DE2941475A1

DE2941475A1 - Linearlagervorrichtung

Info

Publication number: DE2941475A1
Application number: DE19792941475
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Nishio; Toru Toji
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2941475C2; GB2033496B; JPS5551119A; GB2033496A; US4262974A

Description

Linearlagerv/orrichtung

Die Erfindung betrifft eine Linearlagervorrichtung, bestehend aus einer ersten, an einem ersten Körper angebrachten und sich in dessen Längsrichtung erstreckenden Führungsoder Leitschiene, einer zweiten, an einem zweiten Körper angebrachten und längs diesem verlaufenden Leitschiene, wobei der zweite Körper relativ zum ersten Körper in einer vorbestimmten Richtung hin- und hergehend bzw. pendelnd bewegbar ist, und einer zwischen den beiden Leitschienen angeordneten Kugelkäfig- bzw. Halteanordnung mit einer Anzahl von Abwälzelementen sowie einem Halter oder Kugelkäfig für diese, wobei die Halteanordnung sich bei einer Verschiebung des zweiten Körpers über eine vorbestimmte Strecke relativ zum ersten Körper über praktisch die Hälfte dieser Strecke in derselben Richtung wie der zweite Körper verschiebt.

Eine Geradführungs- oder Linearlagervorrichtung wird verbreitet bei einem XY-Achsen-Aufspanntisch einer Bear· beitungs- oder MeQvorrichtung für das Aufspannen eines zu bearbeitenden oder messenden Werkstücks verwendet. Die bisherige Linearlagervorrichtung eignet sich jedoch nicht für die Verwendung bei einem Präzisionsgerät, insbesondere

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für ein solches, das in der Halbleiterindustrie über lange Arbei tszei träurtiL in Dauerbetrieb steht.

Bei der allgemein ange\i/andten Aufspanntischeinrichtung (XY table device) werden Größe des Tisches, Abmessungen der Halteanordnung (Kugelkäfig) so\i/ie die zulässigen Bewegungsstrecken des Tisches unter Berücksichtigung der genannten Anordnung festgelegt, wobei sich die Halteanordnung über etwa die Hälfte der Strecke bewegt, über welche der Tisch geführt ist. Infolgedessen trägt die Halteanordnung den Aufspanntisch derart, daß sich die Anordnung nicht unzulässig gegenüber der Mitte des Aufspanntisches verschiebt, wodurch eine Präzisionsführung des Aufspanntisches sichergestellt wird. Bei der bisherigen Linearlagervorrichtung kommt es allerdings häufig vor, daß sich die Halteanordnung bei der wiederholten Pendelbewegung des Aufspanntisches allmählich in einer der beiden Bewegungsrichtungen des Aufspanntisches verschiebt, was auf Maßabweichungen bzw. Toleranzen an den Führungsschienen oder eine Mißausrichtung der gesamten Vorrichtung zurückzuführen ist. Die genannte Verschiebung bzw. Drift hat in nachteiliger Weise zur Folge, daß die Halteanordnung schließlich über die Führungsschienen hinaussteht und möglicherweise an in der Nähe befindlichen Bauteilen anstoßt, so daß sich Beschädigungen der Halteanordnung selbst und/oder dieser Bauteile ergeben können. Auch wenn dieser ungünstigste Fall nicht eintritt, trägt die Linearlagervorrichtung den Aufspanntisch in unerwünschter Weise nur in der Nähe ihres Umfangsrands, so daß sich der Aufspanntisch gegenüber seiner vorgeschriebenen Stellung neigen kann und somit seine vorgesehene Stellung nicht genau einhält, wodurch sich auch die Arbeitsgenauigkeit verschlechtert.

Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Halteanordnung an einer Verschiebung über die Führungsschienen hinaus zu hindern, sobald sie über eine Strecke entsprechend etwa der halben Bewegungsstrecke des Aufspanntisches mitgenommen

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vi/orden ist. Falls eine solche Anordnung nicht vorgesehen werden kann, muß die Halteanordnung zumindest an einem Überstehen über die Führungsschienen gehindert werden.

Zur Verhinderung einer solchen Verschiebung oder Drift der Halteanordnung wurden bereits verschiedene Maßnahmen getroffen.

Beispielsweise wurde vorgeschlagen, an

beiden Enden des Führungschienenpaars jeweils einen Anschlag anzubringen, um auch bei Verschiebung oder Drift der Halteanordnung ihr Überlaufen über die Anschläge hinaus zu verhindern. Trotz ihrer Einfachheit ist diese Maßnahme mit dem Nachteil behaftet, daß dann, wenn der Aufspanntisch gewaltsam in der Richtung seiner Pendelbewegung verschoben wird, in welche die Halteanordnung bereits abgewichen und an den Anschlag am einen Ende der getrennt befestigten Führungsschiene zum Stillstand gekommen ist, die Abwälzelemente der Halteanordnung nicht abrollen, sondern unter Erzeugung von Quietschgeräuschen über die Oberfläche der am Aufspanntisch vorgesehenen Führungsschiene gleiten und damit in ungünstiger Weise Verschleiß zwischen den Abwälzelementen der Halteanordnung und der Führungsschiene des Tisches eingeführt wird. Wenn die Halteanordnung am Anschlag anstößt, wird die Pendelgeschwindigkeit des Tisches mit resultierender Änderung des BeschleunJgungsgrads zu Null reduziert. Dabei kann ein auf dem Tisch aufgespanntes Werkstück beschädigt oder aus seiner vorgeschriebenen Lage verschoben werden. Alle genannten Mangel geben Anlaß zu schwerwiegenden Problemen bei der Messung der Maße eines Werkstücks oder seiner (spanabhebenden) Bearbeitung, die mit einem Genauigkeitsgrad von mehr als 1/1000 mm erfolgen sollen. Diese erste Maßnahme hat sich damit als nicht zufriedenstellend erwiesen.

Eine zweite Möglichkeit zur Verhinderung der Verschiebung oder Drift der Halteanordnung besteht darin, eine Zahnstange am Aufspanntisch und eine zweite, der ersten Zahnstange zugewandte Zahnstange am Tischbett (table rest) anzu-

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bringen, ein mit beiden Zahnstangen kämmendes Ritzel zwischen diesen anzuordnen, das mit dem pendelnd bewegbaren Aufspann tisch mitbewegbare Ritzel mit der Halteanordnung zu verbinden und dabei letztere über eine Strecke entsprechend der Bewegungsstrecke des Ritzels zu führen, nämlich über die halbe Bewegungsstrecke des Aufspanntisches. Bei dieser Linearlager- oder Geradführungsvorrichtung können die Abwälzelemente ruckfrei und reibungsarm auf den Führungsschienen des Tisches abrollen, so daß eine Beschädigung dieser Elemente sowie der Oberfläche ihrer zugeordneten Führungsschiene am Tisch vermieden wird. Da die Stellung der Halteanordnung durch die Bewegungs(strecke) des mitbewegbaren Ritzels bestimmt wird, besteht unabhängig von der Häufigkeit der Hin- und Herbewegung des Aufspanntisches keine Möglichkeit dafür, daß die sich ständig verschiebende Halteanordnung in der Nähe des Aufspanntischrands ankommt oder im schlimmsten Fall über die Führungsschiene hinaussteht. Bei dieser zweiten Möglichkeit ist die Anbringung von Anschlägen an beiden Ende der Führungsschienenpaare unnötig, so daß Schwingung oder Stöße des Aufspanntisches vermieden werden, die anderenfalls beim Anstoßen der Halteanordnung an diesen Anschlägen auftreten könnten.

Die genannte zweite Möglichkeit ist tatsächlich äußerst vorteilhaft, doch läßt auch sie noch zu wünschen übrig. Das Problem besteht dabei nämlich darin, daß bei der Fertigung und Montage der Zahnstangen und des Ritzels mit zugeordneter Anordnung Toleranzen im Spiel sind, durch welche sich die Bewegungen der Halteanordnung und der am Aufspanntisch montierten Zahnstange, und mithin die Bewegungen des Tisches und seiner Führungsschiene, addieren und schließlich zu Schwingungen und/oder Stoßen am Aufspanntisch führen. Diese ungünstigen Erscheinungen treten insbesondere dann auffällig zutage, wenn sich der Aufspanntisch zu bewegen beginnt und wenn er zum Stillstand kommt.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Aus-

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schaltung der Mangel des Stands der Technik durch Schaffung einer verbesserten Linearlagervorrichtung, bei welcher auch bei einer relativen Hin- und Her- bzw. Pendelbewegung zwischen zwei jeweils mit einer Führungs- oder Leitschiene versehenen (physikalischen) Körpern die Halteanordnung sich nicht kontinuierlich zu den Enden der Leitschienen verschiebt, d.h. abweicht, und auch nicht über diese Leitschienen hinaus vorsteht, und bei welcher keiner der beiden Korper Schwinyung oder Stoßen ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäOen Linearlagervorrichtung ist eine Vorbelastungseinrichtung (urging means) vorgesehen, welche die Halteanordnung mit einer elastischen Kraft beaufschlagt und ihr fortschreitendes Abweichen verhindert, wenn sich der zweite Körper wiederholt beidseitig in der vorbestimmten Richtung relativ zum ersten Körper bewegt.

In spezieller Ausführungsform der Erfindung ist je ein sich längs der Leitschiene erstreckender Arm an deren beiden Enden befestigt. Zwischen das AuGenende jedes Arms und das diesem zugewandte Ende der Halteanordnung (Kugelkäfig) ist je eine Zugfeder (unter Spannung) eingehängt. Infolgedessen wird diese Anordnung stets zur Mitte der Leitschiene gezogen, und in dieser Position wird ein Gleichgewichtszustand zwischen den durch die Zugfedern an beiden Ende der Vorrichtung ausgeübten Kräften erreicht. Die Halteanordnung wird somit an einer Verschiebung über einen Punkt hinaus gehindert, zu welchem sie normalerweise durch die Relativbewegung der paarweise vorgesehenen Leitschienen geführt wird. Wesentlich ist dabei, daß nur eine sehr kleine Vorbelastungskraft auf die Halteanordnung ausgeübt zu werden braucht, um ihre Verschiebung aufgrund der wiederholten Relativbewegungen zwischen den beiden Körpern zu beenden oder sie langsam entgegengesetzt zu der Richtung zu führen, in welcher sie sich

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zu verschieben bestrebt ist. Durch diese schwache Vorbelastungskraft wird eine Beeinträchtigung der Genauigkeit vermieden, mit welcher die Position der Leitschiene und somit des mit ihr verbundenen Körpers gesteuert werden muß.

In anderer Ausführungsform der Erfindung ist an jedem der beiden Körper je eine Zahnstange zur Bewegung mit der zugeordneten Leitschiene angebracht. Ein Ritzel kämmt mit beiden Zahnstangen. Die Bewegung des Ritzels wird über ein elastisches Kupplungselement unmittelbar auf die Halteanordnung übertragen. Diese zweite Ausführungsform entspricht im wesentlichen der eingangs beschriebenen, zweiten bisherigen Anordnung, nur mit dem Unterschied, daß eine elastische Kupplung als Verbindung zwischen der Halteanordnung und dem Ritzel vorgesehen ist. Diese zweite Ausführungsform bietet gegenüber der bisherigen Anordnung zusätzlich den Vorteil, daß sie auf Fertigungstoleranzen und ungenaue Montage zurückzuführende Schwingungen und/oder Stöße bei der Bewegung der Körper infolge der Wechselwirkung zwischen der Verschiebung der Halteanordnung und derjenigen der Zahnstangen (und somit der Leitschiene und des mit dieser verbundenen Körpers) unterdrückt.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Linearlageroder Geradführungsvorrichtung gemäß der Erfindung zwischen einem Tisch und einem Tischbett,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Leitschiene nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Haltestück (Kugelkäfig) nach Fig. 1,

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Fig. 4 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Normalzustand,

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnelnde Darstellung, in welcher die beiden Leitschienen relativ zueinander verschoben sind,

Fig. 6 eine Abu/andlung der Vorrichtung nach Fig. 4,

Fig. 7 eine Fig. 4 ähnelnde Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 und 9 Abwandlungen der Vorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 10 eine Vorderansicht einer an Tisch und Tischbett montierten dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 10, in welcher sich der Zahnstangen-Ritzelmechanismus in der Normalstellung befindet.

Fig. 12 eine Fig. 11 ähnelnde Darstellung, in welcher die beiden Zahnstangen jedoch relativ zueinander verschoben sind,

Fig. 13 und 14 Abwandlungen der Vorrichtung nach Fig. 10 und

Fig. 15 eine Fig. 10 ähnelnde Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Linearlagervorrichtung für einen sogenannten XY-(Aufspann-)Tiech beschrieben, der mit hoher Genauigkeit geführt werden soll. In Fig. 1 sind die Vorrichtung und die zugeordneten Teile in dem Zustand dargestellt, in welchem der Tisch 12 einer

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Aufspanneinrichtung, die zum Aufspannen eines Werkstücks dient, durch einen entsprechenden, nicht dargestellten Antrieb geradlinig in Richtung X1-X2 verschoben ist.

Gemäß Fig. 1 bildet ein Tischbett 10 einen ersten Körper. Der Tisch 12, als zweiter Körper, ist in Richtung X1-X2 relativ zum Tischbett hin- und hergehend bzw. pendelnd bewegbar. Zwischen den Teilen 12 und 10 sind zwei Linearlager bzw. Geradführungen 14 angeordnet. Da die beiden Linearlager 14 bezüglich Konstruktion und Arbeitsweise einander gleich sind, braucht nur eine dieser Vorrichtungen beschrieben zu werden. Auf dem Tischbett 10 sind zwei parallel verlaufende Führungs- bzw. Leitschienen 16 vorgesehen, während am Tisch 12 zwei parallel verlaufende Leitschienen 17 angebracht sind. Die Leitschienen 16 und 17 sind dabei jeweils einander zugewandt. Gemäß Fig. 2 ist jede Leitschiene 16, 17 mit einer V-förmigen Nut 1Θ versehen, auf deren Führungsfläche 19 Kugeln bzw. Abwälzelemente 22 der Linearlagervorrichtung abzurollen vermögen. Auf beiden Seiten der Vorrichtung ist zwischen die betreffenden Leitachienen 16 und 17 eine Halteanordnung 20 eingefügt, die eine Anzahl von auf der Führungsfläche 19 abrollenden Kugeln 22 und ein Haltestück 24 (Kugelkäfig) zur Ausrichtung der Kugeln bzw. Abwälzelemente 22 aufweist. Die Kugeln 22 rollen auf der Führungsfläche 19 ab, so daß der Tisch 12 relativ zum Tischbett 10 verschiebbar ist. Die Abwälzelemente bestehen bei allen Ausführungsforrnen aus Kugeln 22. Die Kugeln können jedoch auch durch Rollen ersetzt werden. In diesem Fall muß allerdings die Querschnittsform der Führungsfläche 19 ersichtlicherweise der Form solcher Rollen angepaßt werden .

Bei 26 sind vier Federanschlußelemente dargestellt, die von beiden Enden der betreffenden Leitschienen 16 und 17 nach außen abstehen. Zwischen das Vorderende jedes Anschlußelements 26 und das Vorderende der betreffenden Halteanordnung 20 ist eine Zugfeder 28 eingehängt. Alle Zugfedern 28

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beaitzen praktisch dieselbe Federkraft bzw. Federkonstante. Die Halteanordnung 20 wird somit aus jeder Stellung in eine Position gedrängt, in welcher sich die Zugkräfte der Zugfedern 28 an ihren beiden Enden praktisch gegenseitig aufheben .

Im folgenden ist anhand der Fig. 4 und 5 die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 4 veranschaulicht das rechte Linearlager 14 gemäß Fig. 1 in seiner Normalstellung. In dieser Normalstellung gemäß Fig. 4 befinden sich alle Elemente 12, 16, 17, 20 und 10 im wesentlichen in einer Mittelstellung, in welcher alle Zugfedern 28 praktisch auf gleiche Länge ausgezogen sind und im wesentlichen jeweils gleich große Zugkräfte auf die Halteanordnungen 20 ausüben.

Wenn sich der in Fig. 4 nicht eingestellte Tisch 12 in der Normalstellung befindet, wobei die Leitschienen 17 gemäß Fig. 5 über eine Strecke X in Richtung X2 v/erschoben sind, ist die in Fig. 5 dargestellte Leitschiene 17, wie durch die strichpunktierten Linien veranschaulicht, über die Strecke X gegenüber der in ausgezogenen Linien eingezeichneten Stellung verschoben. Die Halteanordnung 20 bewegt sich dabei aufgrund der Abrollbewegung der Kugeln 22 über die Hälfte der Strecke X. In diesem Zustand ist die Zugfeder 28 an der linken Seite gemäß Fig. 5 um den Detrag X/2 gedehnt, während die an der rechten Seite befindliche Zugfeder 28 um den Betrag X/2 verkürzt ist. Infolgedessen wird die Halteanordnung 20 (durch die Zugfedern) in Richtung auf die Normalstellung gedrängt. Die zwischen den Leitschienen 16 und 17 verspannte Halteanordnung 20 kann sich dabei jedoch nicht verschieben, so daß sie an Ort und Stelle verbleibt.

Im Verlauf der Hin- und Herbewegung des Tisches 12 und somit der Leitschiene 17 in den Richtungen Xl und X2 verschiebt sich die Halteanordnung 20 jedoch unter der Wirkung der Zugfeder 28 zunehmend in Richtung auf die Normalstellung. Wenn

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daher die Halteanordnung 20 bestrebt ist, sich infolge won Fertigungstoleranzen oder Montagefehlern an Halteanordnung 20 und Leitschienen 16 und 17 bzw. aufgrund einer möglichen Asymmetrie weiter in Richtung X2 zu verschieben, wird sie an einer Verschiebung in dieser Richtung X2 gehindert. Dieselbe vorteilhafte Wirkung zeigt sich auch bei der Bewegung des Tisches 12 in der Richtung Xl.

Fig. 6 veranschaulicht eine Abwandlung der Linearlagervorrichtung gemäß Fig. 4. Dabei ist die als Vorbelastungseinrichtung dienende Zugfeder 28 durch ein beispielsweise blattförmiges Federelement 30 ersetzt. Jede Blattfeder 30 ist am einen Ende mit dem Tischbett 10 und am anderen Ende mit dem zugewandten Ende der Halteanordnung 20 verbunden, so daß sie auf letztere eine Zugkraft ausübt, welche die Halteanordnung 20 zwischen den Leitschienen 16 und 17 nach außen zu ziehen bestrebt ist. Die Abwandlung gemäß Fig. 6 bietet offensichtlich dieselben Vorteile wie die Anordnung nach Fig. 5, so daß sich eine u/eitere Beschreibung erübrigen dürfte.

Fig. 7 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher zwei Druckfedern 34 vorgesehen sind, die sich mit dem einen Ende an der Seitenfläche des Tischbetts 10 und mit dem anderen Ende an einer Druckplatte 32 abstützen. Dabei werden zwei Druckplatten 32 durch die Druckfedern 34 an die gegenüberliegenden Enden der Leitschiene angedrückt. Jede Druckplatte 32 überlappt dabei den Zwischenraum zwischen den Leitschienen 16 und 17. Wenn sich somit die Halteanordnung 20 verschiebt und aus dem Spalt oder Zwischenraum zwischen den Leitschienen 16 und 17 in Richtung Xl oder X2 auszutreten bestrebt ist, drückt die betreffende Druckfeder 34 die Halteanordnung 20 in entgegengesetzter Richtung, so daß sie an einer weiteren Verschiebung aus dem Spalt oder Zwischenraum heraus gehindert wird. Die Druckplatte 32 und die Druckfeder 34 bilden gemeinsam die Vorbelastungseinrichtung.

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Fig. Q veranschaulicht eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 7, bei u/elcher die Druckfeder 34 gemäß Fig. durch ein elastisches Element 36 aus z.B. Gummi oder dergleichen ersetzt ist, das unter eine Druckspannung gehalten wird.

Bei der in Fig. 9 dargestellten vi/eiteren Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die gemäß Fig. 7 als Vorbelastungseinrichtung verwendete Druckfeder beispielsweise durch eine Blattfeder 38 ersetzt, deren eines Ende an der Führungsschiene 16 befestigt ist und deren anderes Ende den Spalt oder Zwischenraum zwischen den Leitschienen 16 und 17» in welchem die Halteanordnung 20 geführt ist, überlappt. Hit der Abwandlung gemäß Fig. 9 wird dieselbe Wirkung erreicht wie mit der Druckfeder 34 und der Druckplatte 32 gemäß Fig. 7.

Im folgenden ist anhand der Fig. 10 bis 12 eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 10 ist der Tisch 12 relativ zum Tischbett 10 senkrecht zur Zeichnungsebene verschiebbar geführt. Die Aueführungsform gemäß Fig. 10 bis 12 unterscheidet sich von den vorher beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß an beiden Seiten des Tisches und des Tischbetts 10 jeweils ein Zahnradmechanismus 50 angeordnet ist. Fig. 11 veranschaulicht den Tisch 12 mit dem Tischbett 10 und einem der beiden Zahnradmechanismen 50 von der rechten Seite gemäß Fig. 10 her gesehen. Bei dieser Ausführungsform besteht die Vorbelastungseinrichtung aus dem Zahnradmechanismus 50 und einem elastischen Kupplungselement 58. Die beiden Zahnradmechanismen 50 bestehen jeweils aus zwei in Bewegungsrichtung des Tisches 12 parallel zueinander angeordneten Zahnstangen 52 und 54 und einem mit beiden Zahnstangen kämmenden Ritzel 56. Das Ritzel 56 wird vom Tisch 12 über seine halbe Bewegungsstrecke hinweg mitgenommen. Die Bewegung desRitzel 56 wird über das elastische Kupplungselement 58 auf die Halteanordnung 20 übertragen. Das Kupplungselement 58

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und das Ritzel 56 sind beispielsweise durch ein auf die Achse des Ritzels 56 aufgesetztes Miniaturlager 59 miteinander verbunden. Fig. 11 veranschaulicht die Relativstellungen der beiden Zahnstangen 52, 54 und des Ritzels 56 in der Normalstellung der Linearlagervorrichtung 14, in welcher sich der Tisch 12, das Tischbett 10, die beiden Leitschienen 16 und 17, die Halteanordnung 20, die beiden Zahnstangen 52, 54 und das Ritzel 56 in einer Mittenstellung befinden.

Im folgenden ist anhand der Fig. 11 und 12 die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wenn sich der Tisch 12 in Richtung X2 über eine Strecke X aus seiner Normalstellung gemäß Fig. 11 verschiebt, bewegt sich auch die Zahnstange 54 über dieselbe Strecke X in der Richtung X2. Das Ritzel 56 bewegt sich dabei gemäß Fig. 12 jedoch nur über die Hälfte der Strecke X in der Richtung X2. In Fig. 12 ist die Normalstellung der Elemente 12, 54, 56 in strichpunktierten Linien eingezeichnet. Die Bewegung des Ritzels 56 über die Strecke X/2 wird über das elastische Kupplungselement 58 auf die Halteanordnung 20 (Fig. 10) übertragen. Infolgedessen bewegt sich die Halteanordnung 20, ebenso wie das Ritzel 56, über die Strecke X/2 in Richtung X2 aus der Normalstellung heraus. Falls hierbei eine Nichtübereinstimmung zwischen den Bewegungen der Halteanordnung 20 und des Ritzels 56 auftritt, wird diese Nichtübereinstimmung durch Verformung des Kupplungselements 58 aufgefangen. Die Halteanordnung 20 wird dabei durch die sich aus der Verformung des Kupplungselements 58 ergebende Kraft in eine Richtung gedrängt, in welcher diese Nichtübereinstimmung bzw. Relativverschiebung aufgehoben wird. Schließlich verlagert sich die Halteanordnung 20 über eine Strecke X/2 relativ zur Leitschiene 16 (Fig. 10).

Wenn sich bei der wiederholten Pendelbewegung des Tisches 12 die Halteanordnung 20 verschiebt, wird diese Abweichung durch die von der Verformung des elastischen Kupplungselements

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58 herrührende und der Verschiebung der Halteanordnung 20 entgegenwirkende Kraft auf einen Punkt in der Nähe der Normalstellung der Halteanordnung 20 begrenzt. Letztere wird somit daran gehindert, sich bis zum Ende der Leitschiene 16 zu verschieben oder sich über dieses Ende hinaus vorzuschieben. Das Kupplungselement 58 gemäß Fig. 10 besteht beispielsweise aus einer dünnen elastischen Klaviersaite.

Die beiden Zahnradmechanismen 50 lassen also eine Verschiebung der Halteanordnung 20 nur über die Hälfte der Bewegungsstrecke X des Tisches 12 zu. Die Strecke X/2 gibt also die Größe der Bewegungsstrecke der Halteanordnung 20 an, deren Kugeln 22 (Fig. 10) auf den Führungsflächen 19 der Leitschienen 16 und 17 abrollen. Da die Halteanordnung 20 über das elastische Kupplungselement 58 mit dem Ritzel 56 verbunden ist, rollen die Kugeln 22 ruckfrei bzw. reibungsarm auf den Führungsflächen 19 ab, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert wird.

Neben der beschriebenen Funktion bietet das elastische Kupplungselement 58 auch die im folgenden genannten Vorteile. Wenn Ritzel 56 und Halteanordnung 20 starr miteinander gekoppelt sind, wird durch den Kugelkäfig eine abnormal große Kraft auf die Abwälzelemente ausgeübt, so daß der Tisch Schwingung und/oder Stößen ausgesetzt wird, durch welche ein auf dem Tisch 12 aufgespanntes Werkstück beschädigt oder aus seiner vorgesehen Lage verschoben werden kann. Diese Schwierigkeiten werden durch das elastische Kupplungselement 58 gemäß Fig. 10 bis 12 vermieden. Insbesondere absorbiert das elastische Kupplungselement 58 Schwingungen und dergleichen, die anderenfalls auf den Tisch 12 aufgrund von Fertigungstoleranzen und dergleichen an Zahnstangen 52, 54 und Ritzel 56 bei der Wechselwirkung zwischen Ritzel 56 sowie Tisch 12 und Halteanordnung 20 einwirken könnten. Dieses Kupplungselement 58 ermöglicht also eine praktisch ruckfreie und reibungsarme Verschiebung des Tisches 12.

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In Fig. 13 ist eine Abwandlung der Ausführungsform
nach Fig. 10 bis 12 dargestellt, die mit einer anderen Vorbelastungseinrichtung versehen ist. Dabei ist die Halteanordnung 20 (nicht dargestellt) nicht unmittelbar mit dem
Ritzel 56, sondern mit einem Arm 60 verbunden, der mittels
eines Miniaturkugellagers 59 an der Achse des Ritzels 56
angebracht ist, während das elastische Kupplungselement 58
am Vorderende des Arms 60 vorgesehen ist und sich senkrecht zur Zeichnungsebene zur Rückseite erstreckt. Der Arm 60
wird von einer Scheibe bzw. Rolle 64 abgestützt, die am
oberen Ende eines lotrecht auf dem Tischbett 10 stehenden
Trägers gelagert ist und den Arm an einer entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgenden Drehung um die Achse des Ritzels 56
hindert. Da die Halteanordnung 20 durch das sich rechtwinklig zur Ritzelachse bewegende Vorderende des Arne 60 mitgenommen wird, bietet die Konstruktion nach Fig. 13 dieselben Vorteile wie bei der Ausführungsform nach Fig. 10 bis 12.

Fig. 14 veranschaulicht eine gegenüber Fig. 13 abgewandelte Vorbelastungseinrichtung. Gemäß Fig. 14 sind zwei
Ritzel 56 vorgesehen, die beide mit den paarweise angeordneten Zahnstangen 52 und 54 kämmen. Die beiden Ritzel 56
werden durch eine Kupplungsplatte bzw. -leiste 66, die über zwei Miniaturlager 59 mit dem Ritzel 56 verbunden ist, in
einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand gehalten. Die Bewegung der beiden Ritzel wird auf die Halteanordnung 20 durch ein elastisches Kupplungselement 58 übertragen, dessen eines Ende praktisch in der Mitte der Kupplungs- bzw. Verbindungsplatte 66 festgelegt ist, während sein anderes Ende mit der Halteanordnung 20 verbunden ist. Die Abwandlung nach Fig. gewährleistet dieselbe Wirkung wie die Ausführungeform nach Fig. 10 bis 12.

Nachstehend ist anhand von Fig. 15 noch eine weitere
Ausführungsform der Erfindung erläutert, die eine gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 10 bis 12 unterschiedliche
Vorbelastungseinrichtung aufweist. Bei dieser weiteren Aus-

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führungsform sind Tisch 12 und Tischbett 10, wie vorher, durch zwei Linearlagervorrichtungen verbunden. Im Gegensatz zur AusführungsForm nach Fig. 10 sind jedoch nur ein einziger Zahnradmechanismus 50 und ein Kupplungselement 58 an einer anderen Einbaustelle vorgesehen. Genauer gesagt: Im Mittelbereich von Fig. 15 sind zwei einander gegenüberstehende Zahnstangen 52, 54 am Tischbett 10 bzw. Tisch 12 angebracht. Zwischen den beiden Zahnstangen 52 und 54 ist ein mit diesen kämmendes Ritzel 56 angeordnet. Die Welle oder Achse des Ritzels 56 ist mit den beiden Kugelkäfig- bzw. Halteanordnungen 20 über ein elastisches Kupplungselement 58 verbunden, das seinerseits mittels eines Miniaturlagers 59 mit dem Ritzel 56 verbunden ist. Die Vorrichtung gemäß Fig. 15 gewährleistet ersichtlicherweise dieselbe Wirkung wie bei der Ausführungsform nach Fig. 10, so daß eine nähere Erläuterung überflüssig sein dürfte.

Die Vorbelastungseinrichtung bei der Ausführungsform nach Fig. 15 benötigt nur einen einzigen Zahnradmechanismus 50, wodurch die V/orteile einer verringerten Teilezahl sowie vereinfachter Montage und Einstellung der Linearlagervorrichtung geboten werden. Außerdem können dabei Zahnstangen und Ritzel geschützt im Inneren der Anordnung untergebracht sein.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte jistered Representatives before the European Patent Office Möhlstraße 37 Tokyo Shibaura Denki D-βΟΟΟMünchen80 Kabushiki Kaisha Tel, 089/982085-87 Kawasaki-shi, JapanTelex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid 12. Qkt. 1979 JS-54P574-3 Patentansprüche

1.) Linearlagervorrichtung, bestehend aus einer ersten, an einem ersten Körper angebrachten und sich in dessen Längsrichtung erstreckenden Führungs- oder Leitschiene, einer zweiten, an einem zweiten Körper angebrachten und längs diesem verlaufenden Leitschiene, wobei der zweite Körper relativ zum ersten Körper in einer vorbestimmten Richtung hin- und hergehend bzw. pendelnd bewegbar ist, und einer zwischen den beiden Leitschienen angeordneten Kugelkäfig- bzw. Halteanordnung mit einer Anzahl von Abwälzelementen sowie einem Halter oder Kugelkäfig für diese, wobei die Halteanordnung sich bei einer Verschiebung des zweiten Körpers über eine vorbestimmte Strecke relativ zum ersten Körper über praktisch die Hälfte dieser Strecke in derselben Richtung wie der zweite Körper verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorbelastungseinrichtung (26, 28; 30; 32, 34; 32, 36; 38, 52, 54, 56, 58; 52,54, 58, 6G) vorgesehen ist, welche auf die Halteanordnung (20) eine elastische Kraft ausübt und dadurch eine fortschreitende Verschiebung bzw. Drift der Halteanordnung verhindert, wenn sich der zweite Körper (12) wiederholt pendelnd gegenüber dem ersten Körper (10)

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in beiden Bewegungssinnen in der vorbestimmten Richtung bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung zwei Zugfedern (2B) umfaßt, die jeweils zwischen den einander zugewandten Enden an beiden Seiten der ersten Leitschiene (16) und der Halteanordnung (20) gespannt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung zwei an den beiden Köppern (10, 12) angebrachte und parallel zur Bewegungsrichtung der Leitschienen (16, 17) verlaufende Zahnstangen (52 bzw. 54), deren verzahnte Abschnitte einander zugewandt sind, ein mit den beiden Zahnstangen (52, 54) kämmendes und gegenüber den Leitechienen (16, 17) bewegbares Ritzel (56) und ein elastisches Kupplungselement (58) umfaßt, dessen eines linde drehbar mit der Welle oder Achse des Ritzels (56) und dessen anderes Ende mit der Halteanordnung (20) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung zwei an den beiden Körpern (10, 12) angebrachte und parallel zur Bewegungsrichtung der Leitschienen (16, 17) verlaufende Zahnstangen (52 bzw. 54), deren verzahnte Abschnitte einander zugewandt sind, ein mit den beiden Zahnstangen (52, 54) kämmendes und gegenüber den Leitschienen (16, 17) bewegbares Ritzel (56), einen drehbar mit der Welle oder Achse des Ritzels (56) verbundenen Arm (60) und ein elastisches Kupplungselement (5Θ) zur Verbindung des Vorderendes des Arms (60) mit der Halteanordnung (20) umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung zwei an den beiden Körpern (10, 12) angebrachte und parallel zur Bewegungsrichtung der Leitschienen (16, 17) verlaufende Zahnstangen (52

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bζω. 54), deren verzahnte Abschnitte einander zugewandt sind, zwei auf Abstand stehende und mit beiden Zahnstangen (52, 54) kämmende Ritzel (56), eine von den Wellen oder Achsen der beiden Ritzel (56) getragene Kupplungs- bzw. Verbindungsplatte (66) und ein elastisches Kupplungselement (58) zur Verbindung der Verbindungsplatte (66) mit der Halteanordnung (20) umfaßt.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung zwei gegen die beiden Enden der ersten Leitschiene (16) andrückende Druckplatten (32) einer solchen Größe, daß sie den Zwischenraum zwischen den beiden Leitschienen (16, 17) verschließen bzw. überlappen, und je ein elastisches Element (34, 36) aufweist, dessen eines Ende an der betreffenden Druckplatte (32) angebracht ist und dessen anderes Ende mit dem ersten Körper (10) verbunden ist und welches die Halteanordnung (20) bei einer Verschiebung derselben über das jeweilige Ende der einen Leitschiene (16) hinaus in Gegenrichtung drängt.

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