DE3615128C2

DE3615128C2 -

Info

Publication number: DE3615128C2
Application number: DE19863615128
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing.(Grad.) 1000 Berlin De Eisemann
Original assignee: H BERTHOLD AG 1000 BERLIN DE
Current assignee: H BERTHOLD AG 1000 BERLIN DE
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1989-04-20
Also published as: DE3615128A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum rückwirkungs freien Ankoppeln eines geradlinig verfahrbaren Schlittens an seine Transportspindel dergestalt, daß der spielfrei gelagerte Schlitten ausschließlich in seiner Transportrichtung form schlüssig mit der Spindelmutter verbunden, sonst aber in sei nen fünf Freiheitsgraden frei bewegbar zur Spindel und Spindel mutter angeordnet ist.The invention relates to a device for retroactive free coupling of a straight movable carriage its transport spindle in such a way that the one with no play Sled only in its transport direction conclusively connected to the spindle nut, but otherwise in Five degrees of freedom can be moved freely to the spindle and spindle mother is arranged.

Bei bekannten Anordnungen zur exakten und spielfreien Ver schiebung eines in X-Richtung hin- und her bewegbaren Tisches oder Schlittens, kommt es darauf an, daß, innerhalb seiner gesamten Wegstrecke sowohl der Schlitten spielfrei geführt und gelagert ist als auch daß die verwendete Transportspindel mit Mutter jede Drehbewegung in eine lineare Bewegung des Schlittens umsetzt.In known arrangements for the exact and play-free displacement of a table or slide movable back and forth in the X direction, it is important that, within its entire distance, both the slide is guided and supported without play and that the transport spindle used with the nut converts every rotary movement into a linear movement of the carriage.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in optisch-elek tronischen Maschinen für verschiedene Aufgaben benötigt bei denen Wegtoleranzen von 0,005 mm, und zwar reproduzierbar, ver langt werden. Häufig wird die zurückgelegte Strecke mittels op tisch-elektronischer Hilfsmittel, z. B. mittels einer Licht schranke über einem hochauflösenden Glasraster, überwacht und ist damit über entsprechende Speicher/Rechner korrigierbar. Insbesondere wenn es sich um Vorrichtungen mit längeren Trans portstrecken handelt, ist es äußerst schwierig, eine Abstimmung zwischen Schlitten und Spindelmutter für jeden Punkt der Wegstrecke gleichermaßen zu erreichen, z. B. auf Grund der Baulänge der Spindel, der La gerung und der Parallelführung. Nur mit großem Justageaufwand und ausgesuchten Bauteilen ist beispielsweise die Parallelität der spielfreien Schlittenfüh rung zur Spindel zu bewerkstelligen. Ein besonders kritischer Punkt ist daher die Ankoppelung der Spindel/Spindelmutter an einen linear verfahrbaren Schlitten. Die hier bekannten Ankop pelungen sind dergestalt aufgebaut, daß die Mutter fest mit dem anzutreibenden Filmschlitten verbunden ist, so daß sich alle dynamischen Bewegungsungenauigkeiten von Spindel und Mutter di rekt auf den Schlitten übertragen können und damit Auslenkungen in verschiedene Richtungen bewirken können. Beispielsweise in einem Scanner, wo von einer Vorlage mittels eines hochfeinen Lichtstrahls ein Bild abgetastet werden kann, wobei sich die Vorlage auf einem schrittweise verschiebbaren Schlitten befin den kann, oder in einem Fotosatzbelichter, wo umgekehrt ein lichtempfindliches Material mittels eines Strahles belichtet werden kann. Hier können bereits Vorschubtoleranzen von 0,005 mm eine Belichtungsarbeit unbrauchbar machen. Daher sind die vor bekannten Ankoppelvorrichtungen, mit ihren Schlupffehlern, Ver klemmungen und Verkantungen für derart hochgenaue Aufgaben nur bedingt verwendbar, müssen sehr eng justiert werden und können sich im Verlauf der Benutzungsdauer lockern oder verän dern.Such devices are used, for example, in optically-electrical tronic machines needed for various tasks which path tolerances of 0.005 mm, reproducible, ver be reached. The distance covered is often op table-electronic aids, e.g. B. by means of a light barrier over a high-resolution glass grid, monitored and can thus be corrected via appropriate memory / computer. Especially when it comes to devices with longer trans port routes, it is extremely difficult to get a vote to reach equally between slide and spindle nut for every point of the path, e.g. B. due to the length of the spindle, the La and parallel guidance. Only with great adjustment effort and selected components for example the parallelism of the backlash-free slide guide to accomplish the spindle. A particularly critical one The point is therefore the coupling of the spindle / spindle nut a linearly movable carriage. The Ankop known here Pelungen are constructed in such a way that the mother firmly with the Driven film sled is connected, so that all dynamic movement inaccuracies of spindle and nut di can transfer directly to the sled and thus deflections can effect in different directions. For example in a scanner, where from a template by means of a very fine Light beam an image can be scanned, the Template is on a slide that can be moved gradually can, or in a photosetter, where the other way around light-sensitive material exposed by means of a beam can be. Feed tolerances of 0.005 mm can already be found here make an exposure work unusable. Therefore, they are in front known coupling devices, with their slip errors, Ver Clamps and canting for such highly precise tasks can only be used to a limited extent, must be adjusted very closely and can loosen or change over the course of use other.

Durch die DE-PS 31 14 440 ist eine Vorschubspindel für ein Konturmeßgerät bekannt, wobei ein parallel zur Vorschubspindel bewegbarer Schlitten so mit dem Mutterelement der Spindel ver bunden ist, daß ein senkrecht in dem Mutterelement starr ange ordneter Schaft in die Bohrung eines zweiseitig abgeflachten, kugelartigen Teiles eingreift. Dieses kugelartige Teil ist im Schlitten durch einen entsprechenden kugeligen Ring und eine Sicherungsplatte gehalten.DE-PS 31 14 440 is a feed spindle for a Contour measuring device known, one parallel to the feed spindle movable carriage so ver with the nut element of the spindle is bound that a vertically rigid in the nut member arranged shaft into the bore of a bilaterally flattened spherical part engages. This spherical part is in the Sled through a corresponding spherical ring and one Locking plate held.

Somit kann bei Unparallelität, zwischen der Vorschubspindel und dem Schlitten, über den Schaft und die Bohrung eine axiale Verschiebebewegung erfolgen und der Zapfen ist in eine Vielzahl von Neigungswinkeln kippbar, in bezug auf Richtungen, welche senkrecht die Achsen der Vorschubspindel und der Schlittenfüh rung schneiden. Thus, in the event of non-parallelism, between the feed spindle and the slide, an axial over the shaft and the bore Sliding movement is done and the pin is in a variety tiltable from angles of inclination with respect to directions which vertical the axes of the feed spindle and the slide guide cutting.

Eine derartige Anordnung hat aber den Nachteil, daß eine Vielzahl von Teilen notwendig ist um zunächst zu einer spiel freien und trotzdem bewegbaren Verbindung zwischen dem Schaft der Spindelmutter und dem kugeligen Mitnahmeteil zu gelangen. Andererseits ergeben sich aus den Herstellungstoleranzen des Schaftaußendurchmessers zur Bohrung des kugeligen Teils und dessen gerundeter Außenkontur zum kugeligen Lagerring nicht absolut spielfreie Passungen. Auch ist bei längerer Benutzungsdauer dieser Anordnung kein automatischer Spielausgleich der be weglichen Mitnahmeteile vorgesehen, so daß zwischen Spindelmut ter und Schlitten ein Schlupf eintreten kann.However, such an arrangement has the disadvantage that a Plenty of parts is necessary to start a game free, yet movable connection between the shaft the spindle nut and the spherical driving part. On the other hand, the manufacturing tolerances of Outside diameter of the shaft for drilling the spherical part and its rounded outer contour to the spherical bearing ring is not absolutely zero-play fits. Even with a longer period of use this arrangement no automatic game compensation of the be movable entrainment parts provided so that between spindle courage a slip can occur.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Ankoppeln eines Schlittens an seine Transport spindel so zu verbessern, daß ein kontinuierlicher Spielaus gleich zwischen den Mitnahmeteilen möglich ist, wobei trotzdem, bei Unparallelität der Spindel zum Schlitten, Bewegungen zu einander oder gegeneinander in Richtungen möglich sind, die senkrecht zu den Achsrichtungen liegen und daß die spielfreie Mitnahme mittels einfacher Teile ohne jeglichen Einstellauf wand möglich ist. The invention has therefore set itself the task Device for coupling a carriage to its transport spindle to improve so that a continuous play is possible between the entrainment parts, although if the spindle is not parallel to the slide, movements too each other or against each other in directions that are possible lie perpendicular to the axis directions and that the backlash-free Carrying by means of simple parts without any adjustment wall is possible.

Diese Aufgabe wird insbesondere dadurch erreicht, daß zwi schen dem Mitnehmerarm der Spindelmutter und dem Schlitten eine Kugel angeordnet ist, die somit nur eine punktförmige Berührung zwischen Schlitten und Spindelmutter bewirkt. Beide Teile sind zueinander mittels in Transportrichtung wirksamer Zugfedern verbunden, so daß sich Unparallelitäten der Schlittenführung zur Transportspindel in mehreren Richtungen nicht negativ auf die Ankoppelstelle auswirken und damit eine spielfreie Mitnahme gewährleistet ist.This task is achieved in particular that between between the drive arm of the spindle nut and the slide Ball is arranged, which is only a punctiform contact between slide and spindle nut. Both parts are to each other by means of tension springs effective in the direction of transport connected so that there are non-parallelities of the slide guide to the transport spindle in several directions impact the coupling point and thus a play-free take is guaranteed.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung des Ausführungsbeispieles, welches anhand der Zeichnungen näher beschrieben wird. Es zeigtFurther advantages result from the following description Exercise of the embodiment, which is based on the drawings is described in more detail. It shows

Fig. 1 das Verhältnis der sechs möglichen Freiheitsgrade eines, von einer Spindel angetriebenen, geradlinig ver fahrbaren Schlittens. Fig. 1 shows the ratio of the six possible degrees of freedom of a, driven by a spindle, rectilinearly movable carriage.

Fig. 2 die Ankoppelung des Schlittens an die Transport spindelmutter von oben. Fig. 2, the coupling of the carriage to the transport spindle nut from above.

Fig. 3 den Schlitten im Gestell mit Ankoppelung in Vor deransicht. Fig. 3 shows the slide in the frame with coupling in front of the view.

Fig. 4 wie Fig. 2 und Fig. 3, als Seitenansicht. Fig. 4 as Fig. 2 and Fig. 3, as a side view.

In Fig. 1 soll demonstriert werden wie, um und in Richtung der verschiedenen Achsen, ein angedeuteter verfahrbarer Schlit ten 1 gedreht, geneigt und schwenkbar ist. Der Schlitten kann Lageveränderungen als Drehung um die Achsen oder Freiheits grade "D", "E" und "F" und/oder Lageveränderungen als Nei gung/Schwingung um die Achse "D" in Richtung A, um Achse "F" in Richtung B und um Achse "E" in Richtung C einnehmen. Dabei gilt als Voraussetzung, daß der Schlitten 1 geradlinig in Achs richtung der Spindel 8 hin- und herbewegbar sein muß, d. h. in Richtung der Achse "E" soll zwischen Spindel 8 und Schlitten 1 eine starre Ankopplung sein.In Fig. 1 it is to be demonstrated how, around and in the direction of the different axes, an indicated movable carriage 1 is rotated, inclined and pivotable. The carriage can change position as a rotation about the axes or degrees of freedom " D ", " E " and " F " and / or change in position as inclination / vibration around the axis " D " in direction A , around axis " F " in direction B. and take around axis " E " in direction C. It is a prerequisite that the carriage 1 must be able to move back and forth in a straight line in the axial direction of the spindle 8 , ie in the direction of the axis “ E ” there should be a rigid coupling between the spindle 8 and the carriage 1 .

Ist nun die Parallelität zwischen Spindel 8 und Schlitten 1 nicht in allen Freiheitsgraden "A-F" gewährleistet, müssen aufwendige Ankoppelungsvorrichtungen vorgesehen werden. Durch die nachfolgend beschriebenen An koppelvorrichtung sollen aufwendige Montagen und Justagen zur exak ten Parallelführung der Transportspindel zu einem spielfrei ge führten Schlitten vermieden werden. If the parallelism between spindle 8 and slide 1 is not guaranteed in all degrees of freedom " AF ", complex coupling devices must be provided. The coupling device described below is intended to avoid complex assemblies and adjustments for the exact parallel guidance of the transport spindle to a slide which is guided without play.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung von oben, als Vorder- und Seitenansicht. Eine derartige Ankoppelvorrichtung mit einem Schlitten 1 zur Aufnahme einer Vorlage kann innerhalb eines Abtasters (Scanner), oder zum Transport eines lichtempfindlichen Materials, bei spielsweise in einem Fotosatzbelichter, Anwendung finden. Mit 1 soll gleichzeitig der Ort bezeichnet sein, wo ein Material oder eine Vorlage plaziert werden kann. Figs. 2, 3 and 4 show the device of the invention from above, as front and side views. Such a coupling device with a carriage 1 for receiving an original can be used within a scanner (scanner) or for transporting a light-sensitive material, for example in a photo setter. 1 is also intended to denote the location where a material or a template can be placed.

Ein Schlitten 1 wird mittels gegenüberliegend angeordne ter Rollenpaare 2 in senkrechter Richtung auf Schienen 4 ge führt. Die Schienen 4 sind fest mit dem Geräterahmen 3 verbun den. Insgesamt ist also der Schlitten in dieser ersten Richtung durch acht Rollen 2 geführt. Für die seitliche Führung des Schlittens 1 ist eine Flachschiene 5 mittig zum Geräterahmen 3 an diesem angebracht. Der Schlitten 1 hat, jeweils rechts und links der Flachschiene 5, Ausleger 6, welche an ihrem unteren Ende Rollen 7 besitzen. Diese Rollen 7 übernehmen über die Schiene 5 die exakte geradlinige Führung des Schlittens 1. Zwischen den beiden Auslegern 6 ist die Spindel 8 angeordnet, welche auch am Rahmen 3 drehbar befestigt ist (Fig. 4) und mit tels eines nicht näher dargestellten Antriebes gedreht werden kann. Mit der Spindel 8 ist eine Mutter 9 spielfrei verbunden, wobei durch die Drehbewegung der Spindel 8 die Mutter in wech selseitiger Richtung auf der Spindel bewegt werden kann. Auf der Mutter 9 ist eine Platte 12 befestigt, von welcher ein Steg 13 aufwärts in eine Aussparung 11 des Schlittens 1 hinein ragt. Dieser Steg 13 ist in Fig. 3 nur angedeutet. Der Steg 13 besitzt an seiner Stirnseite 14 eine zentrische Senkung 15 für die Aufnahme einer Kugel 16.A carriage 1 is by means of oppositely arranged ter pairs of rollers 2 leads in the vertical direction on rails 4 ge. The rails 4 are firmly connected to the device frame 3 . Overall, the carriage is guided by eight rollers 2 in this first direction. For the lateral guidance of the carriage 1 , a flat rail 5 is attached to the device frame 3 in the center thereof. The carriage 1 has, on the right and left of the flat rail 5 , boom 6 , which have rollers 7 at their lower end. These rollers 7 take over the exact linear guidance of the carriage 1 via the rail 5 . Between the two arms 6 , the spindle 8 is arranged, which is also rotatably attached to the frame 3 ( Fig. 4) and can be rotated by means of a drive, not shown. With the spindle 8 , a nut 9 is connected without play, the nut 8 being able to be moved in alternating directions on the spindle by the rotational movement of the spindle 8 . A plate 12 is fastened on the nut 9 , from which a web 13 projects upwards into a recess 11 in the carriage 1 . This web 13 is only hinted at in FIG. 3. The web 13 has a central countersink 15 on its end face 14 for receiving a ball 16 .

Im Schlitten 1 ist innerhalb der Aussparung 11 eine zweite Platte 17 angebracht, die ebenfalls auf ihrem Rücken einen Steg 18 trägt, welcher an seiner Stirnseite 19 einen keilförmigen Schlitz 20 besitzt. In diesen Keilschlitz 20 greift ebenfalls die Kugel 16 ein. Jeweils am Rücken 18 der Platte 17 und am Rücken 13 der Platte 12 sind Stifte 22 be festigt, an denen Zugfedern 21 den Schlitten 1 mit der Spin delmutter 9 verbinden.In the carriage 1 , a second plate 17 is attached within the recess 11 , which also carries a web 18 on its back, which has a wedge-shaped slot 20 on its end face 19 . The ball 16 also engages in this wedge slot 20 . Each on the back 18 of the plate 17 and on the back 13 of the plate 12 pins 22 be fastened, on which tension springs 21 connect the carriage 1 with the spin delmutter 9 .

Der keilförmige Schlitz 20 und auch die Senkung 15 sind aus dauerfestem Material hergestellt und mit entsprechend glat ter Oberfläche versehen, so daß sich die Kugel 16 nicht ein drücken kann. The wedge-shaped slot 20 and the countersink 15 are made of durable material and provided with a correspondingly smooth surface, so that the ball 16 cannot press.

Die Funktionsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung ergibt, daß gemäß Fig. 1 und 2 eine formschlüssige Mitnahme des Schlittens 1 in Achsrichtung "E" erfolgt, so daß diese Verbin dung keinen Freiheitsgrad zuläßt. Eine Relativbewegung zwi schen Spindelmutter 9 und Schlitten 1 kann hierbei in dieser Richtung "E" nicht stattfinden.The operation of the device described so far shows that, according to FIGS. 1 and 2, the carriage 1 is positively entrained in the axial direction “ E ”, so that this connection does not permit any degree of freedom. A relative movement between the spindle nut 9 and slide 1 cannot take place in this direction " E ".

Wird dagegen die Spindelmutter 9 wie in Fig. 2 mit "A" bezeich net ausgelenkt, so kann sich der gesamte Schlitten um den Ku gelmittelpunkt drehen, so daß keine Zwangsbewegung auf den Schlitten 1 übertragen wird. Das gleiche gilt für eine mögliche Pendelbewegung "B" der Mutter 9 (Fig. 4) ebenso wie die Auslen kungen in "C" und "D" gemäß Fig. 3. Bei Auslenkung der Spindel mutter 9 oder der Spindel in Richtung "C" oder "D" kann, außer der Drehbewegung um den Kugelmittelpunkt, auch noch eine Längs bewegung der Spindelmutter in Richtung des Schlitzes 20, stattfinden.On the other hand, if the spindle nut 9 is deflected with the designation " A " in FIG. 2, the entire carriage can rotate around the center of the Ku so that no forced movement is transmitted to the carriage 1 . The same applies to a possible pendulum movement " B " of the nut 9 ( Fig. 4) as well as the deflections in " C " and " D " according to Fig. 3. When deflecting the spindle nut 9 or the spindle in the direction " C " or " D " can, in addition to the rotational movement around the center of the ball, also a longitudinal movement of the spindle nut in the direction of the slot 20 , take place.

Der Vorteil der vorher beschriebenen Vorrichtung besteht überwiegend darin, daß jegliche Unparallelität zwischen den Führungen 4 und 5 des Schlittens 1 zu den Lagerpunkten der Spindel 8 keine zwangsweise Lageveränderung des Schlittens 1 herbeiführen kann. Auch sind Pendelbewegungen, der Spindelmut ter 9 sowie Durchbiegungen der Spindelachse 8 für die exakte Führung des Schlittens 1 unschädlich.The advantage of the device described above consists predominantly in the fact that any non-parallelism between the guides 4 and 5 of the slide 1 to the bearing points of the spindle 8 can not bring about a forced change in the position of the slide 1 . Also pendulum movements, the Spindelmut ter 9 and deflections of the spindle axis 8 for the exact guidance of the carriage 1 are harmless.

Claims

1. Device for coupling a linearly movable carriage to a parallel arranged transport spindle, wherein a spherical, rotatable and tiltable coupling device is arranged between the carrier of the transport spindle and the slide, characterized in that a perpendicular to the transport spindle ( 8 ) arranged With slave web ( 13 ) of the spindle nut ( 9 ) has a countersink ( 15 ) that, compared to this countersink in the carriage ( 1 ), a plate ( 17 ) has a wedge-shaped slot ( 20 ) which is white towards the center of the spindle, countersink ( 15 ) and slot ( 20 ) are connected by means of a loose ball ( 16 ), and that spindle nut ( 9 ) and slide ( 1 ) are held by means of tension springs ( 21 ) without play via a ball ( 16 ).

2. Device according to the preceding claims, characterized in that two tension springs ( 21 ) are arranged on the opposite sides and centrally to the ball ( 16 ).