DE2440088B2

DE2440088B2 - Tisch mit Feineinstellung

Info

Publication number: DE2440088B2
Application number: DE2440088A
Authority: DE
Inventors: Mitsuyoshi Sayama Saitama Nagashima (Japan)
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1973-08-27
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1979-03-22
Also published as: JPS5045662A; GB1454919A; DE2440088C3; US3935486A; JPS553679B2; DE2440088A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tisch mit Feineinstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der insbesondere für eine Belichtungsvorrichtung zum Drucken von IC-Mustern gecigne' 'st.

Ein bekannter Tisch verwendet Kugeln oder Rollen, die zwischen benachbarten Gleitflächen angeordnet sind (US-Patentschrift 37 44 902). Bei diesem bekannten Tisch ist es wegen der mechanischen Reibung schwierig, einen hochempfindlichen und geringen Vorschub auszuführen.

Es sind auch Tische bekannt, die ohne Berührung und mechanische Reibungsteile arbeiten (DE-OS 22 18 16·;).

Des weiteren ist ein Kreuztisch zur genauen Positionierung von Gegenständen bekannt (DE-OS 22 26 911), der gerade Blattfedern verwendet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tisch mit Feineinstellung zu schaffen, der in einer gewünschten Richtung in einer Ebene ohne mechanische Reibung und ohne toten Gang verschoben werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Tisches nach der Erfindung,

Fig.2 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei der bewegbare Tisch zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen ist,

Fig.3 ein Schnitt längs der Linie JII-III der Fig,2, der den bewegbaren Tisch zeigt,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer gebogenen Blattfeder, die in den Fig. 1,2 und 3 gezeigt ist,

F i g. 5 und 6 perspektivische Ansichten von jeweils zwei abgeänderten gebogenen Blattfedern,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht der in F i g. 6 gezeigten gebogenen Blattfeder zum Halten des bewegbaren Tisches über einer Grundplatte,

F i g. 8 eine Aufsicht auf Elektromagnete, die gegenüberliegend an zwei benachbarten Seiten eines Tisches nach der Erfindung angeordnet sind,
Fig.9 ein Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig.8 und

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Strom-Verschiebungs-Kennlinie des Tisches nach der Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnen 101 eine Grundplatt-; 102 vier

ίο Pfosten, die an ihren jeweiligen unteren Enden an der Grundplatte 101 befestigt sind, 103 vier gebogene Blattfedern und 104 einen bewegbaren Tisch, der mit den vier Pfosten 102 mittels der vier gebogenen Blattfedern 103 verbunden ist. Bei der vorliegenden

r5 Ausführungsform ist die gebogene Blattfeder 103 ringförmig. Diese gebogenen Blattfedern 103 sind in ihrer Breite senkrecht zum bewegbaren Tisch 104 angeordnet, wie in F i g. 1 gezeigt ist, so daß die Masse des bewegbaren Tisches 104 durch die vier gebogenen Blattfedern 103 gestützt wird, so daß der bewegbare Tisch 104 nicht mit irgendeinem mechanischen Gleitstück versehen ist. 105 bezeichnet zwei U-förmige Elektromagnete, von denen jeder zwei Schenkel aufweist, die jeder der benachbarten Seiten des bewegbaren Tisches 104 gegenüberliegen, und 106 ist eine Spule, die um deren gemeinsamen Kern gewickelt ist. Wenn eine oder beide dieser Spulen 106 erregt ist (sind), kann der bewegbare Tisch 104 ohne Berührung verschoben werden.

JO In den F i g. 2 und 3 ist eine weitere Ausführungsform der Tischvorrichtung mit Feineinstellung nach der Erfindung gezeigt. 1 bezeichnet eine gebogene Blattfeder, wobei vier solche Federn an Stellen angeordnet sind, die voneinander um 90° im Abstand angeordnet

J5 sind. Eine Seite jeder gebogenen Blattfeder 1 ist zwischen einem Federhalteteil 2 und einer Gegenplatte 3 eingesetzt und daran mittels Schrauben 4 befestigt. Wie in F i g. 3 gezeigt ist, ist der Federhalteteil 2 an der Montageplatte 6 mittels Schrauben 5 befestigt.

In Fig.3 bezeichnet 7 eine Grundplatte, an der die Montageplatte 6 mittels einer Schraube 9 befestigt ist, die durch eine Buchse 8 reicht, die zwischen die Grundplatte 7 und die Montageplatte 6 eingesetzt ist.

10 bezeichnet einen bewegbaren Tisch, der an einem Tischhalteteil 13 mittels Schrauben 14 befestigt ist. Die Tischhalteplatte 13 liegt dem Federhalteteil 2 gegen über und dient dazu, die gegenüberliegende Seite der gebogenen Blattfeder 1 zu halten, die zwischen den Tischhalteteil 13 und eine Gegenplatte 12 eingesetzt ist und zwischen diesen Teilen mittels Schrauben Il befestigt ist. Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform wird der Mittelteil des bewegbaren Tisches 10 uurch die Tischhalteteile 13 gehalten und die Federhalteteile 2 sind unter dem Außenumfangsteil des bewegbaren Tisches 10 angeordnet. Alternativ können die Federhalteteile 2 unter dem Mittelteil des bewegbaren Tisches 10 angeordnet sein und der Außenumfangsleil des Tisches 10 kann durch den Tischhalteteil 13 gehalten sein.

15 bezeichnet einen Dämpfungsteil, der an den

Tischhalteteilen 13 mittels Schrauben 16 befestigt ist

und in eine Dämpfungsflüssigkeit 18 in einem Behälter 17 eintaucht, der an der Grundplatte 7 angebracht ist.

Der Behälter 17 ist an seiner Unterseite mit einem Loch versehen, durch das sich die Schraube 9 erstreckt. Ein zwischen dem Loch und der Schraube 9 gebildeter Spalt ist hermetisch mittels einer (nicht dargestellten) Packung abgedichtet, um zu verhindern, daß die

Dämpfungsflüssigkeit 18 durch den Spalt aus dem Behälter 17 abfließt

In F i g. 4 ist die gebogene Blattfeder 1 gezeigt, die an ihrer einen Seite an den Federhalteteilen 2 und deren Gegenplatte 3 mittels Schrauben 4 und an ihrer gegenüberliegenden Seite an dem Tischhalteteil 13 und dessen Gegenplatte 12 mittels Schrauben 11 befestigt ist. Die in Fig.4 gezeigte gebogene Blattfeder 1 ist im wesentlichen ringförmig.

In Fig.5 ist eine gebogene Blattfeder 1 gezeigt, die kreisförmig ist und an deren diametral gegenüberliegenden Stellen jeweils ein Federhalteteil 2 und ein Tischhalteteil 13 mittels Stiften 19 befestigt ist, wobei ein Ende jedes Stiftes 19 an der gebogenen Blattfeder 1 befestigt ist und ein freies Ende des Stiftes sich durch die Teile 2 und 13 erstreckt und darin verstemmt ist.

Bei den obigen Ausführungsformen ist die gebogene Blattfeder 1 endlos. Alternativ kann die gebogene Blattfeder 1 aus zwei U-förmigen Hälften zusammengesetzt sein, die einander mit Spalten dazwischen gegenüberliegen, und diese gepenübcrliegenden Endbereiche können jeweils zwischen dem Fed-rhalteteil 2 und dessen Gegenplatte 3 und zwischen dem Halteteil 13 für den bewegbaren Tisch und dessen Gegenplatte 12 liegen und daran mittels Schrauben 4 und 11 befestigt sein, wie in F i g. 6 gezeigt ist. Wie in F i g. 7 gezeigt ist, ist der Federhalteteil 2 an der Montageplatte 6 mittels Schrauben 5 befestigt und der Tischhalteteil 13 ist an dem bewegbaren Tisch 10 mittels Schrauben 14 befestigt.

In den F i g. 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform der Tischvorrichtung nach der Erfindung gezeigt.

In F i g. 8 bezeichnet 20 einen Elektromagnet, der aus einem E-förmigen Eisenkern 21 mit drei Schenkeln 21a, 216 und 21 cund einer um den Eisenkern 21 gewickelten Spule 22 besteht. Die beiden Elektromagnete 20 sind voneinander im Abstand von 90° angeordnet und jeweils den beiden benachbarten Seiten des bewegbaren Tisches 10 gegenüber angeordnet.

23 bezei'hnet Eisenstücke, die an denjenigen Teilen des bewegbaren Tisches 10 und des Dämpfungsteils 15 befestigt sind, die den Schenkeln 21a, 21 b und 21c des E-förmigen Eisenkerns 21 jeweils mittels Schrauben 24 gegenüberliegen, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Der bewegbare Tisch 10 und der Dämpfungsteil 15 bestehen jeweils aus nichimugnetischem Mav;rial.

25 und 26 bezeichnen Spulen, die jeweils um die Schenkel 21a und 21cdes Eisenkerns 21 gewickelt sind. Diese Spulen 25 und 26 werden erregt, wenn sich der bewegbare Tisch 10 in finer Ebene geringfügig drehen soll. Die Spulen 25 und 26 müssen um die Schenkel 21a und 21c derart gewickell sein, daß die magnetische Kraft, die in dem Elektromagneten 20 erzeugt wird, wenn die Spulen 25 und 26 erregt werden, der magnetischen Kraft hinzugefügt wird, die in dem Elektromagneten 20 erzeugt wird, wenn die Spule 22 erregt wird.

Bei dieser Ausführungsform wird der bewegbare Tisch 10 elektromagnetisch angetrieben. Der bewegbare Tisch 10 kann auch durch Strömungsmitteldruck, wie einen Luftdüsenstrom u. dgl. ohne Berührung angetrieben werden.

Wie vorstehend festgestellt worden ist, ist die Tischvorrichtung nach der Erfindung in der Lage, den bewegbaren Tisch 10 unter dem Gleichgewicht der Federkräfte der vier gebogenen Blattfedern 1 im Stillstand zu halten. Der bewegbare Tisch 10 wird durch vertikale Ebenen parallel zu der Breiienrichtung der gebogenen Blattfeder 1 gehalten und als Ergebnis ist es schwierig, den bewegbaren Tisch 10 durch eine äußere Kraft zu verschieben, die auf ihn in Längsrichtung ausgeübt wird, wie durch den Pfeil A in Fi g. 3 gezeigt ist. Jedoch ist es leicht, den bewegbaren Tisch 10 durch eine äußere Kraft zu verschieben, die auf ihn in Querrichtung ausgeübt wird, die durch den Pfeil B in Fig.3 gezeigt ist. Im letzteren Fall ist es möglich, den bewegbaren Tisch 10 wirksam in der Richtung B zu verschieben, längs der die äußere Kraft auf den bewegbaren Tisch 10 einwirkt. Das bedeutet, daß die Magnetkraft des Elektromagneten 20 bewirkt, daß der bewegbare Tisch 10 in dessen Ebene in allen Richtungen von Λ'und Y, der resultierenden Richtung von X und Y u. dgl. verschoben wird.

Fi g. 10 zeigt eine graphische Ds „teilung der Strom-Verschiebungs Kennlinie dcrTischvcrrchtung nach der Erfindung, wobei der zwischen dem Elektromagneten 20 und dem Eisenstück 23 gebildete Spalt (mm) als Parameter dient.

Wit* aus Fig. 10 ersichtlich ist, ist die Verschiebung des bewegbaren Tisches 10 proportional dem durch die Spule 22 des Elektromagneten 20 fließenden Strom. Zusätzlich ist es möglich, den bewegbaren Tisch /0 proportional zu dem durch die Spul" 22 des Elektro-

jo magneten 20 fließenden Strom genau zu verschieben. Im Falle der Verschiebung des bewegbaren Tisches 10 wirken ein konstanter Reibungswiderstand, z. B. eine geringe Innenreibung der gebogenen Blattfeder 1, eine Reibung zwischen der Dämpfungsflüssigkeit 18 und dem

J5 darin eingesetzten Dämpfungsteil 15 u.dgl. auf den bewegbaren Tisch 10, jedoch ist dieser Reibungswiderstand konstant und hat keinen Einfluß aui die Verschiebung des bewegbaren Tisches 10.

Der bewegbare Tisch 10 gemäß der Erfindung ergibt ein Schwingungssystern, das durch die gebogenen Bhttfedern 1 erregt und durch die Dämpfungsflüssigkeit 18 gedämpft wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Dämpfungsflüssigkeit 18 ein Silikonöl mit einer Viskosität von 100 bis 300 Centistokes. Der Dämpfungsteil 15 dient dazu, die Schwingungen des bewegbaren Tisches 10 wesentlich zu dämpfen Diejenigen Abschnitte des Dämpfungsteils 15, die nicht zum Halten der gebogenen Blattfedern 1 verwendet werden, können zum Zwecke der Vergrößerung der Fläche des Dämpfungsteils 15 offen gemacht werden, so daß der Dämpfungseffekt weiter ansteigt.

Wie vorstehend festgestellt worden ist, schafft die Erfindung eine Tischvorrichtung mit Feineinstellung, die nicht einer Reibung und Abnutzung ausgesetzt ist, die keinen toten Ganpbereich aufweist, die eii.e lange Zeit ohne das Erfordernis von lästiger, periodischen Inspektionen arbeiten kann und die einen bewegbaren Tisch in einem minimalen Umfang von Άοοοο mm ir einem stabilen Zui .and verschieben kann.

bo Zusätzlich braucht die Vorrichtung nach der Erfindung nicht die Bearbeitungspräzision für die X-Y-Kchsen aufweisen, die mit einer bekannten Tir,chvorrichtung verbunden ist, und des weiteren ist die Vorrichtung im Aufbau einfach und billiger.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tisch mit Feineinstellung, der eine Grundplatte, einen bewegbaren Tisch, mehrere Federn zum Halten des bewegbaren Tisches über der Grundplatte und Einrichtungen zum Antreiben des bewegbaren Tisches enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn ringförmig gebogene Blattfedern sind, die in ihrer Breitenrichtung senkrecht zu dem bewegbaren Tisch angeordnet sind, daß die Einrichtungen zum Antreiben des bewegbaren Tisches elektromagnetische Einrichtungen ohne Berührung und ohne mechanische Reibungsteile sind und daß der bewegbare Tisch über einen Tischhalteteil mit einem Dämpferteil verbunden ist, der in eine Dämpferflüssigkeit in einem Behälter eingetaucht ist, so daß der bewegbare Tisch in jeder Richtung in einer horizontalen Ebene ohne freie Schwingung geringfügig verschiebbar ist.

2. Tisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft die elektromagnetischen Antriebseinrichtungen aus mehreren Elektromagneten bestehen, von denen wenigstens einer einen E-Magnetkern und wenigstens zwei Spulen aufweist, wobei der Strom durch die Spulen so steuerbar ist, daß eine geradlinige Bewegung und Drehung des bewegbaren Tisches ausgeführt wird.