer Druckdose, die als Stellantrieb dient, verbunden.

Bei Drehen der Mikrometerschraube wird der Kolben mehr oder weniger stark in den Zylinder eintauchen und dabei mehr oder weniger stark Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinder verdrän­ gen. Über dem Schlauch findet ein Druckausgleich mit der Druckdose statt, deren Membran sich abhängig von der Stellung der Mikrometerschraube nach außen wölbt. Die mechanische Bewe­ gung der Membran wird sodann für eine Verstellbewegung ge­ nutzt.

Die Gestaltung der druckgeometrischen Verhältnisse des Kol­ bens, des Zylinders und der Druckdose gestatten eine sehr große Untersetzung der Bewegungen der Mikrometerschraube, so daß durch diese Präzisionsstelleinrichtung kleinste Wege exakt einstellbar sind. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß der Kol­ ben sowohl eine axiale als auch eine radiale Bewegung auszu­ führen hat, wodurch die Dichtung einerseits sehr beansprucht wird und andererseits ein Partikelein- und -austrag nicht zu vermeiden ist. Undichtheiten, Kompressibilität und ein Ver­ schieben der Arbeitspunkte sind die Folge.

Aus der GB 21 86 706 A geht ein Mikromanipulator hervor, bei dem mit Hilfe einer Stellschraube ein Kolben bewegt wird und bei dem die Bewegung des Kolbens über ein Druckmittel und eine Schlauchleitung auf einen zweiten Kolben übertragen wird.

Diese Vorrichtung zeigt infolge der notwendigen Kolbenbewegung den Nachteil, daß ein Partikelein- und austrag nicht verhin­ dert werden kann. Die bereits beschriebenen Nachteile, ins­ besondere ein Verschieben der Arbeitspunkte, können die Folge sein. Damit ist der beschriebene Mikromanipulator nicht als Präzisionsstelleinrichtung einsetzbar.

Weiterhin geht aus der DE-PS 7 16 038 eine Einrichtung zur hydraulischen Impulsübertragung hervor, bei der ein an einem drehbar gelagerten Hebel ein Stellglied vorgesehen ist, das in einem ersten Abstand zu dessen Drehpunkt angreift. An dem Hebel liegt in einem zweiten Abstand ein hydraulisches Druck­ element an, welches über eine Hydraulikleitung mit einem hy­ draulischen Stellantrieb verbunden ist. Das hydraulische Druckelement ist als Membrankolben ausgebildet, mit dem eine Impulsübertragung durch die Hydraulikleitung veranlaßt werden kann. Eine Präzisionsstelleinrichtung lädt sich mit diesen Mitteln jedoch nicht realisieren.

Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung, eine Präzisionsstell­ einrichtung zu schaffen, mit der kleinste Stellwege präzise übertragen werden und bei der spielbedingte Fehler vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in einem Drehpunkt schwenkbar gelagerter Hebel vorgesehen ist, daß der Hebel mit dem mechanischen Stellglied derart unter Federvorspannung in Verbindung steht, daß dieser gegen das mechanische Stellglied gedrückt wird, wobei das Stellglied in einem ersten Abstand zum Drehpunkt angreift und daß das hy­ draulische Druckelement als hydraulische Druckdose ausgebildet ist, deren mechanisch bewegbare Membran in einem zweiten Ab­ stand zum Drehpunkt mit dem Hebel unter Federvorspannung in Verbindung steht.

Durch diese Lösung wird gewährleistet, daß das Hydrauliksystem in sich geschlossen bleibt, wodurch Dichtungsprobleme und Ma­ terialein- und -austräge vermieden werden. Durch die Hebelan­ ordnung kann ein notwendiges Untersetzungsverhältnis sehr bequem eingestellt werden.

Je nach Verwendungszweck können selbstverständlich auch andere Stellglieder, wie beispielsweise Schrittmotoren, eingesetzt werden.

Es ist weiterhin zweckmäßig, einen Anschlag vorzusehen, der der Bewegungsbegrenzung der Membran dient. Durch einen der­ artigen Anschlag wird vermieden, daß die Membran eine bleiben­ de Deformation oder eine Zerstörung erfährt, wenn die Ver­ stellbewegungen ein überschüssiges Maß überschreiten.

Weiterhin ist es von Vorteil, eine Feder vorzusehen, welche die Membran derart vorspannt, daß sie von dem Anschlag weg­ gedrückt wird. Damit kann stets eine definierte Ausgangslage geschaffen werden und der Bewegungsweg der Membran wird klar zwischen zwei Endpositionen begrenzt.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Gehäuse vorgesehen, in dem das Muttergewinde der Mikrome­ terschraube, der Drehpunkt des Hebels, ein Anlagepunkt der Feder und die Druckdose befestigt sind. Dieses Gehäuse dient einerseits der Aufnahme dieser Elemente und andererseits der Wirkungsverbindung dieser Elemente untereinander.

Dabei ist es zweckmäßig, daß in dem Gehäuse ein nach außen verschließbarer Hohlraum vorgesehen ist, in dem der Hebel, die Feder und die Druckdose angeordnet sind und in den zumindest die Spindel der Mikrometerschraube ragt.

Eine derartige Gehäusegestaltung ermöglicht es, die Präzi­ sionsstelleinrichtung nach außen hin als geschlossenes Bauteil erscheinen zu lassen, aus der gegebenenfalls nur die Mikrome­ terschraube herausragt.

In einer besonders vorteilhaften Gestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als hydraulischer Stellantrieb ebenfalls eine Druckdose angeordnet ist. Diese Druckdose ist dabei über einen Hydraulikschlauch mit der als hydraulisches Druckelement funk­ tionierenden Druckdose verbunden.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der zweite Abstand nur einen Bruchteil des ersten Abstandes beträgt. Damit wird eine Untersetzung reali­ siert, wobei durch einfache konstruktive Mittel das Unterset­ zungsverhältnis gewählt werden kann.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sowohl der Angriffspunkt des mechanischen Stellgliedes als auch der des hydraulischen Druckelementes bezüglich des Drehpunktes auf der gleichen Seite des Hebels angeordnet sind.

In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Verhältnis vom ersten zum zweiten Abstand veränderbar ist.

Mit einer derartigen Ausgestaltung wird erreicht, daß das Untersetzungsverhältnis den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden kann, ohne das hydraulische System zu verändern.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Präzisionsstellein­ richtung.

In dem Gehäuse 1 ist ein Hohlraum 2 angeordnet. Im Bereich dieses Hohlraumes ist ein Hebel 3 um einen Drehpunkt 4 drehbar gelagert.

In dem Gehäuse ist das Muttergewinde 5 einer Mikrometerschrau­ be 6 eingepreßt. In diesem Muttergewinde 5 ist die Spindel 7 der Mikrometerschraube 6 schraubbar angeordnet. Diese Spindel 7 dringt bis in den Hohlraum 2 des Gehäuses 1 und wirkt dort auf den Hebel 3 ein. Zwischen einem Anlagepunkt 8 im Gehäuse und einem Anlagepunkt 9 ist in dem Hebel eine Zugfeder 10 gespannt, die den Hebel in Richtung zur Spindel 7 zieht und somit die Spindel 7 mit dem Hebel 10 in kraftschlüssiger Ver­ bindung hält.

In 1/40 des Abstand des Angriffspunktes der Spindel 7 von dem Drehpunkt 4 befindet sich der Angriffspunkt einer Druck­ dose 11. Diese Druckdose 11 weist eine Membran 12 auf, die mit einem Stift 13 versehen ist. Dieser Stift 13 steht mit dem Hebel 3 in Wirkungsverbindung.

Innerhalb der Druckdose 11 ist ein Anschlag 14 zur Bewegungs­ begrenzung der Membran 12 vorgesehen.

Zur Gewährleistung einer kraftflüssigen Kontaktierung zwischen dem Stift 13 und dem Hebel 3 ist im Inneren der Druckdose 11 eine Druckfeder 15 vorgesehen, die den Anschlag 14 umringt. Diese Druckfeder 15 drückt die Membran von dem Anschlag 14 weg und in Richtung zum Hebel 3 hin.

Das Innere der Druckdose 11 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einer weiteren Druckdose, die als Stellantrieb dient, mittels eines Hydraulikschlauches verbunden.

Wenn nunmehr eine Verstellbewegung an der Mikrometerschraube 6 vorgenommen wird, so wird über das Hebelverhältnis 1/40 des Weges an dem Stift 13 wirksam und dieser kleine Verstellweg führt zu einer Deformierung der Membran 12, wodurch es im Inneren der Druckdose 11 zu einer Volumenänderung kommt. Die dabei verdrängte Hydraulikflüssigkeit wird über den nicht näher dargestellten Hydraulikschlauch auf die als Stellantrieb dienende Druckdose geleitet, bei der sich sodann die Membran in Folge der Volumenänderung wölbt und diese Wölbung als Ver­ stellweg an den Stellantrieb abgenommen werden kann.

Es wird ersichtlich, daß durch die sehr große mögliche Unter­ setzung der Verstellwege der Mikrometerschraube kleinste Ver­ stellwege realisiert und übertragen werden können, wobei Feh­ ler weitgehend vermieden werden können.

Bezugszeichenliste

 1 Gehäuse
 2 Hohlraum
 3 Hebel
 4 Drehpunkt
 5 Muttergewinde
 6 Mikrometerschraube
 7 Spindel
 8 Anlagepunkt
 9 Anlagepunkt
10 Zugfeder
11 Druckdose
12 Membran
13 Stift
14 Anschlag
15 Druckfeder

Claims (9)

1. Präzisionsstelleinrichtung mit einem präzise einstellbaren mechanischen Stell­ glied, insbesondere einer Mikrometerschraube, zur Betätigung eines hydraulischen Druckelementes, welches über eine Hydraulikleitung mit einem hydraulischen Stellantrieb verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein in einem Drehpunkt (4) schwenkbar gelagerter Hebel (3) vorgesehen ist, daß der Hebel (3) mit dem mechanischen Stellglied (6) derart unter Federvorspannung in Verbindung steht, daß dieser gegen das mechanische Stellglied gedrückt wird, wobei das Stellglied in einem ersten Abstand zum Drehpunkt (4) angreift und daß das hydrau­ lische Druckelement als hydraulische Druckdose (11) ausge­ bildet ist, deren mechanisch bewegbare Membran (12) in einem zweiten Abstand zum Drehpunkt (4) mit dem Hebel (3) unter Federvorspannung in Verbindung steht.

2. Präzisionsstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (14) zur Bewegungsbegrenzung der Membran (12) vorgesehen ist.

3. Präzisionsstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Membran (12) von dem Anschlag (14) wegdrückende Membranfeder (15) angeordnet ist.

4. Präzisionsstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (1) vorgesehen ist in dem das Muttergewinde (5) der Mikrometerschraube (6), der Drehpunkt (4) des Hebels (3), ein Anlagepunkt (8) der Feder (10) und die Druckdose (11) befestigt sind.

5. Präzisionsstelleinrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Ge­ häuse (1) ein nach außen verschließbarer Hohlraum (2) vorgesehen ist, in dem der Hebel (3), die Feder (10) und die Druckdose (11) angeordnet sind und in dem zumindest die Spindel (7) der Mikrometerschraube (6) ragt.

6. Präzisionsstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulischer Stellantrieb eine Druckdose angeordnet ist.

7. Präzisionsstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abstand einen Bruchteil des ersten Abstandes be­ trägt.

8. Präzisionsstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Angriffspunkt des mechanischen Stellgliedes (6) sowie der des hydraulischen Druckelementes (11) bezüglich des Drehpunktes (4) auf der gleichen Seite des Hebels (3) angeordnet sind.

9. Präzisionsstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom ersten zum zweiten Abstand veränderbar ist.