DD263569A1

DD263569A1 - Schwingungsisolationssystem

Info

Publication number: DD263569A1
Application number: DD30657887A
Authority: DD
Inventors: Ellen Jahn; Guenter Kunze
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1987-09-02
Publication date: 1989-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsisolationssystem fuer hochgenaue Messgeraete. Durch eine Aufhaengung eines Tisches an Federpaketen in einem Rahmengestell werden Eigenfrequenzen unter 2 Hz in allen Koordinaten erreicht und die Eigenfrequenz in horizontaler Richtung unter der in vertikaler Richtung gehalten. Ausserdem ist durch ein integriertes Hubsystem eine definierte horizontale Lage des Tisches realisierbar. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen.

Anwendungsgebiet

Die Erfindung ist anwendbar für die schwingungsisolierte Aufstellung von Meßgeräten, Mikroskopen und anderen feinmechanischen Geräten.

Charakteristik des Standes der Technik

Für die Schwingungsisolierung von hochgenauen Meßgeräten gibt es verschiedenartige Lösungen, wobei anspruchsvolle Geräte zumeist luftgelagert sind. Diese Art der Schwingungsisolierung ist steuerungstechnisch äußerst kompliziert und damit störanfällig. Neue rein mechanische Lösungen unter Verwendung von Schraubenfedern wurden u. a. auf der Tagung Festkörpermechnik (Dynamik und Getriebetechnik) vom 3. bis 6.September 1985 in Dresden vorgestellt (s.Tagungsmaterial Bd. C, XLV111/21).

In der US-PS 3 595 503 wird ein'Schwingtisch vorgestellt, bei dem die Isolierung durch Zugfedern unter einem variablen Neigungswinke! eingehangen werden können.

Nachteilig bei den beschriebenen Lösungen ist die schwierige Anpassng an unterschiedliche Geräte, die nur über die Variation der Federvorspannung möglich ist und demzufolge stark eingeschränkt ist, um nicht die Wirkung der Isolation zu beeinträchtigen.

Verwendet man zur Aufhängung eines Gerätetisches vier Zugfedern, so führt dies unter der Prämisser, daß die obere Aufhängung der Federn nicht über der Tischeben liegt aus Gründen der ungehinderten Zugänglichkeit, zu großen Federlängen.

Dies wirkt sich ungünstig auf die Vermeidung von Kippschwingungen aus, da hierfür die Forderung besteht, daß der Schwerpunkt des Systems — Tisch und Gerät — mit dem Federungsmittelpunkt zusammenfällt. Außerdem ist man bei der Verwendung von nur vier Federn stark eingeschränkt bezüglich der vielseitigen Anwendbarkeit des Schwingungsisolationssystems für unterschiedliche Geräte mit unterschiedlichen Masen und Schwerpunktlagen.

Die Einhaltung einer definierten Übergabeposition ist bei allen angeführten Isolationssystem nicht gegeben.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung eines einfach aufgebauten, universell einsetzbaren und kostengünstigen Schwingungsisolationstisches, der durch geringen Umrüstaufwand für eine Vielzahl unterschiedlicher feinmechanischer Geräte einsetzbar ist und durch die Realisierung einer definierten Übergabeposition in automatisierten Fertigungslinien einsetzbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es₍für den oben angegebenen algemeinen Verwendungszweck ein Schwingungsisolationssystem zu realisieren, daß in x-, y- und z-Richtung des Koordinatensystems eine Systemfrequenz - 2Hz besitzt, wobei die Eigenfrequenz in horizontaler Richtung stets unter der vertikalen Richtung liegt und daß das Meßgerät außerhalb der Schwingungsisolierung in eine definierte Position gebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Schwingungsisolationssystem für einen Tisch eines hochgenauen Meßsystems, wobei der T^;sch mittels Schraubenfedern und Dämpfungsgliedern in einem Rahmengestell aufgehängt ist orfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem oberen inneren Rand des oben offenen Rahmengestells mindestens drei regelmäßig vertikale Federpakete hängen, die jeweils aus mindestens zwei vertikal eingespannten Schraubenfedern bestehen und daß an den unteren Enden der Federpakete randseitig der Tisch befestigt ist, an dessen Unterseitet eine horizontal verschiebbare, auswechselbare Zusatzmasse angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß der Tisch in senkrechter Richtung im Rahmengestell geführt ist und mittels Hubsystem gegen Anschläge am Rahmengestell verschiebbar ist. Von dem zu entwickelnden Schwingungsisolationssystem wird gefordert, in allen 3 Richtungen, x, y und ζ des Koordinatensystems eine Systemeigenfrequenz = 2 Hz zu erzielen. Dies läßt sich am günstigsten durch das Aufhängen einer Tischplatte in Zugfedern realisieren, wobei in senkrechter (z-)Richtung die Gesamtsteife der Zugfedern in Abhängigkeit von der Systemmasse bestimmend für die Eigenfrequenz ist., während sich das System in horizontaler (x- u. y-)Richtung annähernd als physikalisches Pendel verhält.

Bei einer derartigen Anordnung wird gewährleistet, daß die Eigenfrequenz in horizontaler Richtung stets unter der in vertikaler Richtung liegen.

Die Erfindung besteht in einer Tischaufhängung an Federpaketen, die jeweils aus mindestens zwei, vorteilhaft sind vier, gemeinsam gehalteten Zugfedern bestehen.

Der Vorteil gegenüber einzelnen Federn besteht darin, daß in jedem Fall wesentlich geringere Federlängen bei gleicher Federsteifigkeit benötigt werden und der Federungsmittelpunkt dadurch in der Nähe des Gesamtschwerpunktes der aufgehängten Massen liegt. Dadurch werden Kippschwingungen minimiert.

Die Anzahl der Federn in den Federpaketen und die der Federpaket^ selbst, mindestens 3, richtet sich nach der geforderten Federsteife, der mindert notwendigen Federlänge bei Belastungsmaximum und der an den Federpaketen hängenden Masse und Form. Die Federpakete, die in einem System zur Anwendung kommen, lassen sich außerhalb des Systems untereinander abgleichen und justieren. Bei der Änderung der hängenden Masse lassen sich diese Federpakete leicht demontieren und durch andere entsprechend dimensionierte, ersetzen bzw. die Federspannung gezielt verändern. Durch die Justierung der Zusatzmasse wird der Schwerpunkt des hängenden Gesamtsystems in die Höhe des Federungsmittelpunktes und symmetrisch zu den Federaufhängungen gebracht, wodurch Kippschwingungen minimiert werden, wobei der Ort abhängig ist von der Lage des Geräteschwerpunktes und der Anordnung der Federpakete.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Ei,!richtung zur Erzeugung einer definierten Position des Gerätetisches, womit eine definierte Übergabeposition realisiert wird, die unabhängig von den Parametern des Schwingungsisolattonssystems und damit der Ar' sltshöhr des Systems ist. Dadurch ist ein derart schwingungsisoliertes Gerät innerhalb automatisierter

Fertigungslinien betreibbar und z. B. an ein Scheibentransportsystem (handling) anschließbar. Zur Übernahme wird der Tisch

mit dem Hubsystem an die Anschläge gefahren, die die definierte Position repräsentieren. Nach der Übernahme wird das Hubsystem gelöst, der Tisch hängt an der. Federpaketen und unterliegt der Schwingungsisolation.

Vorteilhafterweise werden in die Federpakt.te beliebige Dämpfungsglieder integriert sein, die aber nicht erfindungswesentlich sind. Das erfindungsgemäße Schwingungsisuiai onssystem zeichnet sich durch seinen einfachen Aufbau aus, ist variabel ausbaubar und damit universell einsetzbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Art des erfindungsgemäßen Schwingungsisolationssystems als Teilschnittbild.

Fig. 2 zeigt das Schwingungsisolationssystem nach Fig. 1 als Schnittbild.

An einem äußeren Rahmengestell 1 sind vier Federpakete 3 befestigt. An den Federpaketen 3 hängt ein inneres Tischsystem 2.

Jedes Federpaket 3 besteht aus 4 einzelnen gleichen Zugfedern. Die Gesamtsteife in z-Richtung besteht somit aus sechzehn parallelgeschalteten Federn. Das Rahmengestell 1 enthält Anschläge 8 für das Tischsystem, die eine definierte z-Position des Tisches repräsentieren.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Federpakete 3 über Stellelemente 9 mit dem Tisch verbunden, wodurch eine Variation der Federvorspannung möglich ist.

Im Rahmengestell 1 ist ein Hubsystem integriert. Das Hubsystem besteht aus einer Antriebseinheit 5 beliebigen physikalischen Wirkprinzips, sowie Hebeln 6, die in z-Richtung geführt werden. Der innere Tisch besitzt Mitnehmer 7. Bei Einleitung einer Kraft auf die gelenkig verbundenen Hebel 6 werden diese gegen die Mitnehmer 7 bewegt und heben den Tisch 2 an, bis an die Anschläge 8. Dabei wird gleichzeitig c^:;e Federaufhängung außer Kraft gesetzt.

Beim Lösen der Hubkraft bewegt sich das Tischsystem von den Anschlägen 8 und nimint die Position ein, die durch die Aufhängung vorgegeben ist und ist somit im schwingungsisolierten Zustand. Eine Zusatzmasse 4 ist im Tisch in an sich beliebiger Weise integriert.

Die Zusatzmasse (4) ist in y- und z-Richtung verschiebbar sowie in ihrer Größe leicht variierbar, so daß sie zur Horizontierung des Tischsystems, zur Abstimmung der Eigenfrequenzen in x-, y- und z-Richtung und zur Verlagerung des Gesamtschwerpunktes des Tischsystems in Richtung des Federungsmittelpunktes verwendbar ist.

Claims

1. Schwingungsisolationssystem für einen Tisch eines hochgenauen Meßsystems, wobei der Tisch mittels Schraubenfedern und Dämpfungsgliedern in einem Rahmengestell aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem oberen inneren Rand des oben offenen Rahmengestells (1) mindestens drei regelmäßig verteilte vertikale Federpakete (3) hängen, die jeweils aus mindestens zwei vertikal eingespannten Schraubenfedern bestehen und daß an den unteren Enden der Federpakete (3) randseitig der Tisch (2) befestigt ist, an dessen Unterseite eine horizontal verschiebbare, auswechselbare Zusatzmasse (4) angeordnet ist.

2. Schwingungsisolationssystem nach Anspruch f 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (2) in senkrechter Richtung im Rahmengestell (1) geführt ist und mittels Hubsystem (5) gegen Anschläge (8) am Rahmengestell (1) verschiebbar.