DE4418711C2

DE4418711C2 - Precision actuator

Info

Publication number: DE4418711C2
Application number: DE19944418711
Authority: DE
Inventors: Claus Dr Dietrich; Joerg Dr Kiesewetter; Dietmar Runge; Reinhard Dr Welsch
Original assignee: Karl Suss Dresden GmbH
Current assignee: Karl Suss Dresden GmbH
Priority date: 1994-05-28
Filing date: 1994-05-28
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 2014-05-29
Also published as: DE4418711A1

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.The invention relates to a precision setting device a precisely adjustable mechanical actuator, in particular one of a micrometer screw, for actuating a hy draulic pressure element which via a hydraulic line is connected to a hydraulic actuator.

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.It is a precision actuator of the type mentioned Kind known that uses a micrometer screw. It is a hydraulic cylinder mechanically with the nut thread of the Micrometer screw connected and the spindle is with a provided thorn-like piston that dips into the cylinder. To the outside, the piston is through between the piston and the sealing ring arranged in the cylinder.

Auf der anderen Seite ist der Zylinder über einen Schlauch mit einer Druckdose, die als Stellantrieb dient, verbunden.On the other hand, the cylinder is connected with a hose a pressure cell, which serves as an actuator.

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.When the micrometer screw is turned, the piston becomes more or Immerse yourself less strongly in the cylinder while doing more or less hydraulic fluid from the cylinder pressure is balanced with the Pressure cell instead, the membrane of which depends on the position the micrometer screw bulges outwards. The mechanical movement supply of the membrane is then ge for an adjustment movement uses.

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.The design of the pressure-geometric relationships of the Kol ben, the cylinder and the pressure cell allow a very great reduction of the movements of the micrometer screw, so that the smallest paths are exact thanks to this precision setting device are adjustable. The disadvantage here, however, is that the col ben to perform both an axial and a radial movement lead, which on the one hand puts a lot of strain on the seal and on the other hand a particle entry and exit does not is to avoid. Leaks, compressibility and a ver pushing the working points are the result.

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.GB 21 86 706 A shows a micromanipulator a piston is moved with the help of a set screw and in which the movement of the piston via a pressure medium and a Hose line is transferred to a second piston.

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.This device shows due to the necessary piston movement the disadvantage that particle entry and exit do not prevent can be changed. The disadvantages already described, ins a shifting of the working points in particular can result his. So that the micromanipulator described is not as Precision device can be used.

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.Furthermore, from DE-PS 7 16 038 a device for hydraulic impulse transmission, in which one on one rotatably mounted lever an actuator is provided, which in attacks a first distance to its pivot point. To the Hydraulic pressure is at a second distance element, which is connected to a hy draulic actuator is connected. The hydraulic Pressure element is designed as a membrane piston with which one Impulse transmission can be caused by the hydraulic line can. A precision setting device loads with these However, do not realize funds.

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.It is now an object of the invention to provide a precision setting to create furnishings with the smallest travel ranges precise be transferred and at the game-related errors be avoided.

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.The object is achieved in that an in a pivotally mounted lever is provided, that the lever with the mechanical actuator under Spring preload is connected that this against the mechanical actuator is pressed, the actuator in attacks a first distance to the pivot point and that the hy Draulic pressure element designed as a hydraulic pressure can is, the mechanically movable membrane in a second Ab stood at the pivot point with the lever under spring preload Connection is established.

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.This solution ensures that the hydraulic system remains closed, which causes sealing problems and Ma material entries and discharges can be avoided. Through the levers order can be a necessary reduction ratio very much can be easily adjusted.

Je nach Verwendungszweck können selbstverständlich auch andere Stellglieder, wie beispielsweise Schrittmotoren, eingesetzt werden.Depending on the intended use, others can of course also be used Actuators, such as stepper motors, are used will.

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.It is also useful to provide a stop that serves to limit the movement of the membrane. Through one of the like stop is avoided that the membrane remain a de undergoes deformation or destruction if the ver movements exceed an excess.

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.It is also advantageous to provide a spring which biases the membrane so that it is away from the stop is pressed. This can always be a defined starting point be created and the path of movement of the membrane becomes clear limited between two end positions.

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.In a particularly favorable embodiment of the invention a housing is provided in which the nut thread of the microme screw, the fulcrum of the lever, a contact point of the The spring and the pressure cell are attached. This housing serves on the one hand the inclusion of these elements and on the other hand the Interaction between these elements.

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.It is useful that in the housing an outside closable cavity is provided in which the lever that Spring and the pressure cell are arranged and in the least the spindle of the micrometer screw protrudes.

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.Such a housing design enables the precision sionsstelleinrichtung towards the outside as a closed component to appear, from which, if necessary, only the microme protrudes.

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 a particularly advantageous embodiment of the invention provided that also as a hydraulic actuator Pressure cell is arranged. This pressure cell is about one Hydraulic hose with radio as hydraulic pressure element tioning pressure cell connected.

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 a particularly favorable embodiment of the invention provided that the second distance was only a fraction of the first distance. This makes a reduction reali siert, whereby the subset by simple constructive means ratio can be selected.

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 a particularly favorable embodiment of the invention provided that both the point of attack of the mechanical Actuator and that of the hydraulic pressure element with respect to the fulcrum on the same side of the lever are arranged.

In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Verhältnis vom ersten zum zweiten Abstand veränderbar ist.In a further advantageous embodiment it is provided that the ratio of the first to the second distance can be changed.

Mit einer derartigen Ausgestaltung wird erreicht, daß das Untersetzungsverhältnis den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden kann, ohne das hydraulische System zu verändern.With such a configuration it is achieved that Reduction ratio adapted to the respective circumstances can be changed without changing the hydraulic system.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Präzisionsstellein richtung.The invention is described below with reference to an embodiment game are explained in more detail. The accompanying drawing shows a section through a precision point according to the invention direction.

In dem Gehäuse 1 ist ein Hohlraum 2 angeordnet. Im Bereich dieses Hohlraumes ist ein Hebel 3 um einen Drehpunkt 4 drehbar gelagert.A cavity 2 is arranged in the housing 1 . In the area of this cavity, a lever 3 is rotatably mounted about a pivot point 4 .

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 the housing, the nut thread 5 of a micrometer screw 6 is pressed. In this nut thread 5 , the spindle 7 of the micrometer screw 6 is screwed. This spindle 7 penetrates into the cavity 2 of the housing 1 and acts there on the lever 3 . Between a contact point 8 in the housing and a contact point 9 , a tension spring 10 is tensioned in the lever, which pulls the lever in the direction of the spindle 7 and thus holds the spindle 7 with the lever 10 in a force-locking connection.

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.At 1/40 of the distance from the point of application of the spindle 7 to the pivot point 4 is the point of application of a pressure can 11 . This pressure cell 11 has a membrane 12 which is provided with a pin 13 . This pin 13 is operatively connected to the lever 3 .

Innerhalb der Druckdose 11 ist ein Anschlag 14 zur Bewegungs begrenzung der Membran 12 vorgesehen.Within the pressure cell 11 , a stop 14 is provided to limit the movement of the membrane 12 .

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.In order to ensure a fluid contact between the pin 13 and the lever 3 , a compression spring 15 is provided inside the pressure cell 11 , which surrounds the stop 14 . This compression spring 15 presses the membrane away from the stop 14 and towards the lever 3 .

Das Innere der Druckdose 11 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einer weiteren Druckdose, die als Stellantrieb dient, mittels eines Hydraulikschlauches verbunden.The interior of the pressure cell 11 is connected in a manner not shown to a further pressure cell, which serves as an actuator, by means of a hydraulic hose.

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.If an adjustment movement is now carried out on the micrometer screw 6 , 1/40 of the path on the pin 13 is effective via the lever ratio and this small adjustment path leads to a deformation of the membrane 12 , as a result of which a change in volume occurs inside the pressure cell 11 . The displaced hydraulic fluid is passed through the hydraulic hose, not shown, to the pressure cell serving as an actuator, in which case the diaphragm bulges as a result of the change in volume and this curvature can be removed as a displacement path to the actuator.

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.It can be seen that by the very large possible sub setting of the adjustment paths of the micrometer screw smallest Ver travel can be realized and transferred, with Feh can largely be avoided.

BezugszeichenlisteReference list

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 1 housing
2 cavity
3 levers
4 pivot point
5 nut threads
6 micrometer screw
7 spindle
8 contact point
9 contact point
10 tension spring
11 pressure can
12 membrane
13 pin
14 stop
15 compression spring

Claims

1. Precision adjusting device with a precisely adjustable mechanical actuator, in particular a micrometer screw, for actuating a hydraulic pressure element, which is connected via a hydraulic line to a hydraulic actuator, characterized in that a lever ( 3 ) pivotably mounted in a pivot point ( 4 ) it is provided that the lever ( 3 ) with the mechanical actuator ( 6 ) is connected under spring preload in such a way that it is pressed against the mechanical actuator, the actuator engaging at a first distance from the fulcrum ( 4 ) and that the hydrau lic Pressure element as a hydraulic pressure cell ( 11 ) is formed, the mechanically movable membrane ( 12 ) at a second distance from the fulcrum ( 4 ) with the lever ( 3 ) under spring tension in connection.

2. Precision adjusting device according to claim 1, characterized in that a stop ( 14 ) for limiting the movement of the membrane ( 12 ) is provided.

3. Precision adjusting device according to claim 1 or 2, characterized in that a membrane ( 12 ) from the stop ( 14 ) pushing away membrane spring ( 15 ) is arranged.

4. Precision adjusting device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a housing ( 1 ) is provided in which the nut thread ( 5 ) of the micrometer screw ( 6 ), the pivot point ( 4 ) of the lever ( 3 ), a bearing point ( 8 ) the spring ( 10 ) and the pressure cell ( 11 ) are attached.

5. Precision actuator according to claim 4, characterized in that in the Ge housing ( 1 ) an externally closable cavity ( 2 ) is provided in which the lever ( 3 ), the spring ( 10 ) and the pressure cell ( 11 ) are arranged and in which at least the spindle ( 7 ) of the micrometer screw ( 6 ) protrudes.

6. Precision adjusting device according to one of claims 1 to 5, characterized in that arranged as a hydraulic actuator a pressure cell is.

7. Precision adjusting device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second distance be a fraction of the first distance wearing.

8. Precision adjusting device according to one of claims 1 to 7, characterized in that both the point of application of the mechanical actuator ( 6 ) and that of the hydraulic pressure element ( 11 ) with respect to the pivot point ( 4 ) are arranged on the same side of the lever ( 3 ).

9. Precision adjusting device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Ratio of the first to the second distance is changeable.