DE2415186C3 - Kreuztisch für Manipulationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreuztisch für Manipulationen innerhalb eines von der Umgebung hermetisch abgeschlossenen Raumes. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Kreuztisch zum Einsatz in korrodierenden Medien, in inerten Gasen bei niedrigen Gasdrücken, oei extrem hohen oder tiefen Temperaturen und bei radioaktiver Strahlung.

An Versuchsanlagen, Meßgeräten und Fertigungsvorrichtungen, die unter von den ge :ohnten Umweltbedingungen stark abweichenden nichtatmosphärischen Betriebsbedingungen arbeiten, müssen oftmals streng reproduzierbare Lageveränderungen von Systemteilen oder Proben vorgenommen werden. Hierzu benötigt man einen Kreuztisch, der praktisch ohne Lagerspiel und reibungsfrei arbeitet. Er muß z. B. zur Erzielung eines Ultrahochvakuums bis etwa 500° C ausheizbar und bei solchen Temperaturen voll betriebsfähig sein.

Es ist bekannt, daß für Lageveränderungen von Teilen sogenannte Kreuztische verwendet werden. Bei nichtatmosphärischen Betriebsbedingungen müssen die Lagerungen so gestaltet werden, daß die Reibung stets in erträglichen Grenzen bleibt. Dies muß auch bei extremen Betriebszuständen gewährleistet sein, wobei vorausgesetzt werden darf, daß die Bewegungsvorgänge im Bereich der Grenzreibung ablaufen. Hier versagt die Gleitlagertechnik vielfach, da die Schmierstoffe den Anforderungen nicht mehr gerecht werden. (H. E. Pittroff: Konstruktion 24, 1972, Heft 1.2, S. 467-672). Bei der Anwendung von Festschmierstoffen muß eine ausreichende Haftfähigkeit des Festschmierstoff-Filmes auf dem Untergrund vorhanden sein, d. h. der Festschmierstoff-Film hoher Dichte muß fest und dauerhaft auf der Oberfläche haften. (F. Wunsch: MM Industriejournal 77, 1971, Heft 40, S. 877-879). Auch bei den im Grenzreibungsbereich vorteilhaften Wälzlagern muß in vielen Fällen auf Sonderwerkstoffe zurückgegriffen werden. Als Beispiel sei hierfür die Kombination Aluminiumoxid-Kugeln in Hartmetall-Laufbahnen angeführt

(H. E. Hintermann, H. Gass, LRT 16, 1970, Nr. 11, 12 und H. E. Hintermann, H. Gass, Schweizer Archiv angewandter Wissenschaft Techn. 36, 1970, Nr. 6, S. 189-193).

Die bekannten Lagerarten an Kreuztischen sind für Präzisionsverstellungen bei nichtatmosphärischen Betriebsbedingungen nur bedingt geeignet, da sich nach längerem Betrieb zumindest ein Lagerspiel einstellt, das die Reproduzierbarkeit der Einstellung wesentlich herabsetzt. Besonders dann, wenn auf Grund von Reinheitsforderungen jegliche Schmiermittel ausgeschlossen werden müssen, steigt häufig die Lagerreibung nach kurzer Betriebsdauer so stark an, daß eine Bewegung unmöglich wird. Der in aggressiven Medien unvermeidbare Korrosionseffekt zerstört wertvolle Sonderkonstruktionsteile, die nur mit erheblichem Aufwand ausgetauscht werden können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen ausheizbaren Präzisionskreuztisch für Anwendüngen unter nichtatmosphärischen Bedingungen und in aggressiven Medien lagerfrei zu gestalten, um dadurch eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer und eine strenge Reproduzierbarkeit der Einstellungen zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei einem Kreuztisch der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kreuztisch über seitlich auslenkbare Blattfedern an einer in der Trennwand angeordneten dichten Schiebedurchführung befestigt ist (Verschiebung in jr-Richtung) und daß in der Trennwand eine weitere dichte Schiebedurchführung rechtwinklig zur ersten Schiebedurchführung angeordnet ist, mittels der der Tisch in y-Richtung verschoben werden kann. Dichte Schiebedurchführungen und die Parallelis führung mittels Blattfedern sind zwar an sich bereits bekannt (US-PS 3742772 bzw. VDI-Zeitschrift, Band 83 vom 11. November 1939, Seite 1194, Bild 29), jedoch ist aus diesem Stand der Technik keine Anregung für die Kombination dieser Merkmale zu entnehmen, die es ermöglicht, eine lagerfreie Verschiebung des Kreuztisches in senkircht aufeinanderstellenden Richtungen vorzunehmen. Durch das Fehlen von Lagern treten keinerlei Verschleißerscheinungen auf; außerdem ist ein Ausheizen des an einer Blattfederführung gelagerten, durch Schiebedurchführungen positionierbaren Tisches jederzeit möglich. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rückstellkraft der Blattfedern mittels einer zusätzlichen Zug- oder Druckfeder verstärkt ist.

Zur Vermeidung eines Festsinterns der Schiebedurchführung an dem Tisch ist es vorteilhaft, wenn die Schiebedurchführung für die Verschiebung in y-Richtung an ihrem freien Ende mittels einer Keramikrolle an dem Tisch anliegt.

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Kreuztisches bietet gegenüber konventionellen Ausführungen, wie sie beispielsweise im Gesamtkatalog der Firma Varian GmbH oder im Gesamtkatalog der Firma Vacuum

μ Generators GmbH beschrieben sind, ganz erhebliche Vorteile, wie eine Reihe von Langzeitversuchen unter extremen Bedingungen eindeutig gezeigt hat.

Folgende hervorragende Eigenschaften sind besonders zu erwähnen:

einfache, robuste Bauweise ohne Verwendung teurer oder schwer bearbeitbarer Materialien; leichte Zerlegbarkeit, die eine gute Reinigungsmöglichkeit mit sich bringt;

keine Verunreinigung anderer Bauelemente oder Proben, bedingt durch das Entfallen jeglicher Art von Schmierstoffen;
gute Ausheizbarkeit bei leichter Entgasung, geeignet für Langzeitbetrieb. Dieser Kreuztisch ist erheblich billiger herzustellen als andere Konstruktionen, die diese besonderen Eigenschaften nicht aufweisen.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammen- ι« hang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Die Zeichnung zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht enes erfindungsgemäßen Kreuztisches.

Ein Befestigungsblock 4 wird über eine Schiebedurchführung la in A^--Richtung bewegt. Der starr mit dieser Schiebedurchführung la verbundene Befestigungsblock 4 gibt die x-Bewegung über Blattfedern 3 unverändert an einen Schlitten- oder Kreuztisch 2 und eine darauf befestigte Probe 6 weiter. Die Verstellung des Tisches 2 in ^-Richtung erfolgt durch seitliches Aufbringen einer Druckkraft über eine zweite Schiebedurchführung Ib, deren Ende gabelartig ausgebildet ist und eine Keramikrolle 8 aufnimmt. Die Rückführung in y-Richtung geschieht entweder durch die Blattfedern 3 direkt, oder deren Rückstellkraft wird mittels einer separaten Rückholfeder 5 verstärkt. Somit kann durch eine feststehende Sonde 7 jeder Bereich der Probe zeitlich nacheinander untersucht werden.

Zum besseren Verständnis ist noch ein Anwendungsbeispiel beschrieben:

Der Kreuztisch ist in einem speziell ausgelegten Emissionsmikroskop eingesetzt. In dem Emissionsmikroskop werden verschiedenartige Werkstoffkombinationen als thermisch emittierendes Elektrodenmaterial bei hoher Betriebstemperatur unter nichtatmosphärischen Betriebsbedingungen untersucht. Auf die übliche Langzeitglühung zur Reinigung und Entgasung der Werkstoffe im Ultrahochvakuum folgen Messungen in aggressiver Gas- und Metalldampfatmosphäre.

Der Kreuztisch ist hierbei neben einer laufenden extremen Temperaturwechselbeanspruchung Erosions- und Korrosionseffekten ausgesetzt.

An Hand des Schirmbildes wird der Kreuztisch so verfahren, daß für die Messung interessante homogene Mikrobereiche nacheinander mit einem kleinen Meßauffänger zur Deckung kommen. Dies geschieht stets wiederkehrend bei den verschiedensten vorgegebenen Betriebsbedingungen, die sich in fast allen Einzelbereichen anders auswirken. Bei niedrigen Betriebstemperaturen entfällt die optische Kontrollmöglichkeit, d. h. die interessierenden Mikrobereiche werden allein mit dem Kreuztisch re^: oduzierbar angefahren. Bei hohen Vergrößerunger, nimmt der für die Bildschärfe optimale Abstand zwischen Objekt und Werkstoff sehr kleine Werte an, die zumindest bei hoher Betriebstemperatur häufig zu optimieren sind. Wesentlich für die Güte der Abbildung ist ferner das Ausrichten der optischen Achse auf die Objektoberfläche, insbesondere das Beibehalten der Achsenrichtung trotz der durch die temperaturbedingte Längenausdehnung des Werkstoffes erforderlich gewordenen Höhenkorrekturen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kreuztisch für Manipulationen innerhalb eines von der Umgebung hermetisch abgeschlossenen Raumes, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuztisch (2) über seitlich auslenkbare Blattfedern (3) an einer in der Trennwand angeordneten dichten Schiebedurchführung (lö) befestigt ist (Verschiebung in Jt-Richtung) und daß in der Trennwand eine weitere dichte Schiebedurchführung (Ib) rechtwinklig zur ersten Schiebedurchführung (la) angeordnet ist, mittels der der Tisch (2) in .y-Richtung verschoben werden kann.

2. Kreuztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft der Blattfedern (3) mittels einer zusätzlichen Zug- oder Dnickfeder (5) verstärkt ist.

3. Kreuztisch nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebedurchführung (Ib) für die Verschiebung in y-Richtung in ihrem freien Ende mittels einer Keramikroüe (8) an dem Tisch (2) anliegt.