DE3636550A1 - Anordnung eines beweglichen tisches - Google Patents

Anordnung eines beweglichen tisches

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines beweglichen Tisches, wie es für verschiedene Maschinen und für verschiedene Zwecke, beispielsweise für eine Reißmaschine oder dergleichen verwendet wird.
Bekannte Anordnungen beweglicher Tische in Präzisionsmaschinen zur Präzisionsbearbeitung oder -messung, die zum Bewegen eines Gegenstandes, etwa eines zu bearbeitenden oder zu messenden Gegenstandes, eines Schneidwerkzeugs, eines Meßinstruments oder dergleichen in eine vorgegebene Position dienen, haben einen Aufbau, wie er schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Dabei ist der eine Masse m aufweisende Tisch auf Führungen 2 derart gestützt, daß die Führungen 2 eine Bewegung des Tisches in einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene verhindern, eine Bewegung des beweglichen Tisches in der Zeichenebene dagegen erlauben, so daß sich der bewegliche Tisch 1 in einer Richtung parallel zu der Zeichenebene ohne Reibung hin- und herbewegen kann. Die Führungen 2 werden beispielsweise durch Luftgleiter gebildet und sind auf einer Basis 3 befestigt, die wiederum auf einer Gründung 4 über Vibrationsabsorber 5 und 5′ befestigt ist. Ein direkt wirkendes Antriebsmittel, beispielsweise ein linearer Servomotor (nicht gezeigt) ist zwischen der Basis 3 und dem beweglichen Tisch 1 vorgesehen, um den beweglichen Tisch 1 in der Zeichnung nach links oder nach rechts relativ zu der Basis 3 zu bewegen, wenn der lineare Servomotor betrieben wird.
Dieser vorbekannte bewegliche Tisch hat folgende Nachteile:
Bei der Anordnung eines beweglichen Tisches nach Fig. 4 wird, wenn der Tisch 1 beispielsweise in der Zeichnung nach links parallel zu der Zeichenebene bewegt wird, der Schwerpunkt des ganzen Systems nach links um einen Betrag verschoben, der der Bewegungsstrecke des beweglichen Tisches entspricht, so daß die Kräfte auf die jeweiligen Vibrationsabsorber 5 oder 5′ ausgeübt werden. D. h., daß der linke Vibrationsabsorber leicht absinkt, während der rechte Vibrationsabsorber 5′ sich leicht streckt, das System sich als ganzes also neigt.
Es ist im allgemeinen erforderlich, die Federkonstante der Vibrationsabsorber 5 und 5′ zu reduzieren, damit diese Vibrationen von geringer Frequenz abschneiden. Wenn die Federkonstante jedoch reduziert wird, wird das Dämpfungsverhalten der Vibrationsabsorber 5 und 5′ jedoch schlecht, wodurch sie Änderungen der Position des Schwerpunkts des Systems nicht folgen können. Es besteht daher bei den vorbekannten Anordnungen beweglicher Tische ein Zielkonflikt.
Bei fast allen Präzisionsmaschinen hat die Neigung des in der Präzisionsmaschine eingesetzten beweglichen Tisches einen großen Einfluß auf die Genauigkeit. Es können daher keine weitere Vibrationsabsorber bei derartigen Anordnungen von beweglichen Tischen verwendet werden, bei denen sich der Schwerpunkt des Systems als ganzes ändert.
Da die üblichen Anordnungen beweglicher Tische bei Betrieb des Linearmotors und dadurch bewirkter Verschiebung des beweglichen Tisches 1 beispielsweise in der Zeichnung nach links mit einer Beschleunigung von α 1 eine Reaktionskraft F = m α 1 auf die Basis 3 in einer Richtung entgegen der Bewegung des beweglichen Tisches 1. Die Kraft F wird sodann auf die Gründung 4 über die Vibrationsabsorber 5 und 5′ übertragen. Obwohl die Beschleunigung a 1 die Größenordnung der Erdbeschleunigung bei Verwendung eines linearen Servomotors übersteigen kann, wird die auf die Gründung 4 wirkende Kraft in diesem Fall größer. Entsprechend tritt das Problem auf, daß die Vibrationen nicht unterdrückt werden kann, ohne die Stärke und die Masse der Gründung 4 ausreichend groß zu machen.
In dem Fall, daß, mit anderen Worten, die vorbekannte Anordnung eines beweglichen Tisches bei Hochpräzisionsmaschinen, beispielsweise bei Anreißmaschinen verwendet wird, ist es erforderlich, die Basis 3 ausreichend schwer im Verhältnis zu dem beweglichen Tisch 1 zu machen und die Beschleunigungs/Entbeschleunigung des beweglichen Tisches ausreichend gering zu machen, um Vibrationen des beweglichen Tisches 1 bei dem Beschleunigen bzw. dem Entschleunigen zu unterdrücken.
In dem Fall, daß eine Anordnung eines beweglichen Tisches beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen bewegt wird, wird der bewegliche Tisch mit einer hohen Beschleunigungs/Entschleunigung bewegt, was zu Vibrationen führt, die eine genaue Ausrichtung des Tisches selbst erschweren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile der vorbekannten Anordnung zu überwinden. Dabei soll eine Anordnung eines beweglichen Tisches geschaffen werden, in dem der Schwerpunkt des Systems als ganzes sich trotzt der Bewegung des Tisches nicht verändert und wobei das Auftreten von Vibrationen verhindert werden kann, obwohl der Tisch stark Be- bzw. Entschleunigt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine mit der Basis mittels erster Führungsmittel derart verbundener Zwischenbasis, daß diese in einer Liniearrichtung hin- und herbeweglich ist, einen mit der Zwischenbasis über zweite, den ersten Führungsmitteln entsprechenden zweiten Führungsmitteln derart befestigten beweglichen Tisch, daß dieser in der Linearrichtung hin- und herbewegbar ist, und eine direkt wirkende Antriebseinrichtung zwischen dem beweglichen Tisch und der Zwischenbasis zur Schaffung einer Relativbewegung zwischen dem Tisch und der Zwischenbasis, gelöst.
Vorzugsweise bestehen die erste und die zweite Führung aus Luftgleitschienen bzw. Luftgleitern.
Das direkt wirkende Antriebsmittel wird vorzugsweise durch einen Linearmotor dargestellt.
Die Basis ist vorzugsweise über Vibrationsabsorber mit der Gründung verbunden.
Bei der vorgeschlagenen Anordnung eines beweglichen Systems kann der bewegliche Tisch schnell relativ zu der Zwischenbasis mit einer relativen Bewegungsgeschwindigkeit bewegt werden, die sich als Summe aus den jeweiligen Bewegungsgeschwindigkeiten des beweglichen Tisches und der Zwischenbasis errechnet. Die jeweiligen Bewegungsrichtungen des beweglichen Tisches und der Zwischenbasis relativ zu der Basis sind jeweils entgegengesetzt, die beiden Bewegungsstrecken haben jeweils eine feste Beziehung zueinander, so daß der Schwerpunkt des Systems als ganzes sich nicht bewegt, obwohl der bewegliche Tisch bewegt wird.
Wenn der bewegliche Tisch in eine Richtung durch die Kraft des direkt wirkenden Antriebsmotors bewegt wird, wird die Zwischenbasis gleichzeitig in die entgegengesetzte Richtung als Reaktion auf die von dem beweglichen Tisch aufgenommenen Kraft bewegt. Entsprechend wirkt die Kraft des Antriebsmittels auf das Gesamtsystems als interne Kraft und wirkt somit nicht nach außen, d. h. nicht auf die Gründung oder dergleichen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert wird.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Frontschnittansicht entlang der Linie I-I von Fig. 2 in Pfeilrichtung gesehen und zeigt wichtige Teile einer Reißmaschine mit einem beweglichen Tisch;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen;
Fig. 3 eine erläuternde Darstellung, die das Grundprinzip des beweglichen Tisches zeigt, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung, die den Grundaufbau des vorbekannten beweglichen Tisches zeigt.
Bevor ein Ausführungsbeispiel des beweglichen Tischsystems nach der Erfindung in seinen Einzelheiten beschrieben wird, soll unter Bezugnahme auf Fig. 3 die grundsätzliche Anordnung und das Wirkungsprinzips dieses Tisches unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert werden. Ein beweglicher Tisch mit einer Masse von m ist nicht auf einer Basis 3, sondern auf einer Zwischenbasis 6 mit einer Masse M über zwei Führungen 2 montiert, die, beispielsweise, durch Luftschieber gebildet werden, so daß die Führungen 2 eine Bewegung des beweglichen Tisches in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Zeichnung verhindern, aber es dem beweglichen Tisch ermöglichen, ohne Reibung in eine Richtung parallel zu der Zeichenebene sich hin- und herzubewegen.
Die Zwischenbasis 6 ist auf der Basis 3 mittels Führungen 7 geführt, die den Führungen 2 entspricht. Die Basis 3 ist wiederum auf einer Gründung 4 unter Verwendung von Vibrationsabsorbern 5, 5′ befestigt. Ein direkt wirkendes Antriebsmittel, beispielsweise ein (nicht gezeigter) Servomotor ist zwischen dem beweglichen Tisch 1 und der Zwischenbasis 6 vorgesehen. Dagegen fehlt ein solcher Direktantrieb zwischen der Zwischenbasis 6 und der Basis 3. Aufbau und Wirkungsweise eines derartigen linearen Servomotors sind an sich bekannt und werden daher nicht dargestellt, die Arbeitsweise der Zwischenbasis 6 und der Basis 3, die von dem linearen Servomotor angetrieben werden, wird unten beschrieben.
Wenn der lineare Servomotor mit Energie versorgt wird, werden dessen Erregerwicklungen nacheinander erregt, wodurch eine magnetische Kraft erzeugt wird, die als Druck zwischen dem beweglichen Tisch 1 und der Zwischenbasis 6 auftritt. Der Druck wirkt als eine Aktion einerseits und andererseits als eine entsprechende Reaktion. Wenn der Tisch 1 beispielsweise nach links relativ zu der Basis 3 bewegt wird, wird die Zwischenbasis 6 entsprechend aufgrund der Reaktion nach rechts relativ zu der Basis 3 bewegt. Wenn die auf den beweglichen Tisch 1 von dem linearen Servomotor aufgebrachte Kraft als F bezeichnet wird, gelten folgende Gleichungen (a) und (b)
m α 1 = F (a)
M α 2 = F (b),
wobei α 1 die Beschleunigung des beweglichen Tisches 1 und α 2 eine Beschleunigung der Zwischenbasis 6 bedeutet. Wenn die jeweiligen Geschwindigkeiten des beweglichen Tisches 1 und der Zwischenbasis 6 nach dem Verstreichen einer Zeit t von dem Beginn der Beschleunigung durch V 1 und V 2 angegeben werden, gelten die folgenden Gleichungen (c) und (d)
V 1 = α 1 t (c)
V 2 = α 2 t (d)
Wenn die relative Beschleunigung des beweglichen Tisches 1 relativ zu der Zwischenbasis 6 durch α und dessen Relativgeschwindigkeit durch V angegeben werden, gelten die folgenden Gleichungen (e) und (f)
α = α 1 + α 2 (e)
V = V 1 + V 2 (f).
Im allgemeinen ist eine Ungleichung M ≧ m gültig, wobei M die Masse der Zwischenbasis 6 und m die Masse des beweglichen Tisches 1 wiedergibt. Wenn M durch K * m ersetzt wird, d. h. M = K * m, gilt K ≧ 1.
Die Gleichung (b) ergibt sich damit wie folgt:
Aus den Gleichungen (e), (a) und (g) ergibt sich die folgende Gleichung (h).
Aus den Gleichungen (f), (c) und (d) ergibt sich folgende Gleichung
V = a 1 t + α 2 t = (α 1 + α 2)t.
Aus den Gleichungen (e) und (h) ergibt sich damit folgende Gleichung (i)
Aus den Gleichungen (h) und (i) ergibt sich, daß Relativbeschleunigung und die Relativgeschwindigkeit V Maximalwerte α max und V max annehmen, wenn K = 1, oder, mit anderen Worten, wenn die Masse m des beweglichen Tisches 1 gleich der Masse M der Zwischenbasis 6 ist. Diese Maximalwerte α max und V max werden folgende Gleichungen ausgedrückt
Dies bedeutet, daß das Reißen durchgeführt werden kann mit einer Schneidgeschwindigkeit, die verdoppelt wird, ohne eine Änderung des Drucks F des linearen Servomotors in dem Fall, daß, beispielsweise, ein Diamantschneidwerkzeug auf dem beweglichen Tisch befestigt ist und eine mit einem dünnen Widerstandsfilm beschichtete Glasplatte auf der Zwischenbasis 6 fixiert ist, verglichen mit dem Fall, wo die Glasplatte auf der Basis 3 fixiert ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
Dies bedeutet, mit anderen Worten, daß, bei einer Schneidgeschwindigkeit, die derjenigen nach dem Stand der Technik entspricht, es möglich ist, einen linearen Servomotor zu verwenden, dessen Schubleistung um die Hälfte verringert ist, so daß das vorgeschlagene System in bezug auf Stromverbrauch, Wärmeerzeugung, Kosten und dergleichen gegenüber dem vorbekannten System vorteilhaft ist.
Die Bewegungsstrecke S 1 des auf der Zeichnung nach links relativ zu der Basis 3 beweglichen Tisches ist 1/2 (V 1 t), die Bewegungsstrecke S 2 des in der Zeichnung nach rechts relativ zu der Basis 3 bewegten Zwischenbasis 6 beträgt 1/2 (V 2 t). Diese Bewegungsstrecken S 1 und S 2 sind nicht größer als die Bewegungsstrecken des Schwerpunktes des beweglichen Tisches 1 bzw. der Zwischenbasis 6, da sich die Basis 3 nicht bewegt und die Gleichung
mS 1 = MS 2 (j)
immer eingehalten wird, bewegt sich der Schwerpunkt des beweglichen Tisches als Ganzes nicht. Der Schwerpunkt des Systems als Ganzes bewegt sich mit anderen Worten nicht, unabhängig von der Position des beweglichen Tisches 1. Entsprechend kann die auf der Gründung 4 mittels Vibrationsabsorbern 5 und 5′ befestigte Basis 3 eine geringe Federkonstante haben, um in vorteilhafter Weise niederfrequente Vibrationen abzuschneiden.
Wenn der bewegliche Tisch 1 beispielsweise auf der Zeichnung mit einer Beschleunigung a 1 durch die Kraft F des linearen Servomotors zum Bewegen des beweglichen Tisches 1 in der Zeichnung nach links bewegt wird, nimmt die Zwischenbasis 6 des beweglichen Tisches gleichzeitig eine Reaktionskraft M α 2 = F auf, welche die Zwischenbasis 6 des beweglichen Tisches als Reaktion mit einer Beschleunigung a 2 beschleunigt. Entsprechend wirkt die Kraft F des linearen Servormotors als innere Kraft bezüglich des Systems und hat keine Auswirkungen auf die Gründung 4. Entsprechend werden Vibrationen auch dann nicht auf die Gründung gegeben, wenn diese ein Boden ohne große Stärke und Masse ist.
Die Grundkonstruktion und das Arbeitsprinzip des beweglichen Tisches nach der Erfindung wurde beschrieben. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben, bei dem ein beweglicher Tisch nach der Erfindung in einer Reißmaschine eingesetzt wird.
Eine Reißmaschine ist eine Präzisionsmaschine, die zum Aufbringen von Linien in einer Dicke in der Größenordnung von Micron und einem geringen Abstand (beispielsweise 10 µm) auf einer mit einem dünnen Widerstandsfilm beschichteten Glasplatte aufgebracht wird, wobei das Anreißen bezüglich des dünnen Widerstandsfilms ohne Verletzung der Glasplatte durchgeführt wird. Derartige Platten werden beispielsweise als Rasterplatten für Farbfernsehröhren, als Glasrasterplatten oder dergleichen verwendet. Bei der Reißmaschine werden ein Schneider mit einem Diamantwerkzeug und ein Tisch, auf dem die Glasplatte befestigt ist, hin- und herbewegt, und zwar relativ zueinander vor und zurück. Bei der Vorwärtsbewegung wird der Schneider in Kontakt mit der Oberfläche der Glasplatte zum Durchführen des Reißens gehalten, bei der Rückbewegung wird der Schneider von der Oberfläche der Glasplatte weggezogen. Das Anreißen einer Linie wird so bei einer Hinbewegung durchgeführt. Während der Rückbewegung, bei der der Schneider von der Oberfläche abgestellt ist, wird dieser um einen geringen Abstand (beispielsweise 10 µm) in einer Richtung senkrecht zu der Reißrichtung bewegt, um so für das nachfolgende Anreißen eingerichtet zu werden. Das Ausführungsbeispiel des beweglichen Tisches nach der vorliegenden Erfindung ist in eine solche Reißmaschine zum Durchführen der relativen Hin- und Herbewegung des Schneiders und des Tisches eingebracht.
Fig. 1 zeigt eine Frontansicht im Schnitt einer Anordnung der wichtigsten Teile einer Reißmaschine eines Ausführungsbeispieles eines beweglichen Tisches, Fig. 2 eine entsprechende Seitenansicht im Schnitt. Die Ansicht von Fig. 1 ist ein Querschnitt entlang der Linie I-I gesehen in Richtung des Pfeiles 2 von Fig. 2, die Ansicht von Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Richtung des Pfeiles von Fig. 1.
Eine Basis 10 ist auf einer Gründung 4 mittels Vibrationsabsorbern 5, 5′ befestigt. Bei diesen Vibrationsabsorbern 5, 5′ kann es sich, beispielsweise, um horizontal automatisch geregelte, vibrationsisolierende Luftkissenbette oder dergleichen handeln. Eine erste Luftgleitschiene 11 ist auf der Oberfläche der Basis 10 entlang dessen Längsachse befestigt. Luftgleiter 12, 13 und 13′ sind mit der ersten Luftleitschiene 11 verbunden, pneumatische Lager mit statischem Druck sind zwischen den Elementen 11 und 12, 11 und 13 bzw. 11 und 13′ ausgebildet. Wenn konstanter Luftdruck auf die pneumatischen Lager aufgebracht wird, können die Luftgleiter 12, 13 und 13′ sanft in Fig. 1 nach links bzw. nach rechts entlang der ersten Luftleitschiene 11 ohne Reibung bewegt werden. Führungselemente 14, 14′ sind vertikal an den gegenüberliegenden Seiten der Luftgleiter 12 befestigt, eine zweite Luftleitschiene 15 ist auf den oberen Enden der Führungselemente 14 und 15′ montiert und fest mit dem gegenüberliegenden Enden der Führungselemente 14 bzw. 14′ befestigt. Ein Luftgleiter 16 wirkt mit der zweiten Luftgleitschiene 15 so zusammen, daß es entlang der zweiten Luftgleitschiene 15 gleitet, wenn konstanter Luftdruck auf die pneumatischen Lager mit statischem Druck, die zwischen den Elementen 15 und 16 gebildet sind, anliegt, ähnlich wie dies oben beschrieben worden ist. Ein Tisch 17 ist auf dem oberen Abschnitt des linken Luftgleiters 13 und des rechten Luftgleiters 13′ montiert und an den gegenüberliegenden Enden der Luftgleiter 13 bzw. 13′ befestigt. Der linke Luftgleiter und der rechte Luftgleiter 13′ sind, mit anderen Worten, miteinander über den beweglichen Tisch 17 verbunden. Eine Linearwicklung 18 und ein Magnet 19, die einen linearen Servomotor bilden, sind an dem Tisch 17 bzw. dem Luftleiter 12 befestigt, so daß bei Versorgung der Linearwicklung 18 mit Strom eine Kraft zwischen der Linearwicklung 18 und dem Magneten 19 erzeugt wird.
Eine sich längs erstreckende Linearskala 20 ist an der Längsseite des beweglichen Tisches 17 befestigt. Ein beweglicher Kopf 21 für die Linearskala 20 ist an dem Luftgleiter 12 befestigt, so daß die Relativposition des Tisches 17 relativ zu dem Luftleiter 12 mittels der Linearskala 20 und des beweglichen Kopfes 21 gemessen werden kann.
Ein zweiter linearer Servomotor wird durch eine Linearwicklung 22 gebildet, die an der zweiten Luftgleitschiene 15 befestigt ist. Ein Magnet 24 ist an dem Luftgleiter 16 über eine Befestigungsplatte 23 befestigt, die wiederum an der unteren Oberfläche des Luftgleiters 16 befestigt ist. Bei Versorgung der Linearwicklung 22 mit Energie wird eine Kraft zwischen der Linearwicklung 22 und dem Magneten 24 erzeugt.
Ein Laserkopf 25 ist auf einer Außenseite des Führungselementes 14′ befestigt. Ein Interferenzmesser 27 ist auf der einen Endfläche der zweiten Luftgleitschiene 15 über einen Eckträger 28 befestigt, wobei seine optische Achse mit dem Weg 26 des von dem Lagerkopf 25 ausgestrahlten Laserlichts übereinstimmt. Ein beweglicher Reflektionsspiegel 29 ist auf dem oberen Abschnitt des Luftgleiters 16 befestigt, wobei dessen optische Achse mit der des Lichtweges 26 des von dem Interferenzmesser 27 übertragenen Laserlichtes übereinstimmt. Der Interferenzmesser 27 ist mit einem Reflektionsspiegel 27′ versehen. Die Änderung des Abstandes zwischen dem Interferenzmesser 27 und dem sich mit dem Luftgleiter 26 entlang der Luftgleitschiene 15 bewegenden Reflektionsspiegels 29 kann mit einer Auflösung von 0,01 um unter Verwendung der Interferenz zwischen dem von dem Reflektionsspiegel 29 reflektierten Lichts und dem von dem Reflektionsspiegel 28 reflektierten Lichts gemessen werden, um so die Position des Luftgleiters 16 festzustellen, der sich entlang der zweiten Luftgleitschiene 15 bewegt.
Ein Schneider, beispielsweise ein Diamantschneider 30 ist auf einem Seitenabschnitt des Luftgleiters 16 über ein - nicht gezeigtes - Schneidanhebsystem mit einer sehr guten Genauigkeit angebracht. Die anzureißende Platte, beispielsweise eine mit einem dünnen Widerstandsfilm beschichtete Glasplatte 31, ist auf der unteren Oberfläche des Tisches 17 in einer vorgegebenen Position befestigt.
Die Anreißmaschine ist mit den im folgenden angegebenen (nicht gezeigten) Einrichtungen versehen.
Wenn ein konstanter Luftdruck aufgebracht wird, wie dies oben beschrieben worden ist, kommen die Luftgleiter 12, 13, 13′ und 16 in einen Zustand, in dem die Luftgleiter auf den Luftgleitschienen 11 und 15 ohne Reibung verschiebbar sind. Wenn die Luftgleitschienen 11 und 15 ein wenig in der horizontalen Ebene verschoben werden, werden die Luftgleiter 12, 13, 13′ und 16 durch ihr eigenes Gewicht oder das der auf sie aufgebrachten Elemente nach unten bewegt. Um eine solche Bewegung zu unterdrücken sind Mittel zum Aufbringen einer leichten Reibung auf jeden Luftgleiter vorgesehen.
Weiter sind Elemente zum Sperren der Stopposition und zum Glätten der jeweiligen Luftgleiter vorgesehen. Antriebsmittel zum Zurückführen des Tisches 17 in die Ausgangsposition bei Abschalten der Energie sind vorgesehen.
Im folgenden wird die Beziehung zwischen den Komponenten des dargestellten Ausführungsbeispiels eines beweglichen Tisches in der Reißmaschine nach den Fig. 1 und 2 mit denen des Grundaufbaus nach der Fig. 3 erläutert. Die wesentlichen Elemente sind der Luftgleiter 12, die Führungselemente 14 und 14′, die zweite Luftgleitschiene 15 und der Luftgleiter 16 mit dem Diamantwerkzeug 30, der in einer vorgegebenen Stoppstellung auf der zweiten Luftgleitschiene 15 ist. Diese Elemente entsprechen dem beweglichen Tisch 1 mit der Masse m. Die Luftgleiter 13 und 13′ und der Tisch 17 entsprechen der Zwischenbasis 6 von der Masse M. Die Basis 10 und die erste Luftgleitschiene 11 entsprechen der Basis 3.
Der durch den Magneten 19 und die Linearwicklung 18 gebildete Linearmotor zwischen dem Luftleiter 12 und dem Tisch 17 entspricht dem (nicht gezeigten) direkten Antriebsmittel, der zwischen dem beweglichen Tisch und der Zwischenbasis 6 in Fig. 3 vorgesehen ist.
Es wurde gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Masse m des beweglichen Tisches gleich der Masse M der Zwischenbasis 6 ist. Entsprechend versteht es sich, daß dieser Vorteil auch dann gegeben ist, wenn das Gewicht der den beweglichen Tisch 1 bildenden Elemente gleich dem Gewicht der die Zwischenbasis 6 bildenden Elemente ist.
Im folgenden wird der Betrieb der dargestellten Anreißmaschine erläutert.
Ein Luftgleiter 12 nähert sich dem Luftgleiter 13′ durch Antriebsmittel zum Zurückbringen des Tisches 17 in die Ausgangsposition an, um zu stoppen, wenn der Tisch 17 in der Ausgangsposition ist. Das Diamantschneidwerkzeug 30 wird durch die Anhebeinrichtung so nach unten gezogen, daß sie in Berührung mit der Glasplatte 31 ist. Die Linearwicklung 18 wird mit Energie versorgt, um den durch die Linearwicklung 18 und den Magneten 19 gebildeten Linearmotor zu betreiben, wodurch der Luftgleiter 12 sich von dem Luftgleiter 13′ entfernt und sich in Richtung auf den Luftgleiter 13 bewegt. Dieser Betriebszustand wurde am Anfang der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Entsprechend wird, verglichen mit dem Fall, in dem die Luftgleiter 13 und 13′ mit der ersten Luftgleitschiene 11 verbunden sind, die Relativgeschwindigkeit des Luftgleiters 16 relativ zu dem Tisch 17 verdoppelt, d. h., daß die Relativgeschwindigkeit des Diamantwerkzeugs 30 zu der Glasplatte 31 verdoppelt werden kann, obwohl die Leistung des linearen Servomotors unverändert bleibt. D. h., daß eine Linie in dem dünnen Film der Glasplatte 31 mit doppelter Geschwindigkeit eingeritzt werden kann. Im nachfolgenden wird das Diamantwerkzeug 30 von der Oberfläche der Glasplatte 31 mittels der Anhebeinrichtung abgehoben, der Luftgleiter 12 und der Tisch 17 werden in ihre jeweiligen Ausgangspositionen zurückgeführt. Zum gleichen Zeitpunkt wird die Linearwicklung 22 mit Energie versorgt und der durch die Linearwicklung 22 und den Magnet 24 gebildete Linearmotor wird durch ein von einem (nicht gezeigten) Detektor erzeugtes Signal des Interferenzmeters 27 geregelt, so daß der Luftgleiter entlang der zweiten Luftgleitschiene 15 um einen vorgegebenen Abstand (beispielsweise 10 µm) bewegt. Das Diamantwerkzeug 30 ist so für den nächsten Anreißvorgang positioniert.
Ein solches Anreißen wird eine vorgegebene Anzahl von Malen wiederholt.
Während des Anreißens bewegt sich der Schwerpunkt des ganzen Systems des bewegliche Tisches auch dann nicht, wenn der Anreißvorgang mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird. Entsprechend erfüllen die Vibrationsabsorber 5 und 5′, die jeweils eine geringe Federkonstante haben, ihre Aufgabe wirksam genug, um das System als ganzes horizontal zu halten. Auf der anderen Seite bewegt sich der Schwerpunkt im strengen Sinne in dem Fall, in dem der Anreißabstand ausgerichtet wird. Da diese Bewegung des Schwerpunktes jedoch sehr gering ist (beispielsweise 10 µm) und weil die Bewegung mit einer geringen Geschwindigkeit durchgeführt wird, kann diese Bewegung leicht durch eine (nicht gezeigte) Ausgleichseinrichtung der Vibrationsabsorber 5 und 5′ ausgeglichen werden.
Obwohl bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, in dem durch Luftgleitschienen und Luftgleiter gebildete Luftgleitmittel als Führungen 2 und 7 von Fig. 3 verwendet werden, kann die Erfindung auch da eingesetzt werden, wo die Luftgleitschienen durch Kugelschienen, Gleitschienen oder dergleichen ersetzt werden. Die Wirkung der Erfindung nimmt jedoch mit einer abnehmenden Reibung zu. Weiter kann der durch die Linearwicklung 18 und dem Magneten 19 gebildete Servomotor, die als direkt wirkende Antriebsmittel eingesetzt werden, durch Luftzylinder ersetzt werden.
Der bewegliche Tisch nach der Erfindung hat folgende Wirkungen:
(i) Da der Schwerpunkt des Systems als ganzes sich unabhängig von der Position des beweglichen Tisches oder eines entsprechenden Elements nicht verschiebt, kann der bewegliche Tisch oder das entsprechende Element auf einer Gründung mittels Vibrationsabsorbern mit einer geringen Federkonstante montiert werden, wodurch niederfrequente Schwingungen in vorteilhafter Weise abgedämpft werden.
(ii) Da die Leistung des direkt wirkenden Antriebsmittels zum Betrieb des beweglichen Tisches oder des entsprechenden Elements als interne Kraft bezüglich des Gesamtsystems wirkt, oder, mit anderen Worten, da die Kraft nicht auf die Gründung ausgeübt wird, kann eine hohe Betriebsgeschwindigkeit ohne Erzeugung von Vibrationen erreicht werden.
(iii) Der bewegliche Tisch oder das entsprechende Element kann durch ein direkt wirkendes Antriebsmittel mit einer Maximalbeschleunigung bewegt werden, die doppelt so groß ist wie bei üblichen Systemen mit einem direkten Antrieb bei gleicher Kapazität. Dies bedeutet, daß bei einer Beschleunigung auf denselben Wert wie nach dem Stand der Technik, ein direkt wirkendes Antriebsmittel mit einer Leistung verwendet werden kann, die auf der Hälfte reduziert ist, was zu einer Ersparnis von Energie und Kosten führt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste  1 Tisch
     2 Führungen
     3 Basis
     4 Gründung
     5 Vibrationsabsorber
     6 Zwischenbasis
     7 Führung
    10 Basis
    11 Luftgleitschiene
    12 Luftgleiter
    13 Luftgleiter
    13′ Luftgleiter
    14 Führungselemente
    14′ Führungselement
    15 Luftgleitschiene
    16 Luftgleiter
    17 Tisch
    18 Wicklung
    19 Magnet
    20 Linearskala
    21 Kopf
    22 Linearwicklung
    23 Befestigungsplatte
    24 Magnet
    25 Laserkopf
    27 Interferenzmesser
    27′ Spiegel
    28 Eckträger
    29 Reflektionsspiegel
    30 Diamantwerkzeug
    31 Glasplatte

Claims (4)

1. Anordnung eines beweglichen Tisches mit einer auf einer Gründung horizontal befestigten Basis, gekennzeichnet durch eine mit der Basis (3) mittels erster Führungsmittel (7) derart verbundener Zwischenbasis, daß diese in einer Linearrichtung hin- und herbeweglich ist, einen mit der Zwischenbasis (6) über zweite, den ersten Führungsmittel (7) entsprechenden zweiten Führungsmitteln (7) derart befestigten beweglichen Tisch, daß dieser in der Linearrichtung hin- und herbewegbar ist, und eine direkt wirkende Antriebseinrichtung zwischen dem beweglichen Tisch (1) und der Zwischenbasis (6) zur Schaffung einer Relativbewegung zwischen dem Tisch (1) und der Zwischenbasis (6).
2. Anordnung eines beweglichen Tisches nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Führungsmittel (7) und das zweite Führungsmittel (2) durch Luftgleitschienen (11, 15) und Luftgleiter (12, 13, 13′, 16) gebildet werden.
3. Anordnung eines beweglichen Tisches nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das direkt wirkende Antriebsmittel einen Linearmotor aufweist.
4. Anordnung eines beweglichen Tisches nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (6) über Vibrationsabsorber (5, 5′) mit der Grundung (4) verbunden sind.
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