DE2825423A1

DE2825423A1 - Leitspindelvorrichtung

Info

Publication number: DE2825423A1
Application number: DE19782825423
Authority: DE
Inventors: Steven K Harbaugh; Frank R Mitchell
Original assignee: Eocom Corp
Current assignee: CNA Holdings LLC
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1978-06-09
Publication date: 1978-12-21
Also published as: JPS549362A; GB2000246B; SE7806716L; US4131029A; GB2000246A; CA1089676A; NL7806305A; AU3695278A; IT7824405A0; FR2393647A1

Description

PATEN Γ A N V»' Ä L T E

J. RICHTER F. WERDERMANN

DIPL.-ING. DIPL.-ING.

HAMBURG

R. SPLANEMANN dr. B. REIT2NER

DIPL.-ING. DIPL.-CHEM.

MÜNCHEN

2000 HAMBURG

NEUER WALL 1O TEL. (O4O) 34 OO 45 34 OO 56 TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

UNSERE AKTE: IHR ZEICHEN:

5. S.

E. I852-I-78290 Wdm/Wa

PATENTANMELDUNG

PRIOTITÄT:

10. Juni 1977 (US-Anm. Serial No.

BEZEICHNUNG:

Leit spindelvorri chtung

ANMELDER:

EOCOM Corporation, 19 722 Jamboree Boulevard, Irvine, Kalif. (V.St.A.)

ERFINDER:

1. Steven K. Harbaugh, 985 Lamark Lane, Anaheim, Kalif. (V.St.A.)

2. Frank R. Mitchell, 17ol Rollin Street, South Pasadena, Kalif. (V.St.A.)

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Konten: Deutsch« Bank AQ Hamburg (BLZ 20070000) Konto-Nr. 6/10 055 · Postscheckamt Hamburg (BLZ 20010020) Konto-Nr. 262080-201

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lei tspindelvorrichtung mit Leitspindel und Leitspindelmutter zur Verschiebung eines Supports oder Tisches, insbesondere eines optischen Tisches, auf einem tragenden Gestell. Bei früheren Vorrichtungen dieser Art war es notwendig dafür zu sorgen, daß vollkommene Parallel!tnt zwisehen Leitnnindelvorrichtung; und dem zu verschiebenden Teil eingehalten wird. Die Erfüllung dieser Forderung war äußerst schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zurrunde, eine Leitspindelvorrichtung der zur Rede stehenden Art zu schaffen, bei der eine gewisse Fehlausrichtung unschädlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemrtß dadurch gelöst, daß zwischen der Leitsnndelvorrichtunp und dem durch sie zu verschiebenden Teil eine Kardankunnlung vorgesehen ist, welche eine kraftschlüssige Verschiebebewegung auch bei Abweichungen der Ausrichtung der Achse der Leitspindelvorrichtung von der reinen Parallelität mit der Bewegungsrichtung des zu verschiebenden Teiles ermöglicht.

Die Kardankupplung zwischen der Leitspindelvorrichtung und dem zu verschiebenden Teil hat vorzugsweise ein Gehäuse, in dem die Leitspindelmutter befestigt ist. Eine Übertragerplatte bewirkt die übertragung der Verschiebebewegung von der Mutter auf das zu verschiebende Teil. Die übertra-

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gerplatte trägt ein axiales Drucklager. Zwischen der Mutter und dem Drucklager sind zwei ringförmige Druckplatten vorgesehen, von denen die eine mit dem Gehäuse und die andere mit dem Drucklager in Berührung steht und die sich beide mit satt aufeinanderliegenden Druckflächen berühren. Die erste Lagerplatte hat eine konvexe und die zweite eine entsprechend konkave Kugelflache. Dadurch wird eine Schwenkbewegung der Mutter gegenüber der übertragerplatte ermöglicht, Durch eine Pedereinrichtung werden die übertragerplatte und das Gehäuse der Leitspindelmutter nachgiebig gegeneinander gehalten. Außerdem ist e.ine Vorrichtung zum Verhindern der Verdrehung des Gehäuses gegenüber der übertrager? latte vorgesehen. Das Drucklager weist eine Lagerfläche auf, Vielehe eine Bewegung der zweiten Druckplatte auch rechtwinklig zur Leitspindelachse zuläßt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Leitspindelvorrichtung eine gewisse Bewegungsfreiheit gegenüber dem von der Leitspindelmutter in einer bestimmten Richtung zu verschiebenden Teil erhält. Die Kardankupplung erlaubt eine Schwenkbewegung,eine Drehbewegung und eine seitliche Bewegung des zu verschiebenden Teiles gegenüber der Leitspindelmutter. In der Bewegungsrichtung der Mutter auf der Leitspindel ergibt die Kupplung ,jedoch keinen Freiheitsgrad. Mutter und Spindel sind relativ zueinander drehbar jedoch ist die Mutter gegenüber dem von ihr zu verschiebenden Teil nicht verdrehbar.

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Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnunpen beispielsweise niher erl'iutert. Es zeiren

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Leitspindelvorrichtung gema"ß der Erfindung, Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Vorrichtung, der den Aufbau des Kardangplenkes im einzelnen erkennen l"ßt.

Die dargestellte Ausführungsform der neuen Leitspindelvorrichtung ist beispielsweise anwendbar beim Gegenstände der Anmeldung (Ur,-Anm. Serini

Nr. 8o5,4*l5 vom 10.6.1977). Sie dient dort zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen einem optischen Tisch und einem rechtwinkligen Gestell oder Untersatz. 12 ist ein Antriebsmotor, dessen V/ellenstumpf 13 in ein Gehäuse 14 ragt, das den Motor 12 trigt und seinerseits von einer Halterungsstütze l6 getragen wird. Der Motorwellenstumpf 13 ist durch eine Art Faltenbalgkupplung 17 mit dem Wellenende der Leitspindel 18 gekuppelt. Die Leitspindel l8 v/eist in bekannter Weise eine Anzahl Oewindegnnge auf, beispielsweise so viele Gewindeg-'inpe, daß eine Leitspindelmutter 19 bei jeweils fünf Umdrehungen der Leitspindel einen Vorschub um einen Zoll erfahrt.

Das eine Ende der Leitspindel ist in zwei in das Gehäuse eingesetzten Lagern 21 drohbar gelagert, die von einer an dem Gehäuse 14 mit Kopfschrauben 23 befestigten Stirnplatte 22 gehalten werden. Das Ende der Leitspindel wird

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in den Lagern 21 durch eine daraufgeschraubte Mutter 24 gesichert. Eine übertragerplatte 26 dient zur übertragung der Längsbewegung der Leitspindelmutter 19 auf den zu verschiebenden, die Form eines Blockes aufweisenden Teil 27. Dieser kann wie in der Anmeldung (US-Anm. Serial No. 8o5,433 vom lo.6.1977) mit einem optischen Tisch verbunden sein, der in Längsrichtung der Leitspindel l8 verschoben werden soll, wenn diese durch den Antriebsmotor 12 gedreht wird.

Eine Kardankupplung 31 bildet ehe kardandsche Gelenkverbindung zwischen der Leitspindelmutter 19 und der übertragerplatte 26. Die Kardankupplung weist ein Gehäuse auf, welches die Leitspindelmutter 19 umschließt. Die Leitspindelmutter 19 wird in dem Gehäuse 32 durch eine Haltemutter 33 festgehalten, die in das eine Ende des zylindrischen Gehäuses 32 eingeschraubt wird, so daß die Leitspindelmutter 19 in dem Gehäuse 32 verspannt wird. Das Gehäuse 32 ist hierzu mit einer nach innen vorstehenden Ringschulter 34 versehen, gegen die das entgegengesetzte Ende der Leitspindelmutter 19 anliegt.

In einer in der übertragerplatte 26 vorgesehenen zylindri schen Ausnehmung 37 wird ein Axialdrucklager 36 gehalten. Das Drucklager 36 weist eine ringförmige Druckplatte 38 am Boden der Ausnehmung 37 auf. Darüber ist in der Aus-

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nehinung 37 ein Anschlngring 3^ angeordnet, dessen eine Stirnseite an der Druckplatte 38 anlieft und dessen andere Stirnseite mit der Stirnseite des Gehäuses 32 in Berührung kommen kann, um als Anschlag oder Puffer zu dienen. Innerhalb des Anschlagrings 39 liegt ein ringförmiger Kugelkäfig 4l mit in Abständen auf dem Umfang verteilten öffnungen 42 zum Halten von Kugeln '13. nie Lagerkugeln 43 ragen beiderseits in axialer Richtung aus dem Kugelkäfig 41 heraus. Auf der einen Seite berühren sie die Druckplatte 38, auf der entgegengesetzten Seite einen ringförmigen Lagerkörner 47.

Zwischen dem stirnseitigen Ende des Gehäuses 32 und der Ubertragerplatte 26 sind zwei ringförmige Lagerkörper 46, 47 angeordnet, von denen der eine 46 in einer stirnseitigen Ringschulter 34 an dem Gehäuse 32 und während der andere 47 gegen die Kugeln 43 des Kugellagers 41, 43 anliegt. Die beiden ringförmigen Lagerkörper 46 und 47 liegen mit kugeligen Berührungsflächen gegeneinander. Der Lagerkörper 46 hat.eine konvexe Kugelflache 49 und der Lagerkörper 47 eine entsprechend konkave Kugelfläche 48. Der Anschlagring 39 umgibt den zweiten Lagerkörper 47 mit radialem Abstand. Der Außendurchmesser des zweiten ringförmigen Lagerkörpers 47 ermöglicht, da er kleiner ist als der Innendurchmesser des Anschlagringes 37, eine seitliche Bewegung des zweiten Lagerkörpers auf dem

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Kugellager *J3 gegenüber dein Anschlagring 37· Die Innendurchmesser des ersten und des zweiten ringförmigen Lagerkörpers *J6, 47, des Kugellagerk/if igs Hl und der ringförmigen Druckplatte 38 sind merklich größer als der Außendurchmesser der Leitspindel 18.

Eine Pedereinrichtung, im Falle dieses Ausführungsbeisnieis eine Zugfeder 51, dient dazu, das Gehäuse 32 elastisch gegen die Übertragerplatte 26 zu halten. Ein Ende der Feder 51 greift an einem Ankerstift 52 in der übertragerplatte 26 an, das andere an einer Halteöse 53 an den entgegengesetzt dazu liegenden Ende des Gehäuses 32, in welches die Mutter 33 eingeschraubt ist. Die Feder 51 liefert auf diese Weise eine nachgiebige Kraft zum Zusammenhalten der Lagerkörper HS und '(7.

Um eine Verdrehung des Gehäuses ^Jl2 mit der Leitspindelmutter 19 gegenüber der Übertragerplatte 26 zu verhindern, ist das Gehäuse mit einem gegabelten Arm 5^ versehen, dessen Gabelschlitz 56 über einen Zapfen 57 an der übertragerplatte 26 greift.

Die Wirkungsweise der Kardankupplung an der neuen Leitspindelvorrichtung ist folgende. Es sei angenommen,daß die Übertragerplatte 26 dazu dient, einen optischen Tisch über einen übertragerblock 27 in einer bestimmten Richtung

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linear zu verschieben. Dann bewirkt eine Drehung des Motors 14 einen Vorschub der Leitsnindelmutter 19 in Längsrichtung der Achse der Leitspindel 18. Durch die Kardankupplung

31 wird es möglich, die Übertragerplatte 26 auch ohne Aufrechterhaltung einer exakten Parallelität zwischen dem von der Übertragerplatte 26 bewegten optischen Tisch und der Leitspindel 18 zu bewegen. Dies gelingt mit Hilfe der Kardankupplung, der kugeligen Lagerflächen zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerkörper 46 bzw. 47 und die Druckflächen, an denen das Kugellager mit den in einem ringförmigen Kugelkäfig gehaltenen Lagerkugeln 43 anliegt. Infolge des Vorhandenseins dieser Lagerflächen vermag die Kardankupplung eine Schwenkbewegung des Gehäuses 32 gegenüber der übertragerplatte 26 aufzunehmen bzw. auszugleichen, desgleichen eine Drehbewegung des Gehäuses

32 gegenüber der übertragerplatte 26 sowie eine seitliche Bewegung oder, mit anderen Worten gesagt, eine Bewegung im rechten Winkel zur Längsachse der Leitspindel 18, und zwar infolge des Zusammenwirkens zwischen dem Druck-Kugellager 43 und dem zweiten Lagerkörper 47. Da die Kardankupplung diese verschiedenen Bewegungsarten zuläßt, bietet sie die Möglichkeit, Ausrichtungsfehler in jeder Richtung sowie auch Ausrichtungsfehler durch Verdrehung auszugleichen. Dadurch wird die Montage von Leitspindelvorrichtungen auf Einrichtungen zur gegenseitigen Bewegung von Teilen eines Mechanismus wesentlich erleichtert.

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Wie ersichtlich, weist die neue Leitspindelvorrichtung mit Kardankupplung einen verhältnismäßig einfachen Aufbau auf. Sie läßt sich außerdem leicht zusammensetzen und auseinandernehmen.

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Claims

Patentansprüche

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Leitspindelvorrichtung mit LeitSDindeln und LeitSOindelmuttern zur Verschiebung eines Supports oder Tisches, insbesondere eines optischen Tisches, auf einem tragenden Gestell, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leitspindelvorrichtung (18, 19) und dem durch sie zu verschiebenden Teil (27) eine Kardankupplung (31) vorgesehen ist, welche eine kraftschlüssige Verschiebebewegung auch bei Abweichungen der Ausrichtung der Achse der Leitspindelvorrichtung von der reinen Parallelität mit der Bewegungsrichtung des zu verschiebenden Teiles ermöglicht.
2. Leitspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kardankupplung (31) ein die Leitspindelmutter (19) umschließendes Gehäuse (32) aufweist,

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Konten: Deutsche Bank AQ Hamburg (BLZ20070000) Konto-Nr. 6/10 055 · Postscheckamt Hamburg (BLZ 20010020) Konto-Nr. 262080-201

INSPECTED

das mittels einer Federvorrichtung (51) über ein Drucklager (38 - 49) gegen eine dieses tragende i'^rbertragerplatte (26) gehalten wird, wobei das Drucklager (33 bis 49) zwei sich mit kugeligen Grenzflächen (48, ^49) berührende Lagerplatten (¹¹G, 47) aufweist, von denen die eine (46) in einer .Ausnehmung einer Stirnseite des Gehäuses (32) ruht und die andere gegen die übrigen, von der Übertragerplatte (26) getragenen Teile des Drucklagers anliegt, und eine die Verdrehung des Gehäuses (32) gegenüber der übertragerplatte (26) verhindernde Führungseinrichtung (54 - 57) vorgesehen ist.
3. LeitSOindelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager eine seitliche Bewegung der zweiten Lagernlatte (47) zuläßt.
4. Leitspindelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager ein Kugellager aufweist, dessen in einem Kugelkäfig (41) in Abstcänden auf dem Umfang gehaltene Kugeln (43) beiderseits in Achsrichung aus dem Kugelkäfig hervorstehen.
5. Leitspindelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragerplatte (26) einen Anschlagring (39) trägt, der von dem Gehäuse (32) berührt wird und die zweite Lagerplatte (47) mit radialem Abstand umgibt.

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