DE3620741C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tischvorschubeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Tischvorschubeinrichtung wird zum Beispiel bei Werkzeugmaschinen und dergleichen eingesetzt.

Es gibt Tischvorschubeinrichtungen, bei denen der Vorschubme­ chanismus zum Antreiben eines beweglichen Tisches aus einer Kombination von Kugel-Spindelvortrieb und beispielsweise als Schrittmotor oder dergleichen ausgebildeten Drehmotoren besteht. Die geradlinige Bewegung des beweglichen Tisches wird übli­ cherweise über die Drehbewegung der Kugel-Spindelanordnung ge­ steuert. Allerdings ist es schwierig, mit Hilfe einer solchen Anordnung den beweglichen Tisch exakt an der gewünschten Posi­ tion einzustellen. Besonders schwierig ist das Anfahren und das Anhalten des Tisches derart, daß der Tisch dann im Ruhe­ zustand die gewünschte exakte Position einnimmt.

Um diesem Problem zu begegnen, wurden verschiedene Vorschlä­ ge gemacht, die auf eine Vorschubeinrichtung mit einem Linear­ motor abzielten. Die Verwendung eines Linearmotors hat grund­ sätzlich die Wirkung, daß das Ansprechverhalten des beweglichen Tisches bei Bewegungen verbessert wird und der Tisch eine hö­ here Vorschubgeschwindigkeit besitzt. Letzteres ist darauf zu­ rückzuführen, daß eine mechanische Kraftübertragung, wie sie zum Beispiel durch die erwähnte Kugel-Spindelanordnung gebil­ det ist, entbehrlich ist. Außerdem läßt sich die Baugröße der Einrichtung herabsetzen, da bei dem Linearmotor ein bewegli­ ches und ein ortsfestes Teil zwischen dem beweglichen Tisch und dem ortsfesten Bett liegen.

Eine Tischvorschubeinrichtung mit einem Linearmotor ist in der US-PS 32 68 747 beschrieben. Den beiden relativ zueinander beweglichen Tischen ist jeweils ein Stator eines Linearmo­ tors zugeordnet. Die Betätigung erfolgt über an den Tischen ausgebildeten Kolbenstangen, die die beweglichen Teile des Linearmotors darstellen. Die Lageranordnungen der beiden Tische sind mit Kugellagern ausgestattete Rollen, welche die beweglichen Kolbenstangen gegenüber den beiden Statoren in einer Vertikalstruktur lagern. Die Verwendung von Radial­ kugellagern hat allerdings den Nachteil, daß die Kolben­ stangen bzw. die Tische lediglich Vertikalkräfte aufzunehmen vermögen, wohingegen bei horizontal oder anderweitig ein­ wirkenden Lasten eine unerwünschte Horizontalversetzung der Lageranordnung erfolgt. Aus diesem Grund läßt sich ein mühe­ loses Gleiten der Tische nicht unter sämtlichen Bedingungen gewährleisten. Die Anbringung der Radial-Kugellager an der Tischvorschubeinrichtung ist ziemlich begrenzt. Insgesamt weist die Tischvorschubeinrichtung eine begrenzte Stabilität auf, dies gilt - aus den genannten Gründen - nicht nur für die mechanischen Eigenschaften der Lageranordnung, sondern gilt auch für die elektrischen Eigenschaften. Wenn nämlich durch ungünstige Lastverteilung eine seitliche Verschiebung der Kolbenstangen stattfindet, ändert sich mit der durch die Verschiebung hervorgerufenen Verschiebung des Schwerpunkts des beweglichen Tisches bzw. der beweglichen Tische auch das Verhältnis der magnetischen Kräfte des Linearmotors. Hierdurch wird eine exakte Positionierung der Tische verhin­ dert.

Ein weiterer Nachteil der Radial-Kugellager der Lageranord­ nungen besteht darin, daß die Tischvorschubeinrichtung eine beträchtliche Bauhöhe aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tischvorschub­ einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch hohe Stabilität und geringe Bauhöhe auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfin­ dung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen

Die erfindungsgemäße Tischvorschubeinrichtung vermag be­ trächtliche Lasten in praktisch beliebigen Richtungen auf­ zunehmen. Die Steifigkeit der gesamten Einrichtung, insbe­ sondere diejenige der Lageranordnungen, läßt sich im Ver­ gleich zu der bekannten Tischvorschubeinrichtung beträchtlich erhöhen. Insbesondere wird eine extrem geringe Bauhöhe der Tischvorschubeinrichtung ermöglicht. Die Tische bewegen sich praktisch reibungsfrei. Da die Tische sich bei ihrer Bewe­ gung - auch unter Lasteinwirkung - kaum in Bezug auf das ortsfeste Bett bewegen, herrschen stabile Verhältnisse, die ein exaktes Positionieren des Tisches ermöglichen.

Während Linearmotoren üblicherweise so ausgebildet sind, daß der bewegliche Tisch auf einem an dem ortsfesten Bett be­ festigten feststehenden Teil entlangläuft, ist der Bewegungs­ bereich des Tischs eingeschränkt auf denjenigen Bereich, der der Gesamtlänge des feststehenden Teils entspricht. Soll der bewegliche Tisch über eine große Strecke laufen können, ist es also notwendig, ein sehr langes feststehendes Teil vorzu­ sehen. Da andererseits die Zähne an dem feststehenden Teil dadurch hergestellt werden, daß ein Stahlblech oder derglei­ chen durch Ätzen bearbeitet wird, müßte, wenn die Länge des feststehenden Teils erhöht werden soll, das Ätzbad mit ent­ sprechend großer Länge vorgesehen werden. Dies ist produktions­ technisch unerwünscht. Diese Beschränkungen haften der bekann­ ten Tischvorschubeinrichtung gemäß der US-PS 32 68 747 eben­ falls an.

Man kann daran denken, mehrere Teile separat herzustellen, um die getrennten Teile zu einem durchgehenden Teil zu ver­ einigen. Allerdings ist es dabei sehr schwierig, die Verbin­ dungsstellen der kurzen Teile mit der erforderlichen hohen Genauigkeit zusammenzufügen, um die gleich exakte Teilung der Zähne zu erhalten.

Demgegenüber weist die erfindungsgemäße Tischvorschubein­ richtung den Vorteil auf, daß die beiden Tische unabhängig von der Länge des ortsfesten Betts eine praktisch unbe­ grenzte Strecke zurücklegen können, wobei dennoch ein exakter Vorschub der beweglichen Tische gewährleistet ist.

Zwar ist es aus dem DE-GM 76 34 519 bekannt, bei einem hy­ draulischen Linearmotor einen "kletternden" Vorschub vor­ zusehen, doch konnte dieser Konstruktion keine Anregung auf die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Tischvor­ schubeinrichtung entnommen werden; denn abgesehen davon, daß die bekannte Vorrichtung hydraulisch arbeitet und in­ soweit mit einem Linearmotor nichts gemeinsam hat, fehlt der bekannten Konstruktion jeglicher Hinweis über eine mögliche Lagerung der beiden Tische der erfindungsgemäßen Tischvorschubeinrichtung. Bei dem bekannten hydraulischen Linearmotor sitzen auf einer Führungsschiene zwei separa­ te Kolben, die mit einer zylindrischen Außenhülse zwei Paare von Ringräumen bilden, die alternierend mit Hydrau­ likflüssigkeit beaufschlagt werden. Zusätzlich zu der orts­ festen Führungsschiene sind also zwei Kolben und zwei zu einer Bewegungseinheit verbundene Zylinder vorgesehen, also insgesamt drei bewegliche Teile. Insoweit ist eine Über­ tragung dieser Anordnung auf eine Tischvorschubeinrichtung mit zwei beweglichen Tischen nicht naheliegend.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Tischvorschubeinrichtung nach der Erfindung, wobei einige Bauteile dargestellt sind, die normalerweise von außen nicht sichtbar sind,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 1,

Fig. 7 eine Längsschnittansicht, die im wesentlichen Bestandteil einer elektromagnetischen Bremse in der Vorrichtung nach Fig. 1 veranschaulicht,

Fig. 8 eine Vorderansicht eines der in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendeten Linearlager,

Fig. 9 eine Draufsicht auf das Lager nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 eine vergrößerte Schnittansicht, die den wesentlichen Bestandteil des beweglichen Teils und des feststehenden Teils in der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt,

Fig. 12A bis 12D schematische Vorderansichten des Linear- Impulsmotors, wobei dessen Arbeitsprinzip veranschaulicht ist, und

Fig. 13A bis 13E schematische Vorderansichten der Einrichtung nach Fig. 1, wobei unterschiedliche Betriebszustände dargestellt sind.

Fig. 1 bis 6 zeigen einen Linearmotor, der Bestandteil einer Ausführungsform der Erfindung ist. Ein ortsfestes Bett 1 besitzt an jeder Breitseite Flansche 2, die von den Seiten nach oben vorstehen und sich parallel zueinander in Längsrichtung erstrecken. Mit Hilfe von Befestigungsmitteln 4 (z.B. Bolzen) sind an dem ortsfesten Bett 1 Führungsschienen 3 befestigt, die parallel zueinander an den Innenseiten der Flansche 2 angeordnet sind und einander gegenüberliegen. Von den Führungsschienen 3 werden mit Hilfe weiter unten näher beschriebener Linearlager zur freien Bewegung längs der Führungsschienen 3 ein erster beweglicher Tisch 5 und ein zweiter beweglicher Tisch 6 getragen. An den einander gegenüberliegenden Seitenflächen im Bereich der Unterseite des zweiten beweglichen Tischs 6 sind Ausnehmungen zur Anbringung der Linearlager ausgebildet. In den Ausnehmungen sind mit Hilfe von Befestigungsmitteln 8 an beiden Seiten ein Paar Linearlager 7 festgemacht. Ein weiteres Paar von Linearlagern 9 ist mit Hilfe von Befestigungsmitteln 10 an beiden Seiten des vorderen und hinteren Endabschnitts auf der Oberseite des ersten beweglichen Tischs 5 befestigt. In den Seitenflächen der Führungsschienen 3 sind in Nachbarschaft bezüglich des ersten und des zweiten beweglichen Tisches 5, 6 paarweise Laufnuten 3 a für belastete Kugeln ausgebildet, so daß in jedem der Linearlager 7 und 9 befindliche belastete Kugeln 22 (siehe Fig. 8) geführt werden. Der erste und der zweite bewegliche Tisch 5,6 werden also von denselben Führungsschienen 3 mit Hilfe der Linearlager 7 und 9 geführt, wobei die Lager an den beiden Tischen festgemacht sind. Demgemäß kann sich der zweite bewegliche Tisch 6 relativ zu dem ersten beweglichen Tisch 5 bewegen.

Außerdem ist der zweite bewegliche Tisch 6 so ausgebildet, daß er innerhalb eines zwischen den Linearlagern 9 an den Seitenflächen des vorderen und hinteren Endes des ersten beweglichen Tisches 5 definierten Bereichs relativ zu dem ersten beweglichen Tisch 5 verschoben werden kann. Zwischen dem ersten beweglichen Tisch 5 und dem zweiten beweglichen Tisch 6 befindet sich ein Linearmotor A. Ein feststehendes Teil 5′ des Linearmotors A ist auf der Oberseite des ersten beweglichen Tischs 5 montiert; andererseits ist an der Unterseite des zweiten beweglichen Tischs 6, welche der Oberseite des Tischs 5 gegenüberliegt, ein bewegliches Teil 6′ montiert.

In jedem Mittelbereich der Breitseitenflächen des zweiten beweglichen Tischs 6 zwischen den Linearlagern 7 ist auf jeder Seite eine elektromagnetische Bremse 11 montiert. Anderseits ist an den beiden Seiten des vorderen und des hinteren Endes der Oberseite des ersten beweglichen Tischs 5 ein Paar elektromagnetischer Bremsen 12 montiert.

Wie Fig. 7 zeigt, enthält jede elektromagnetische Bremse 11 und 12 einen Bremsschuh 13, der gegen die entsprechende Führungsschiene 3 gepreßt werden kann, um einen Bremsvorgang zu bewirken, einen Tauchkolben 14, der den Bremsschuh 13 quer zur Führungsschiene 3 vor- und zurückbewegt, und eine elektromagnetische Spule 15 zum Betätigen des Tauchkolbens 14. Die Bremsanordnung ist derart ausgebildet, daß, wenn die Spule 15 erregt wird, der Tauchkolben 14 derart gezogen wird, daß sich der Bremsschuh 13 von der entsprechenden Führungsschiene 3 löst, während dann, wenn die Spule 15 entregt wird, der Bremsschuh 13 von einer Feder 16 beaufschlagt und dadurch gegen die entsprechende Führungsschiene 3 gepreßt wird.

Wie Fig. 8 bis 10 zeigen, umfaßt jedes Linearlager 7 und 9 einen Lagerblock 19 mit zwei Kugel-Laufnuten 17 auf der einen Seite und außerdem mit zwei inneren Kugel-Rücklauflöchern 18, einen Käfig 20, der die beiden Reihen von belasteten Kugeln hält, und ein Paar Deckelplatten 21, von denen jede eine Verbindung zwischen den Kugel-Laufnuten 17 und den entsprechenden Kugel-Rücklauflöchern 18 herstellt. Die belasteten Kugeln 22 rollen in den durch die Kugel-Laufnuten 17 und die Kugel-Rücklauflöcher 18 gebildeten Endlosbahnen um. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Berührungswinkel α zwischen den Kugel- Laufnuten 17 und den belasteten Kugeln 22 etwa 45°. Dieser Winkel ist jedoch nur beispielhaft und kann innerhalb eines Bereichs zwischen 30° und 60° frei gewählt werden.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das Spiel zwischen den Führungsschienen 3 und jedem der Linearlager 7 und 9 mit Hilfe von Spielraum-Justierbolzen 23, die an einer der Führungsschienen 3 montiert sind, einstellbar. Beim Anziehen der Spielraum-Justierbolzen 23 drücken die inneren Enden dieser Bolzen 23 die entsprechenden Lager 7 oder 9 in Richtung auf die andere Führungsschiene 3, während die auf diese Bolzen einwirkende Reaktionskraft so übertragen wird, daß sie auf das andere Linearlager 7 bzw. 9 drückt, so daß dadurch die belasteten Kugeln 22 in geeigneter Weise vorgespannt werden. Als andere Mittel zum Vorspannen kommen Exzenterstifte, konische Teile u.dgl. in Frage.

Fig. 11 zeigt den wesentlichen Teil des bei dieser Ausführungsform der Erfindung verwendeten Linearmotors. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das bewegliche Teil 6′ einen zentralen Permanentmagneten 24, sowie linke und rechte Magnetkerne 25 und 26, die derart angeordnet sind, daß sie über den zentralen Permanentmagneten 24 einander zugewandt sind. Der Magnetkern 25 (in Fig. 11 auf der linken Seite) besitzt erste und zweite Magnetpole 27, 28, die von dem zentralen Permanentmagneten 24 mit N-Polarität magnetisiert sind. Der Magnetkern 26 (rechts in Fig. 11) besitzt einen dritten und einen vierten Magnetpol 29 bzw. 30, die von dem Permanentmagneten 24 mit S-Polarität magnetisiert sind.

Wie Fig. 11 zeigt, sind mit einer konstanten Schrittweite P über die gesamte Länge des feststehenden Teils 5′ viele feststehende Zähne 5 a ausgebildet, die jeweils rechtwinkligen Querschnitt haben und sich etwa rechtwinklig zur Längsrichtung des feststehenden Teils 5′ erstrecken. Die ersten bis vierten Magnetpole 27 bis 30 besitzen Polzähne 27 a bis 30 a, deren Schrittweite die gleiche ist wie die der Zähne an dem feststehende Teil 5′.

Die ersten und zweiten Magnetpole 27, 28 mit der N-Polarität tragen auf sie aufgewickelte erste bzw. zweite Spulen 31, 32. Diese Spulen 31, 32 sind in Reihe geschaltet, so daß sie Magnetflüsse in Gegenrichtung erzeugen, wenn sie von elektrischem impulsförmigem Strom durchflossen werden, der von einer (nicht gezeigten) Impulsgeneratoreinrichtung erzeugt wird, welche an die Spulen 31, 32 angeschlossen ist.

In ähnlicher Weise sind die dritten und vierten Magnetpole 29, 30 mit der S-Polarität von dritten und vierten Spulen 33, 34 umwickelt. Diese Spulen 33 und 34 sind in Reihe geschaltet, so daß sie Magnetflüsse in entgegengesetzter Richtung erzeugen, wenn ihnen impulsförmiger elektrischer Strom von einer (nicht gezeigten) Impulsgeneratoreinrichtung zugeführt wird, an die die Spulen 33 und 34 angeschlossen sind. Aus Gründen der Vereinfachung sei angenommen, daß die Phase der Polzähne 28 a des zweiten Magnetpols 28 gegenüber der Phase der Polzähne 27 a des ersten Magnetpols 27 um 1/2 Schrittweite, d.h. P/2 versetzt ist, während die Phase der Polzähne 29 a des dritten Magnetpols 29 gegenüber der Phase der Polzähne 30 a des vierten Magnetpols 30 um einen entsprechenden Betrag von 1/2 Schrittweite, d.h. P/2, versetzt ist. Außerdem sei angenommen, daß die Polzähne 29 a und 30 a der dritten und vierten Magnetpole 29, 30 mit der S-Polarität in der Phase gegenüber den Polzähnen 27 a, 28 a der ersten und zweiten Magnetpole 27, 28 mit der N-Polarität um einen Betrag entsprechend 1/4 Schrittweite, d.h. P/4, versetzt sind.

Im folgenden wird anhand der Fig. 12A bis 12D die Arbeitsweise des Linear-Impulsmotors beschrieben.

Die ersten und zweiten Spulen 31, 32 empfangen Impulse an den Anschlüssen a, während die dritten und vierten Spulen 33, 34 Impulse an den Anschlüssen b empfangen. Gemäß Fig. 12A wird der Impulsstrom in eine solche Richtung an die Anschlüsse a geliefert, daß der erste Magnetpol erregt wird (Zustand (1)). Gemäß Fig. 12B wird der Impulsstrom in eine solche Richtung an die Anschlüsse B gelegt, daß der vierte Magnetpol 30 erregt wird (Zustand (2)). Gemäß Fig. 12C wird der Impulsstrom in eine solche Richtung an die Anschlüsse a gelegt, daß der zweite Magnetpol 28 erregt wird (Zustand (3)). Schließlich wird nach Fig. 12D der Impulsstrom in eine solche Richtung angelegt, daß der dritte Magnetpol 29 erregt wird (Zustand (4)).

Die durch die jeweiligen Magnetpole in den Zuständen (1) bis (4) erzeugte Magnetkraft ist in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengefaßt:

Tabelle 1

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, übt im Zustand (1) der erste Magnetpol 27 mit N-Polarität die stärkste Magnetkraft aus, so daß das bewegliche Teil 6 durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem ersten Magnetpol 27 und dem entsprechenden Zahn 5 a des feststehenden Teils 5 in einem stabilen Zustand gehalten wird. Andererseits sind der dritte und der vierte Magnetpol 29 bzw. 30 mit der S-Polarität gegenüber dem jeweiligen benachbarten Zahn 5 a des feststehenden Teils 5 um 1/4 Schrittweite versetzt.

Im Zustand (2) erzeugt der Magnetpol 27 keine Kraft mehr, stattdessen erzeugt der vierte Magnetpol 30 mit der S-Polarität die stärkste Kraft, so daß das bewegliche Teil 6 um eine Strecke, die 1/4 Schrittweite, d.h. P/4 entspricht, bewegt wird, mit der Folge, daß der vierte Magnetpol 30 in Phase gelangt mit dem benachbarten Zahn 5 a des feststehenden Teils 5. Derweil sind der erste und der zweite Magnetpol 27 bzw. 28 mit der N-Polarität gegenüber dem jeweils benachbarten Zahn 5 a des feststehenden Teils 5 um ein Stück 1/4 Schrittweite, d.h. P/4, versetzt.

In dem Zustand (3) erzeugt der zweite Magnetpol 28 mit der N-Polarität die stärkste Magnetkraft, so daß das bewegliche Teil 6 um ein Stück entsprechend 1/4 Schrittweite, d.h. P/4, bewegt wird, mit der Folge, daß der zweite Magnetpol 28 in Phase mit dem benachbarten Zahn 5 a des feststehenden Teils 5 gelangt. Andererseits sind dann der dritte und der vierte Magnetpol 29 bzw. 30 mit der S-Polarität gegenüber dem jeweils benachbarten Zahn 5 a des feststehenden Teils 5 um ein Stück 1/4, d.h. P/4, versetzt.

Im Zustand (4) erzeugt der dritte Magnetpol 29 mit der S-Polarität die stärkste Kraft, so daß das bewegliche Teil 6 um ein Stück 1/4 Schrittweite, d.h. P/4, bewegt wird, mit der Folge, daß der Magnetpol 29 in Phase mit dem benachbarten Zahn 5 a des feststehenden Teils 5 ist.

Anschließend geht es mit dem Zustand (1) weiter, so daß der erste Magnetpol 27 mit der N-Polarität die stärkste Kraft erzeugt. Als Folge wird das bewegliche Teil 6 um ein 1/4 Schrittweite, d.h. P/4, entsprechendes Stück weiterbewegt, so daß wieder der Zustand nach Fig. 12A eingenommen wird. Auf diese Weise läuft das bewegliche Teil 6 bei jedem Impulszyklus durch wiederholtes Durchlaufen der Zustände (1) bis (4) jeweils um 1/4 Schrittweite weiter.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf die einphasige Erregung. Allerdings kann der im Rahmen der Erfindung verwendete Linearmotor auch durch ein Zweiphasen- Treibersystem angesteuert werden, bei dem mit einem Zweiphasen-Strom gearbeitet wird. Alternativ kann auch eine 1-2-Phasen-Erregung vorgesehen werden, bei der einphasige und zweiphasige Ströme abwechselnd angelegt werden.

Die Tischvorschubeinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird wie folgt angetrieben:

Zunächst wird jede der elektromagnetischen Bremsen 12 des ersten beweglichen Tischs 5 entregt, um die in der Bremse 12 vorhandene Feder 16 zu lockern. Dadurch wird der bewegliche Tisch 5 an den Führungsschienen 3 durch die Federkraft der Feder 16 fixiert. Gleichzeitig werden die beiden elektromagnetischen Bremsen 11 des beweglichen Tischs 6 erregt, um die in jeder Bremse 11 vorhandene Feder 16 zusammenzudrücken, damit sich der bewegliche Tisch 6 entlang der Führungsschienen 3 frei bewegen kann. In diesem Zustand wird ansprechend auf eine Impulseingabe zu dem beweglichen Teil 6′ der zweite bewegliche Tisch 6 angetrieben, so daß er um ein vorbestimmtes Stück in Vorwärtsrichtung bewegt wird, wie in den Fig. 13A, 13B und 13C dargestellt ist (betrachtet von der linken Seite der Figuren). Nachdem der zweite bewegliche Tisch 6 ein vorbestimmtes Stück in Vorwärtsrichtung gelaufen ist und bevor er an einem bestimmten Punkt hält, werden die beiden elektromagnetischen Bremsen 11 des zweiten beweglichen Tischs 6 entregt, um die Feder 16 in jeder Bremse zu lösen, mit der Folge, daß der bewegliche Tisch 6 durch die Federkraft jeder Feder 16 an den Führungsschienen 3 fixiert wird. Gleichzeitig werden die beiden elektromagnetischen Bremsen 12 des beweglichen Tischs 15 erregt, damit die Federn 16 in jeder Bremse 12 zusammengedrückt werden und der erste bewegliche Tisch 5 gegenüber den Führungsschienen 3 frei bewegbar ist. In diesem Zustand werden derart Impulse zugeführt, daß sich der zweite bewegliche Tisch 6 in Rückwärtsrichtung (in den Fig. 13A bis 13E nach rechts) bewegen würde. Da jedoch der zweite bewegliche Tisch 6 an den Führungsschienen 3 festgelegt ist, veranlaßt die auf diese Weise erzeugte Reaktionskraft, daß der erste bewegliche Tisch 5 in Vorwärtsrichtung läuft (in den Figuren nach links), wie in den Fig. 13C und 13D dargestellt ist, bevor der Tisch an einer vorbestimmten Stelle anhält. In dem in Fig. 13E dargestellten Zustand werden die elektromagnetischen Bremsen 12 des ersten beweglichen Tischs 5 entregt, um den Tisch 5 an den Führungsschienen 3 zu fixieren, während die beiden elektromagnetischen Bremsen 11 des zweiten beweglichen Tischs 6 erregt werden, um die Federn 16 in jeder Bremse zusammenzudrücken, damit der bewegliche Tisch 6 gegenüber den Führungsschienen 3 frei beweglich ist. Danach wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang, so daß der zweite bewegliche Tisch 6 und der erste bewegliche Tisch 5 abwechselnd in Vorwärtsrichtung laufen (nach links in den Fig. 13A bis 13E), und zwar beliebig weit in Richtung der Führungsschienen 3.

Dem Fachmann ist klar, daß, weil der erste bewegliche Tisch 5 durch vier Elektromagneten 12 auf beiden Seiten vorne und hinten am Tisch 5 fixiert wird, eine große Bremskraft erzeugt werden kann. Selbst wenn der zweite bewegliche Tisch aufgrund schwerer Beladung einer großen Trägheit ausgesetzt ist, ist ein Schlupf zwischen den Führungsschienen 3 und den Bremsschuhen 13 der elektromagnetischen Bremsen 12 ausgeschlossen. Außerdem ist der erste bewegliche Tisch 5 an beiden Seiten sowie vorne und hinten an den Führungsschienen 3 fixiert, so daß es möglich ist, den ersten beweglichen Tisch 5 im Gleichgewicht abzubremsen.

Da der erste und der zweite bewegliche Tisch 5, 6 auf den ersten und zweiten Linearlagern 7 bzw. 9 laufen, besteht nur ein sehr geringer Gleitwiderstand, und auch wenn die Tische 5 und 6 schwere Lasten tragen, gleiten die Tisch ruhig ohne nennenswerten Reibungswiderstand. Die Verwendung der ersten und zweiten Linearlager 7 und 9 in der oben beschriebenen Form ermöglicht die Aufnahme von Lasten, die zehn- bis hundertmal schwerer sind als solche Lasten, die ohne derartige Linearlager aufgenommen werden könnten. Wenn außerdem der Berührungswinkel α zwischen den belasteten Kugeln 29 des ersten und zweiten Linearlagers 7 bzw. 9 und den Kugel-Laufnuten 17 zu 45° gewählt wird, können der erste und der zweite bewegliche Tisch 5 bzw. 6 die Last in sämtliche Richtungen, d.h. vertikal und seitlich, aufnehmen. Durch geeignetes Vorspannen der belasteten Kugeln 22 läßt sich außerdem eine geeignete Steifigkeit erzielen, während ein konstantes Spiel zwischen dem ersten beweglichen Tisch 5 und dem zweiten beweglichen Tisch aufrechterhalten und dadurch ein stabiler Lauf gewährleistet wird. Man kann folgende Schwierigkeiten vermeiden: Kippen mit der Folge schwankenden Bewegungshubs, Gieren, welches sich aus einem Zickzack-Lauf ergibt, und Rollen, bei dem jeder Tisch vor- und zurückdrehend läuft.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf eine Ausführungsform, bei der ein Linear-Impulsmotor durch ein Impulssignal angesteuert wird. Die Verwendung eines Linear-Impulsmotors ist jedoch nur beispielhaft. Es können auch andere Linearmotoren verwendet werden, z.B. ein linearer Induktionsmotor, ein Linear-Gleichstrommotor u.dgl. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist außerdem das feststehende Teil 5′ an dem ersten beweglichen Tisch 5 montiert, während das bewegliche Teil 6′ an dem zweiten beweglichen Tisch 6 montiert ist. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich.

Die erfindungsgemäße Tischvorschubeinrichtung weist folgende Vorteile auf:

Der erste und der zweite bewegliche Tisch, die jeweils mit Bremseinrichtungen ausgestattet sind, können abwechselnd bewegt werden, während der gerade nicht bewegte Tisch in Bezug auf das ortsfeste Bett fixiert wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, daß die Tische eine praktisch unendlich lange Strecke bewegt werden, unabhängig von der Länge des feststehenden Teils. Auch bei langen Transportwegen besteht also nicht die Notwendigkeit, ein langes feststehendes Teil wie im Stand der Technik vorzusehen. Hierdurch verringern sich die Herstellungskosten der Tischvorschubeinrichtung aufgrund vereinfachter Herstellungsmöglichkeiten. Wenn im Stand der Technik ein langes feststehendes Teil durch Aneinanderfügen mehrerer kurzer feststehender Teile gebildet wird, läßt es sich nicht vermeiden, daß die Verbindungsstellen unregelmäßig sind mit der Folge, daß sich die Vorschubgenauigkeit der beweglichen Tische verschlechtert. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung eine ganz genaue Positionierung und Bewegung der Tische. Die Verwendung der Linearlager beseitigt außerdem Probleme, die durch Schwankungen im Bewegungshub (Kippen), Zickzack-Lauf (Gieren) und seitliche Schwankungen durch seitliches Drehen (Rollen) entstehen. Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet also eine Reihe von Vorteilen, wozu auch ein stabiler und glatter Lauf gehören.

Claims (8)

1. Tischvorschubeinrichtung, umfassend

• - ein ortsfestes Bett (1),
• - einen ersten beweglichen Tisch (5), der für eine Relativ­ bewegung zu dem Bett (1) von einer ersten Lageranordnung (9) gelagert wird,
• - einen zweiten beweglichen Tisch (6), der über eine zweite Lageranordnung (7) an dem Bett (1) vertikal beabstandet bezüglich dem ersten beweglichen Tisch (5) derart gelagert ist, daß er in die gleiche Richtung bewegt werden kann, in die der erste bewegliche Tisch (5) bezüglich des orts­ festen Betts (1) bewegbar ist, und
• - einen Linearmotor (A), der zwischen dem ersten und dem zwei­ ten beweglichen Tisch (5, 6) angeordnet ist, um die Tische relativ zueinander zu bewegen,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die erste und die zweite Lageranordnung jeweils als Linearlageranordnung (9, 7) ausgebildet sind,
• - daß die erste Linearlageranordnung (9) mindestens ein Paar von ersten Linearlagern (9) aufweist, die an gegenüberlie­ genden Seiten des ersten beweglichen Tischs (5) angeordnet sind, und daß jedes Linearlager (9) eine an dem Bett (1) montierte Führungsschiene (3) sowie einen an dem ersten beweglichen Tisch befestigten Lagerblock (19) aufweist, der über dazwischenliegende Kugeln (22) entlang der Führungs­ schiene (3) beweglich ist.
• - daß die zweite Linearlageranordnung (7) mindestens ein Paar von zweiten Linearlagern (7) aufweist, die an entgegenge­ setzten Seiten des zweiten beweglichen Tischs (6) angeordnet sind, und daß jedes zweite Linearlager (7) eine an dem Bett (1) vorgesehene Führungsschiene (3) sowie einen Lagerblock (19) aufweist, der an dem zweiten beweglichen Tisch (6) befestigt ist und über dazwischenliegende Kugeln entlang der Führungs­ schiene (3) beweglich ist.
• - daß eine erste Bremsvorrichtung (12) an dem ersten bewegli­ chen Tisch (5) befestigt ist, um diesen entweder bezüglich des ortsfesten Betts (1) zu fixieren, oder ihn bezüglich des Betts bewegbar zu lassen, und
• - daß eine zweite Bremsvorrichtung (11) an dem zweiten beweg­ lichen Tisch (6) befestigt ist, um letzteren wahlweise be­ züglich des ortsfesten Betts (1) zu fixieren oder ihn in Bezug auf das Bett bewegbar zu halten,

so daß der Linearmotor (A) die Tische (5, 6) relativ zueinander bewegen kann, wenn der erste oder der zweite bewegliche Tisch mit Hilfe der zugehörigen ersten bzw. zweiten Bremsvorrichtung (11, 12) an dem Bett (1) festgelegt ist, während der andere Tisch frei beweglich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bremsvorrichtung (12) mindestens ein Paar erster Bremsen aufweist, die in den gegenüberliegenden Seiten des er­ sten beweglichen Tischs (5) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste Bremse als elektromagnetisch betätigte Bremse ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Bremsvorrichtung (11) mindestens ein Paar zweiter Bremsen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des zweiten beweglichen Tisches (6) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Bremse als elektromagnetisch betätigte Bremse ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Linearlageranordnung (7, 9) in der Richtung, in der der erste und der zweite bewegliche Tisch (5, 6) in Bezug aufeinander bewegbar sind, voneinander mit Abstand angeordnet sind.