DE19805974C1 - Führungssystem für einen Schlitten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Führungssystem für einen Schlitten, der mit zwei Lagerböcken gekuppelt ist, die auf zwei zumindest nahezu parallel zueinander ausgerichteten und in einer Ebene liegenden zylindrischen Führungsstangen laufen.

Anordnungen zur Führung eines Schlittens in einer Ebene sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Wenn auf dem Schütten ein Objekt, wie z. B. ein CCD- Array positioniert werden soll, um mit ihm eine Bildebene abzutasten, dann ist es zweckmäßig, den Schlitten auf zwei zur Abtastrichtung parallel laufenden Stangen zu führen, die dabei eine Ebene definieren, die zur Abtastebene parallel ist. Der Schlitten selbst ist dabei mit Lagerböcken gekuppelt, die auf den Stangen gleiten.

Die feinmechanischen Anforderungen an ein solches System sind sehr hoch, wenn eine sowohl spielfreie als auch leichtgängige Führung des Schlittens in der Ebene gefordert wird. Bei der Montage und Lagerung der Stangen lassen sich Abweichungen von der Parallelität und der Ebene im allgemeinen nicht vermeiden. Aber auch exakt zueinander ausgerichtete Stangen können durch Temperaturschwankungen in ihren Haltelagen zu einer leicht windschiefen Ausrichtung kommen. Toleranzen in der Längsachse und in der Ebene müssen daher durch ein geeignetes Spiel in den Führungselementen der Lagerböcke ausgeglichen werden, wenn die Leichtgängigkeit sichergestellt werden soll.

Wenn allerdings sowohl in der Längsrichtung als auch in der Ebene eine hochgenaue Führung des Schlittens gefordert wird, dann kann ein Spiel in den Führungselementen der Lagerböcke nicht zugelassen werden. Je präziser die Lagerböcke geführt werden, umso schneller führen auch geringste gegenseitige Verwindungen der Führungsstangen zu Schwergängigkeit oder sogar Verklemmungen des Schlittens, die Rückwirkungen auf die Positioniergenauigkeit und den Antriebsmechanismus haben.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Führungssystem zu schaffen, das einerseits die Verwendung hochpräzise geführter Lagerböcke zuläßt und andererseits die Leichtgängigkeit auch bei geringfügigen Verwindungen der Führungsstangen aufrecht erhält.

Diese Aufgabe wird bei einem Führungssystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schlitten mit einem der Lagerböcke starr verbunden ist und auf dem anderen mit einer gabelförmigen Kupplung aufliegt, wobei in eine Bohrung auf der Oberseite dieses Lagerbockes eine Kugel eingelegt ist, die auf der Führungsstange läuft und die Unterseite des Lagerbockes eine Ausfräsung aufweist, die die Führungsstange freilegt und das Gabeloberteil eine innen liegende, senkrecht zur Führungsstange gerichtete Nut aufweist, die auf der Kugel aufliegt und das Gabelunterteil durch ein Federelement gebildet wird, das in der Ausfräsung kraftschlüssig auf der Führungsstange gleitet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es für die Führung eines auf dem Schlitten angeordneten CCD-Abtastsystems vorrangig auf eine exakte Längsführung ankommt. Der Schlitten wird daher mit einem der Lagerböcke starr verbunden, der z. B. über eine vorgespannte, leichtgängige und spielfreie Kugelführung auf einer der Führungsstangen läuft. Diese bestimmt dann die Längsführung. Auch der andere Lagerbock kann mit gleicher Präzision gelagert und geführt werden. Er bestimmt die Führung in der Ebene, wobei über die spezielle gabelförmige Kupplung Unparallelitäten und Maßtoleranzen in der Seiten- und Höhenrichtung spielfrei ausgeglichen werden können. Die Mitnahme des Schlittens über eine Kugel läßt in der Längsbewegung kein Spiel zu, ist aber gegenüber dem Lagerbock schwenkbar und seitenverschiebbar. Durch den gefederten Andruck auf die Kugel entsteht auch in der Höhe kein Spiel. Die Nut im Gabeloberteil ist vorzugsweise eine Prismennut.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Unteransicht des Führungssystems,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Kupplung und

Fig. 3 einen zu Fig. 2 senkrechten Schnitt durch die Kupplung.

Fig. 1 zeigt die beiden Führungsstangen 1 und 2 mit den beiden Lagerböcken 3 und 4. Beide Lagerböcke 3, 4 sind in an sich bekannter Weise mit vorgespannten, leichtgängigen und spielfreien Kugelführungen 5, 6 versehen, die auf den Führungsstangen 1, 2 laufen.

Ein Schlitten 7 ist mit dem Lagerbock 3 fest verbunden. Ein nicht dargestellter Antrieb verschiebt den Schlitten in Pfeilrichtung exakt parallel zur Achse der Führungsstange 1. Diese allein bestimmt die Längsführungsrichtung und Genauigkeit in dieser Richtung.

Fig. 2 zeigt die gabelförmige Kupplung, über die der Schlitten 7 mit dem Lagerbock 4 verbunden ist. Auf der Oberseite des Lagerbocks 4 ist eine Kugel 8 in eine Bohrung 9 eingelegt und läuft auf der Führungsstange 2. Auf der Unterseite ist der Lagerbock 4 soweit ausgefräst, daß die Führungsstange 2 freiliegt.

Der Schlitten 7 weist in dem oberen Gabelteil eine Prismennut 10 auf, in der die Kugel 8 läuft. Das untere Gabelteil wird durch eine Blattfeder 11 gebildet, die federnd an der Führungsstange 2 anliegt und das obere Gabelteil immer auf die Kugel 8 drückt.

In der durch die Führungsstange 1 festgelegten Verschieberichtung des Schlittens 7 hat die Kupplung kein Spiel gegenüber dem Lagerbock 4, da die Kugel 8 einerseits in der Bohrung 9 örtlich fixiert ist und andererseits in der quer zur Verschieberichtung verlaufenden Nut 10 ebenfalls kein Spiel hat. Abweichungen der Führungsstange 2 von der Parallelität zur Führungsstange 1 in der Zeichenebene und Maßtoleranzen im Abstand der Führungsstangen 1, 2 zueinander kann die Kugel 8 jedoch durch Ausweichen in der Nut 10 senkrecht zur Verschieberichtung folgen. Abweichungen von der Parallelität aus der Zeichenebene heraus können durch eine Drehung um den Kugelmittelpunkt ausgeglichen werden. Maßtoleranzen der Führungsbahn 2 in der Höhe kann die Kupplung über eine Drehung des Schlittens 7 um die Führungsstange 1 ebenfalls folgen, wobei wegen des Druckes der Feder 11 eine spielfreie Auflage auf der Kugel 8 erhalten bleibt.

Fig. 3 zeigt die gabelförmige Kupplung nochmals in einer Aufsicht.

Claims (2)

1. Führungssystem für einen Schlitten, der mit zwei Lagerböcken gekuppelt ist, die auf zwei zumindest nahezu parallel zueinander ausgerichteten und in einer Ebene liegenden zylindrischen Führungsstangen laufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (7) mit einem der Lagerböcke (3, 4) starr verbunden ist und auf dem anderen mit einer gabelförmigen Kupplung aufliegt, wobei in eine Bohrung (9) auf der Oberseite dieses Lagerbockes (4) eine Kugel (8) eingelegt ist, die auf der Führungsstange (2) läuft und die Unterseite des Lagerbockes (4) eine Ausfräsung aufweist, die die Führungsstange (2) freilegt und das Gabeloberteil eine innen liegende, senkrecht zur Führungsstange (2) gerichtete Nut (10) aufweist, die auf der Kugel (8) aufliegt und das Gabelunterteil durch ein Federelement (11) gebildet wird, das in der Ausfräsung kraftschlüssig auf der Führungsstange (2) gleitet.

2. Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (10) einen prismenförmigen Querschnitt hat.