DE2756183C2

DE2756183C2 - Präzisions-Vorschubtisch

Info

Publication number: DE2756183C2
Application number: DE2756183A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Yokohama Aikawa; Masashi Tokyo Kamiya; Yoshinaga Yokohama Moriwaki; Hirosuke Yokohama Ohshio; Masaharu Terashima; Tameyasu Tokyo Tsukada; Katsunobu Ueda
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1983-06-01
Also published as: DE2756183A1; JPS5912419B2; GB1554089A; US4199996A; JPS5374881A

Description

Die Erfindung betrifft einen Präzisions-Vorschubtisch, bestehend aus einer ersten Präzisions-Vorschubeinrichtung, einem ersten Wandlermechanismus zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle einer ersten Antriebseinrichtung in eine präzise Hin- und Herbewegung einer Führungsstange, einer XY-Vorschubtischanordnung mit einem hydrostatisch gelagerten Y-TiSCh, der mit der Antriebswelle der ersten Antriebseinrichtung und einem hydrostatisch gelagerten A"-Tisch verbunden ist, einer Halterungseinrichtung zur Halterung der AT-Vorschubtischanordnung, und aus einer zweiten Präzisions-Vorschubeinrichtung mit einem zweiten Waadlermechanismus zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle einer zweiten Antriebseinrichtung in eine spielfreie Drehbewegung einer am /f-Tisch angeordneten Welle.

Ein derartiger Präzisions-Vorschubtisch ist aus der US-PS 31 66 361 bekannt Gemäß einer Ausführungsform dieses bekannten Präzisions-Vorschubtisches wird durch ein von einem zentralen Kanal kommenden Druckmittel ein Druckmitteiiagcr zwischen einer Führungsstange und Lagemächen geschaffen. Diese bekannte Konstruktion vermag jedoch nicht zu verhindern, daß an bestimmten Stellen Vibrationen auftreten und übertragen werden und es ist dabei auch unmöglich, die auftretenden Vibrationen in ausreichendem Maße zu dämpfen bzw. zu absorbieren.

Aus der DE-OS 21 51 582 ist eine hydrostatisch gelagerte Welle bekannt, die an ihrem einen Ende eine zylindrische Druckplatte trägt und die in einer die Druckplatte umschließenden Kammer axial verschieb·

so bar und drehbar angeordnet ist Zusätzlich kann dabei die Druckplatte in der Kammer hydrostatisch gelagert sein, Diese bekannte Konstruktion geht dabei von dem Problem aus, eine derartige Einrichtung so auszubilden, daß eine hydrostatisch gelagerte Welle erhalten wird, die im gleichen Lager drehbar und auch axial verschiebbar ist, wobei die Antriebskräfte für Rotation und Translation jedoch voneinander entkoppelt sein sollen.

Bei einer weiteren bekannten Vorschubtischvorrichtung nach der US-PS 36 88 642 ist der Elektromotor des X^Tisches auf dem V-Tisch montiert, so daß seine Schwingungen auf die XY-Vorschubanordnung übertragen werden und infolgedessen das Werkstück mittels dieser Anordnung nicht genau positioniert werden kann.

Weiterhin umfaßt diese bisherige Anordnung im allgemeinen ein Wälzlager, z. B. ein Rollenlager. Die zwischen dem Lager und dem gelagerten Teil auftretenden Reibungskräfte führen daher häufig zu

einem Haftschlupfoderzu thermischer Verformung des Lagers, wodurch eine Zickzaekbewegung der XV-Vorschubanordnung und eine unregelmäßige Zustellung des Werkstücks eingeführt werden. Infolgedessen wird es schwierig, das Werkstück mittels der XY-Vorschuban-Ordnung genau auszurichten.

Es ist auch bereits ein Vorschubtisch (US-PS 36 59 174) vorgeschlagen w-orden, bei dem die Vorschubanordnung aus einem einzigen Tisch besteht, um auf diese Weise di^ Auswirkung der Schwingungen des ι ο Elektromotors auszuschalten. Bei diesen Vorrichtungen werden die X- und y-Leitschlitten durch die entsprechenden Elektromotore geradlinig hin- und herbewegt Die geradlinigen Bewegungen dieser Leitschlitten werden über entsprechende Leitschienen oder -stangen is auf die XY-Vorschubanordnung übertragen. Bei dieser bisherigen Vorrichtung soll die Präzision, mit welcher ein Werkstück ausrichtbar ist, durch Ausschaltung des Einflusses der Schwingungen des Elektromotors verbessert werden. Da jedoch die von der Verwendung eines Wälzlagers herrührende Verformung der Leitstange diese mehr beeinflußt, treten bezüglich der genauen Ausrichtung oder Positionierung eines Werkstücks mittels der XY-Vorschubanordnung dieselben Schwierigkeiten wie vorher auf.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Präzisions-Vorschubtisch der eingangs definierten Art zu schaffen, bei welchem das Auftreten von Haftschlupf und die Verformung eines Lagers unterdrückt werden und die Auswirkung von Schwingungen einer Antriebskraftquelle, wie etwa eines Elektromotors beseitigt werden, so daß eine äußerst präzise Ausrichtung eines Werkstückes gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Vorschubtisches gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig.2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie H-II in F i g. 1,

F i g. 3 eine Teil-Vorderansicht des Hauptabschnitts einer ersten Präzisions-Vorschubeinrichtung,

F i g. 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Längsschnittansicht einer Kupplungseinrichtung,

F i g. 5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Teilansicht eines V-Tisches,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in F i g. 5,

Fig.7 eine Teüseitenansicht einer XY-Vorschub-(tisch)anordnung,

Fig.8 einen Schnitt längs der Linie VIIl-VIII in F i g. 7 und

Fig.9 einen Längsschnitt durch eine gegenüber F i g. 4 abgewandelte Kupplungseinrichtung.

Der in F i g. 1 dargestellte Vorschubtisch 10 mit Merkmalen nach der Erfindung umfaßt eine Basis bzw. einen Sockel 12, eine erste Präzisions-Vorschubeinrichtung 14 zur Umwandlung einer Drehbewegung einer Antriebskraftquelle in eine geradlinige spielfreie bzw. Fein-Bewegung sowie eine XV-VorschutytischJanordnung 18 mit einem X-Aufspanntisch bzw. einem in Richtung der X-Achse verschiebbaren Tisch 15 und einem V-Aufspanntisch bzw. in Richtung der V-Achse verschiebbaren Tisch 16, Letzterer ist durch die erste PräzisionS'Yorschubeinrichtung 14 verschiebbar. Der X-Tisch 15 ist durch eine zweite Präzisions-Vorschubeinrichtung 20 längs einer X-Achse verschiebbar, d. h, senkrecht zur V-Achse, längs welcher der V-Tisch 16 verschiebbar ist Die durch die erste Vorschubeinrichtung 14 bewirkte Verschiebung wird nicht unmittelbar auf den K-Tisch 16 übertragen, vielmehr wird diese geradlinige Bewegung über eine Kupplungseinrichtung 22 indirekt auf den y-Tisch 16 übertragen, um die Einflüsse verschiedener Faktoren, wie Schwingung, Torsionsbewegung und Biegemomente, der ersten Vorschubeinrichtung 14 auszuschalten.

Gemäß F i g. 1 weist die erste Präzisions-Vorschubeinrichtung 14 eine Antriebskraftquelle 24 z. B. in Form eines Servomotors, der mit Hilfe nicht dargestellter Schrauben mit zwischengefügtem Dämpfungsmaterial, wie Gummi, am Sockel 12 befestigt ist sowie einen auf ähnliche Weise am Sockel 12 befestigten, U-förmigen Lagerblock 26 auf. Zwei waagerecht»· l,eitstangen 30,31 sind zwischen zwei einander zugewandten, lotrechten Wandteilen 28, 29 des Lagerblocks 26 befestigt wobei sie zur Gleitführung eines im wesentlichen kreuzförmigen Leit-Schlittens 32 dienen. Eine Antriebsspindel 34 des Servomotors 24 durchsetzt den Mittelteil des kreuzförmigen Schlittens 32, wobei das verlängerte bzw. äußere Ende dieser Antriebsspindel 34 im Wandteil 29 drehbar gelagert ist Diese Antriebsspindel 34 besteht vorzugsweise aus einer Kugel-Schraubspindel, die im Schlitten 32 mittels einer Kugelmutter 36 drehbar gelagert ist Zwei waagerecht angeordnete Führungsstangen 38,39 sind mit dem einen Ende symmetrisch an oberem und unterem Abschnitt der Kugelmutter 36 angebracht und mit ihren anderen Enden durch den Wandteil 29 hindurchgeführt und mit einer Verbindungsplatte 40 (Fig.4) der Kupplungseinrichtung 22 verbunden.

Die am Lagerblock 26 befestigten Leitstangen 30,31 weisen mit hoher Präzision gefertigte Außenflächen auf. Wie aus den Fig.2 und 3 hervorgeht tragen die Leiiitangen 30,31 den Leit-Schlitten 32 berührungsfrei mittels dritter Lager 42, 43 unter Verwendung eines Druckmediums, wie Druckluft Das Druckmedium wird dabei von einer Versorgung 44 aus über eine Verteilerleitung 46 und Düsen 48 in den Spalt zwischen dem Lagerteil und der betreffenden waagerechten Leitstange 30, 31 eingeblasen, um in diesem Spalt eine statische Luftschicht zu bilden. Die Druckmittellager 42, 43 vermögen somit die Leitstangen 30, 31 berührungsfrei zu tragen.

Die Antriebsspindel 34, die, wie erwähnt, die Form einer Kugel-Schraubspindel besitzt, ermöglicht eine präzise geradlinige Bewegung des Leit-Schlittens 32. Der Schlitten 32, der von den Leitstangen 30,31 mittels der Druckmittellagsr 42, 43 berührungsfrei getragen wird, unterliegt weiterhin keinem Haftschlupf und keiner thermischen Verformung aufgrund von Reibungskräften. Bei der Drehbewegung übt die Kugel-Schraubspindel ein-, wenn auch geringe, Torsionsbewegung auf den Schlitten 32 aus. Da dieses Torsionsmoment ungleichmäßig bzw. unausgeglichen ausgeübt wird, ist der Schlitten bestrebt, eine geringfügige, schwingende Verdrehung durchzuführen, die zu einem unregelmäßigen Vorschub oder einem Haftschlupf, d. h. Hängenbleiben eints Wefkstücks in Richtung der V-Achse führen kann.

Die beiden Druckmittellager 42, 43. die gegenüber

der Antriebswelle 34 symmetrisch angeordnet sind, machen letztere ausreichend unempfindlich gegenüber Schwingung, so daß der genannte Nachteil der Kugel-Schraubspindel vollständig vermieden wird und der Schlitten 32 somit in kleinsten Zustellschritten spielfrei und mit hoher Präzision verschoben werden kann. Jede Düse 48 der Druckmittellager 42, 43 besitzt eine sich konisch erweiternde Öffnung zur Herabsetzung der Kraft, mit welcher die Druckluft ausgeblasen wird. ίο

Gemäß F i g. 4 ist das eine Ende einer Verbindungsstange 52 an der Verbindungsplatte 40 der Kupplungseinrichtung 22 befestigt. Am anderen Ende der Verbindungsstange 52 ist ein Flansch 54 angeformt, der an beiden Seiten und an der Umfangsfläche mit hoher Präzision bearbeitet ist und der durch ein Druckmittellager 58 in einem inneren Gehäuse 56 gelagert ist, das seinerseits bewegbar in ein äußeres Gehäuse 60 eingesetzt ist. Das Druckmitteilager 58 umfaßt zwei Schublager 62, 63. welche den Stirnflächen des Flansches 54 zugewandt sind, sowie ein die Umfangsfläche des Flansches 54 umschließendes Radiallager 64. Das innere Gehäuse 56 besteht aus zwei Gehäuseteilen 65, 66. die luftdicht miteinander verbunden sind. Am einen Gehäuseteil 65 ist eine Ausgangs- oder Abtriebswelle 68 angeschraubt. Das äußere Gehäuse 60 besteht aus zwei Gehäuseteilen 70, 71, die luftdicht miteinander verbunden und am Sockel 12 montiert sind. Das äußere Gehäuse 60 enthält zwei Schublager 72, 73, welche den Stirnflächen des inneren Gehäuses 56 zugewandt sind, sowie ein der Umfangsfläche des inneren Gehäuses 56 zugewandtes Radiallager 74. Die Lager 72—74 bilden gemeinsam ein Druckmittellager 76 zur beriihrungsfreien Lagerung des inneren Gehäuses 56. Die gemeinsam das Druckmittellager 58 bildenden Lager 62—64 sind mit mehreren, einander zugewandten Düsen 78 versehen. Ebenso sind die das Druckmittellager 76 bildenden Lager 72—74 mit mehreren, einander zugewandten Düsen 79 versehen. Die Düsen 78, 79 werden jeweils über nicht dargestellte Verteiler- bzw. Speiseleitungen mit Druckluft von der Versorgung 44 aus beschickt. Die aus den Düsen 78, 79 ausgeblasene Druckluft bildet eine statische Luftschicht zur beriihrungsfreien, d. h. »schwimmenden« Lagerung des Flansches 54 der Verbindungsstange 52 und des inneren Gehäuses 56. Außerdem bildet die Druckluft, die durch die Spalten zwischen den Umfangsflächen der Verbindungsstange 52 und der Abtriebswelle 68 einerseits sowie den Gehäusen 56, 60 andererseits zur Außenluft ausströmt, eine zusätzliche statische Luftschicht zur unmiu=ibaren berührungsfreien Lagerung von Verhindungsstange 52 und Ausgangsweile 68. Zudem sind in den Gehäusen 56,60 zahlreiche O-Ringe zur Verhinderung eines Austritts der Druckluft angeordnet.

Wie erwähnt, wird die Verbindungsstange 52 durch das Druckmittellager 58 berührungsfrei getragen. Das das Druckmittellager 58 enthaltende innere Gehäuse 56 ist im feststehenden äußeren Gehäuse 60 in Axialrichtung verschiebbar geführt und außerdem durch das Druckmittellager 76 berührungsfrei gelagert. Die Ausgangswelle 68 ist am inneren Gehäuse 56 befestigt, infolgedessen wird die genaue Verschiebungsbewegung der Verbindungsstange 52 über eine auf beiden Seiten des Flansches 54 gebildete statische Luftschicht ruckfrei und genau auf das innere Gehäuse, nämlich auf die Ausgangsweiie 6» übertragen. Die Ausgangsweiie 68 ist über die Kupplungseinrichtung 22 in Form eines berührungsfrei arbeitenden Doppel-Lagersystems mit den Druckmittellagern 58, 76 indirekt mit der Verbindungsstange 52 verbunden. Infolgedessen werden Schwingungen, Torsionsbewegungen oder Biegemomente, die in der Verbindungsstange 52 entstehen, von den Druckmittellagern 58, 76 absorbiert und somit überhaupt nicht auf die Ausgangswelle 68 übertragen.

Das innere Gehäuse 56 ist unter berührungsfreier Lagerung durch das Druckmittellager 76 in das äußere Gehäuse 60 eingesetzt. Eine durch das Druckmittellager gebildete statische Luftschicht wirkt als Dämpfer zur Gewährleistung einer ruckfreien Verschiebung des inneren Gehäuses 56 bzw. der Ausgangswelle 68. Die Düsen 78, Ti w eisen sich konisch erweiternde öffnungen auf, um die Kraft der ausströmenden Druckluft zu vermindern.

Wie aus F i g. I hervorgeht, wird der V-Tisch 16 der XV-Vorschubanordnung 18 von zwei Tragstangen 82, 83 verschiebbar getragen, die zwischen zwei einander gegenüberstehenden, lotrechten Blöcken 80, 81 verspannt sind. Die beiden Anordnungen zur Führung des V-Tisches 16 mittels der Tragstangen 82, 83 besitzen jeweils denselben Aufbau, so daß im folgenden nur die Trag- bzw. Lageranordnung der Tragstange 83 beschrieben ist.

Wie am besten aus F i g. 5 hervorgeht, ist im V-Tisch 16 ein Ringkanal 84 ausgebildet, von dem in Radialdichtung mehrere Düsen 86 abgehen. Diese Düsen 8« sind einander zugewandt, so daß der K-Tisch 16 durch die Tragstange 83 in vollkommen paralleler Lage dazu geführt wird. An den V-Tisch 16 sind zwei Schlauchleitungen 88 zur Zufuhr von Druckluft in den Ringkanal 84 angeschlossen. Die vom Vorrat 44 über die Schlauchleitungen 88 in den Ringkanal 84 eingeführte Druckluft wird somit über die Düsen 86 gegen die Tragstange 83 ausgeblasen, so daß zwischen der Tragstange 83 und dem V-Tisch 16 eine statische Luftschicht gebildet wird. Der V-Tisch 16 wird durch dieses Druckmittellager berührungsfrei bzw. »schwimmend« getragen. Die statische Luftschicht besitzt in Axialrichtung der Tragstange 83 eine gleichmäßige Dicke, obgleich ihre Dicke in Radiairichtung der Tragstange 83 ungleichmäßig sein kann. Infolgedessen wird der V-Tisch 16 in Axialrichtung genau waagerecht und ohne jede Verkantung geführt.

Der auf der Tragstange 83 berührungsfrei gelagerte V-Tisch 16 nimmt ersichtlicherweise keine konzentrische Lage gegenüber der Tragstange 83 ein. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Kraft, durch welche der V-Tisch 16 in »Schwebe« gehalten wird, durch Faktoren, wie den Druck der Druckluft und die auf den V-Tisch 16 einwirkende Belastung, bestimmt wiH' und daß der untere Teil der statischen Luftschicht, in Radialrichtung der Tragstange 83 gemessen, eine größere Dicke besitzt als ihr oberer Teil. Wenn die statische Luftschicht eine bestimmte Dicke erreicht, wird der V-Tisch 16 im stabilsten Zustand gehalten. Die statische Luftschicht, deren oberer Bereich, in Radialrichtung der Tragstange 83 gemessen, eine geringere Dicke besitzt, gewährleistet eine beträchtliche Stabilität d. h. eine große Steifheit bzw. einen großen Widerstand gegenüber einer Belastung, durch weiche der V-Tisch 16 nach unten gedruckt wird. Da in der Dickenverteilung dieser statischen Luftschicht nur geringe Änderungen auftreten, ist der V-Tisch 16 kaum bestrebt sich in Abwärtsrichtung zu verschieben. Dennoch ist der V-Tisch ίο ursprünglich bestrebt sich konzentrisch rar Tragstange 83 auszurichten. Die statische Luftschicht bietet daher einen geringen Widerstand gegenüber

einer Last, durch welche der V-Tisch 16 nach oben verlagert wird, so daß er leicht nach oben verschiebbar ist.

Da der ein Werkstück tragende X-Tisch 15 auf dem V-Tisch 16 montiert ist, wird auf letzteren ein Biegemoment ausgeübt. Wenn ein Biegemoment M in die in Fig. 5 durch die Pfeile angedeuteten Richtungen wirkt, ist der V-Tisch 16 bestrebt, sich an der rechten Seite nach unten und an der linken Seite nach oben zu verkanten. Da hierbei jedoch die statische Luftschicht aus den genannten Gründen einer an der rechten Seite des V-Tisches 16 in Abwärtsrichtung wirkenden Last oder Belastung einen großen Widerstand entgegensetzt, kann der V-Tisch 16 an der rechten Seite kaum nach unten kippen. Andererseits bietet die statische Luftschicht für eine in Aufwärtsrichtung wirkende Last nur einen geringen Widerstand, so daß der V-Tisch 16 an der linken Seite nach oben gedrückt wird. Infolgedessen gelangt der V-Tisch 16 als Ganzes in eine geneigte bzw. verkantete Lage.

Zur Verhinderung der Verkantung des V-Tisches 16 sind gemäß F i g. 5 zu beiden Seiten des V-Tisches 16 Anschlußstücke 90, 91 angebracht. Da diese Anschlußstücke 90, 91 im waagerechten Schnitt symmetrische Form besitzen, braucht im folgenden nur das Anschlußstück 90 beschrieben zu werden. Gemäß F i g. 6 besteht das Anschlußstück 90 aus einem kreissegmentförmigen Ring. Im untersten Teil der Innenumfangswand des Anschlußstücks 90 ist eine Düsenbohrung 92 vorgesehen, deren oberes Ende stark aufgeweitet ist. Das Anschlußstück 90 vermag den vorgesehenen Zweck gut zu erfüllen, vorausgesetzt, daß es so ausgebik' H ist, daß die über die Düsenbohrung 92 ausstiomende Druckluft eine die Tragstange 83 nach oben zu drücken trachtende Kraft ausübt. Position und Zahl der Düsenbohrungen 92 sowie Form des Anschlußstücks 90 selbst sind keineswegs auf die Ausgestaltung gemäß Fig.6 beschränkt. Die vom Vorrat 44 aus über eine Speiseleitung 94 in das Anschlußstück 90 eingeführte Druckluft wird über die Düsenbohrung 92 gegen die Unterseite der Umfangsfläche der Tragstange 83 ausgeblasen, uin dann über den ausgesparten Abschnitt (des Anschlußstücks 90) auszuströmen und dabei auch längs der Tragstange 83 zu fließen. Da die Tragstange 83 starr an den lotrechten Blöcken 80,81 befestigt ist, wird das Anschlußstück 90 durch die Gegenwirkkraft der die Unterseite der Umfangsfläche der Tragstange 83 beaufschlagenden Druckluftströme nach unten gedrückt. Die Kraft des nach unten gedrückten, linken Anschlußstücks 90, welches die linke Seite des V-Tisches 16 nach unten zu verlagern bestrebt ist, gleicht somit das auf die linke Seite des V-Tisches einwirkende, aufwärts gerichtete Biege- oder Kippmoment aus. Infolgedessen wird der V-Tisch 16 nicht verkantet, selbst wenn das genannte Biegemoment auf seine linke Seite einwirkt Wenn das Biegemoment in die entgegengesetzte Richtung wirkt, wird das an der rechten Seite vorgesehene Anschlußstück nach unten gedrückt, wodurch eine Verkantung oder Schrägstellung des V-Tisches 16 auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, verhindert wird.

Der Präzisionsvorschub des Leit-Schlittens 32 wird somit durch die Ausgangswelle 68 über die Führungsstangen 38,39 bewirkt Eine Kraft zur Hervorbringung des Präzisionsvorschubs des Schlittens 32 wird von der Ausgangswelie 68 über die Fühningsstangen 38, 3S übertragen. Eine Verkantung des V-Tisches 16 der XY-Vorschubanordnung 18 auf den Tragstangen 82,83 wird durch die Wirkung der Anschlußstücke 90, 91 verhindert. Infolgedessen kann ein Werkstück mittels der Anordnung 18 präzise positioniert werden.

Der auf dem V-Tisch 16 verschieblich geführte X-Tisch 15 wird durch die zweite Präzisions-Vorschubeinrichtung 20 positioniert. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist diese zweite Vorschubeinrichtung 20 eine Antriebskraftquelle 100, beispielsweise in Form eines Servo-Motors auf, der mittels einer L-förmigen Anbauplatte 98 am Sockel 12 befestigt ist. Der Abtrieb des Servo-Motors 100 wird mittels einer Antriebswelle 102 zu einem auf dem V-Tisch 16 angeordneten Wandlermechanismus 104 übertragen.

Der Wandlermechanismus 104 besteht aus einer Schneckenradanordnung, die Drehungen in kleinsten Schritten durchzuführen vermag. Eine die genaue bzw. spielfreie Drehung des Wandlermechanismus 104 abnehmende Ausgangswelle 106 ist am einen Ende mit dem X-Tisch 15 verbunden, um diesen auf dem V-Tisch 16 verschieben zu können. Vorzugsweise besteht die Ausgangswelle 106 aus einer Kugel-Schraubspindel zur Gewährleistung eines Präzisionsvorschubs des A^--Tisches 15. Der Wandlermechanismus 104 wird zusammen mit dem V-Tisch 16 in Richtung der eingezeichneten V-Achse verschoben. Die Ausgangswelle 102 ist mit dem Wandlermechanismus 104 über eine Kugelführung 108 verbunden, so daß sie unabhängig von ihrer Positionsänderung die Drehbewegung auf den Wandlermechanismus 104 zu übertragen vermag.

Gemäß den Fi g. 7 und 8 ist der A"-Tisch 15 auf dem V-Tisch 16 mit Hilfe eines Druckmittellagers berührungsfrei bzw. »schwimmend« gelagert. Beide Seiten des V-Tisches 16 sind jeweils mit einer in Richtung der .Y-Achse verlaufenden, langgestreckten Nut versehen, in welcher der X-Tisch 15 geführt ist. Letzterer weist auf beiden Seiten je einen mit Spiel in die Nut 110 eingesetzten Flanschteil 112 auf. Weiterhin ist der X-Tisch 15 mit zwei Paaren von lotrecht verlaufenden Düsenbohrungen 114, von denen nur ein Paar eingezeichnet ist, versehen. In jedem Flanschteil 112 des A"-Tisches 15 sind waagerechte Düsenbohrungen 116 vorgesehen, deren öffnungen 116a den Öffnungen bzw. den Mündungen der Düsen 114 zugewandt sind. Weiterhin weisen die Düsenbohrungen 116 einander zugewandte bzw. gegenüberstehende Öffnungen 1166 auf. Die Mündungen dieser Düsenbohrungen 114, 116 sind jeweils konisch erweitert Die von der Druckluftversorgung 44 über die Düsenbohrungen 114, 116 zugeführte Druckluft wird zwischen A"-Tisch 15 und V-Tisch 16 eingeleitet, so daß sie zwischen diesen beiden Tischen eine statische Luftschicht bildet Durch diese starsche Luftschicht ist der A"-Tisch 15 berührungsfrei auf dem V-Tisch 16 gelagert, so daß er über dem V-Tisch 16 ohne Zickzackbewegung oder Verklemmung verschiebbar ist Die aus einer Präzisionsschraubspindel bestehende Ausgangswelle 106 wird durch den Wandlermechanismus 104 mit Schneckenradanordnung spielfrei in Drehung versetzt Infolgedessen kann der mit dem einen Ende der Ausgangswelle 106 verbundene X-T\sch 15 genauestens positioniert werden. Selbst wenn infolge der Drehung der Ausgangswelle 106 ein Biegemoment entsteht erfahren weder der X-Tisch 15, der mittels des Druckmittellagers berührungsfrei auf dem V-Tisch gelagert ist noch der mit dem vorher beschriebenen Anschlußstücken 90,91 auf beiden Seiten versehene V-Tisch 16 eine Verkantung.

Im folgenden ist anhand von Fig.9 eine andere, gegenüber der Kupplungseinrichtung 22 gemäß F i g. 4

abgewandelte Kupplungseinrichtung beschrieben. Die Kupplungseinrichtung 122 gemäß F i g. 9 besitzt weitgehend den gleichen Aufbau wie diejenige gemäß Fig.4, weshalb in Fig.9 die den Teilen von Fig.4 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind. Bei der Kupplungseinrichtung 122 besitzt der freie Endabschnitt der Verbindungsstange 52 einen vergrößerten Durchmesser. Am Zentrum des erweiterten Abschnitts der Verbindungsstange 52 ist ein Flansch 54 angebracht. Das innere Gehäuse 56 enthält eine Druckmittellageranordnung 58 mit vier Schubbzw. Radiallagern 110, die im wesentlichen T-förmige Düsenbohrungen 78 aufweisen, welche einerseits an der Seitenflächen des Flansches 54 und andererseits an der Umfangsfläche der Verbindungsstange 52 münden. Weiterhin weist die Druckmittellageranordnung 58 ein die Umfangsfläche des Flansches 54 umschließendes Radiallager 64 auf. Bei der Abwandlung gemäß Fig.9 ist das in Fig.4 am äußeren Gehäuse 60 vorgesehene Druckmittellager 76 in das innere Gehäuse 5b einbezogen. Das äußere Gehäuse 60 gemäß Fig. 9 besitzt eine beidseitig offene zylindrische Form. Das Druckmittellager 76 gemäß Fig.9 enthält keine Schublager 72, 73. Die von der Versorgung 44 zugeführte Druckluft tritt über eine Speiseleitung 112 in den Ringraum 114 des inneren Gehäuses 56 ein. Ein Teil der den Ringraum 114 verlassenden Druckluft wird über die Düsenbohrungen 78 der Druckmittellageranordnung 58 an den Seitenflächen des Flansches 54 und an der Umfangsfläche der Verbindungsstange 52 ausgeblasen, um eine statische Luftschicht zu bilden. Ein Teil der Druckluft wird unmittelbar nach der Strömung uucr die Umfangsfläche der Verbindungsstange 52 zur Außenluft entlassen, und zwar über einen Auslaßkanal 117 im Innengehäuse 56 sowie über kleine, radial verlaufende Bohrungen 115 in der Verbindungsstange 52, axial verlaufende Bohrungen 116 und den Auslaßkanal 117. Die Druckluft bildet dabei auch an der Umfangsfläche des Flansches 54 eine statische Luftschicht. Ein Teil der aus dem Ringsum 114 austretenden Druckluft wird über Düsenbohrungen 79 des Druckmittellagers 76 in das äußere Gehäuse 60 ausgeblasen, um zwischen dessen Innenfläche und der Außenfläche des inneren Gehäuses 56 eine statische Luftschicht zu bilden.

Bei der Kupplungseinrichtung 122 gemäß Fig.9 werden somit zwangsläufig statische Luftschichten symmetrisch zu beiden Seiten des Flansches 54 sowie längs der Umfangsfläche der Verbindungsstange 52 gebildet. Infolgedessen besitzt die Druckmittellageranordnung 58 eine größere Steifheit bzw. einen höheren Widerstand gegenüber einer auf die X- und VTische 15 bzw. 16 einwirkenden Last, so daß beispielsweise die Übertragung der Schwingungen der Verbindungsstange 52 auf die Ausgangswelle 68 vollständig verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird die in eine genaue geradlinige Bewegung umgewandelte Drehbewegung eines Servo-Motors für den V-Tisch durch die vorzugsweise mit einem Druckmitteiiager versehene Kupplungseinrichtung indirekt auf den K-Tisch übertragen. Infolgedessen entstehen im K-Tisch keine Verspannungen oder Schwingungen. Außerdem ergibt sich bei den für die Präzisions-Vorschubtisch vorrichtung verwendeten Druckmittellagern keineswegs die bei den bisher verwendeten Lagern zu beobachtende thermische Verformung.

Beim bisherigen Vorschubtisch ergaben sich Schwierigkeiten bezüglich der Gewährleistung einer präzisen Vorschubbewegung unter Begrenzung der waagerechten und lotrechten Versetzungen eines Werkstücks auf weniger als 1 μίτι pro zehn Zentimeter Vorschubweg. Bei der Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung vermag dagegen der X-Tisch ein Werkstück mit einer so hohen Vorschubpräzision zu positionieren, daß die waagerechte und lotrechte Versetzung des Werkstücks auf ±0,25 μίτι bzw. ±0,30 μίτι pro 80 cm Vorschubweg begrenzt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Präzision*-Vorscbubtiscb, bestehend aus einer ersten Präzjsions-Varschubeinriehtung, einem ersten Wandlermechanismus zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle einer ersten Antriebseinrichtung in eine präzise Hin- und Herbewegung einer Führungsstange, einer XY-Vorschubtischanordnung mit einem hydrostatisch gelagerten Y-Tisch, der mit der Antriebswelle der ersten Antriebseinrichtung und einem hydrostatisch gelagerten X-Tisch verbunden ist, einer Halterungseinrichtung zur Halterung der ATK-Vorschubtischanordnung, und aus einer zweiten Präzisions-Vorschubeinrichtung mit einem zweiten Wandlermechanismus zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle einer zweiten Antriebseinrichtung in eine spielfreie Drehbewegung einer am X-Tisch angeordneten Welle, dadurch gekennzeichnet, daß rjie Führungsstange (38, 39) der ersten Präzisions-Vbrschubexnrichtung (14) mit einer Verbindungsstange (52) verbunden ist, deren freies Ende mit einem Flansch (54) versehen ist, daß eine Kupplungseinrichtung (22) vorgesehen ist, um die Hin- und Herbewegung der Führungsstange (38,39) der ersten Präzisions-Vorschubeinrichtung (14) auf den Y-Tisch (16) zu übertrag»*, daß die Kupplungseinrichtung (22) ein inneres Gehäuse (56) umfaßt, welches das erste Druckmittellager (58) aufnimmt, welches um den Flansch der Verbindungsstange (52) so angeordnet ist, daß das Druckmittel die gesamte Fläche des Flansches (54) unter Bildung einer Druckmittellagerschictvt umseMießt, daß weiter ein äußeres Gehäuse (60) mit einem zweiten Druckmittellager (76) vorgesehen ist, ώ rch das das innere Gehäuse (56) in Bewegungsrichtung der Verbindijngsstange (52) bewegbar gehaltert ist, daß das zweite Druckmittellager (76) das innere Gehäuse unter Bildung einer Druckmittellagerschicht um· fangsmäßig umschließt, und daß eine Ausgangswelle (68) an einem Ende an dem inneren bewegbaren Gehäuse (56) befestigt und am anderen Ende mit dem Y-Tisch (16) verbunden ist, so daß der präzise Vorschub des K-Tisches (16) durch die erste Präzisions-Vorschubeinrichtung durchgeführt wird.

2. Vorschubtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Gehäuse (56) einerseits sowie den beiden Stirnseiten und der Umfangsfläche des Flansches (54) andererseits und auch zwischen Umfangsfläche der Verbindungsstange (52) und dem inneren Gehäuse (56) eine Druckmittelschicht gebildet ist, wobei ein Teil des Druckmittels längs der Verbindungsstange (52) nach außen strömt.

3. Vorschubtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Umfangsfläche der beiden Verbindungsstangen (52, 68) jeweils über praktisch dieselbe Länge hinweg eine Druckmittelschicht gebildet ist.

4. Vorschubtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Druckmittellager (58) eine zur Umfangsfläche der Verbindungsstange (52) hin offene Düsenbohrung aufweist.

5. Vorschubtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung für den K-Tisch zwei an den senkrecht zur K-Achse des Tisches stehenden Seiten des V-Tisches angeordnete Anschlußstücke (90) aufweist, die jeweils mit einer

an der Unterseite der Umfangsfläche der Tragstange (83) mündenden Dösenbohrung (92) zum Ausstoßen von Druckmittel gegen djese Umfangsfläche versehen sind.

6, Vorschubtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandlermechanismus der Vorschubeinrichtung mit einem Leitschlitten versehen ist, der eine Kugelmutter (36) zur drehbaren Lagerung der Abtriebsspindel (14) aufweist, und daß die gradlinig verschiebbare Einrichtung der ersten Präzisions-Vorschubeinrichtung eine an den Führungsstangen (38, 39) angebrachte Verbindungsplatte (40) sowie zwei Leitstangen (30, 31) aufweist.