DE3909292A1 - Laengs- und quer-tischfuehrungs- und -drehmechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tisch für Präzisions­ meßinstrumente, Präzisionsmaschinen, für Arbeiten unter einem Mikroskop bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen bzw. ICs oder in der Biotechnologie und dgl. und betrifft speziell einen Mechanismus zum Bewegen des Tisches in Längs-, Quer- und Drehrichtung.

Bei einem herkömmlichen X-Y-Verschiebe- oder -Achsentisch sind zwei jeweils längs einer Achse verschiebbaren Me­ chanismen vorgesehen, die jeweils aus zwei Gerad- oder Linear(bewegungs)-Leitlagern und einem Vorschubschraub­ (spindel)mechanismus zur Ermöglichung einer Verschiebung in jeweils einer Richtung bestehen. Diese Mechanismen überlappen sich dabei mit zueinander senkrechten Ver­ schiebungsrichtungen, so daß der Tisch sowohl in Längs- als auch in Querrichtung verschiebbar ist. Eine Konstruk­ tion, bei der zu diesem X-Y-Achsentisch ein Drehmechanis­ mus hinzugefügt ist, ist mit den Problemen behaftet, daß die Höhe vom tragenden Sockel zum Tisch so groß ist, daß die Anordnung vergleichsweise instabil wird und einen großen Raum einnimmt, die Zahl der Einzelteile groß ist, die Montage bzw. der Zusammenbau einen großen Zeitaufwand bedingt, eine hohe Montagegenauigkeit schwierig sicher­ zustellen ist usw.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Längs- und Quer-Tischführungs- und -drehmechanismus, der eine vergleichsweise kleine Bauhöhe aufweist, einen kleinen Einbauraum einnehmen, eine kleinere Zahl von Einzelteilen verwenden, mit geringem Zeitaufwand montierbar sein und eine hohe Montagegenauigkeit gewährleisten soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(a) eine Aufsicht auf einen Längs- und Quer-Tisch­ führungs- und -drehmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2(a) eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2(b) einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 2(a) ,

Fig. 3(a) bis 3(c) schematische Aufsichten zur Verdeut­ lichung der Arbeits- oder Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Aufsicht auf noch eine andere Ausführungs­ form der Erfindung und

Fig. 5 eine Teilschnittdarstellung eines wesentlichen Teils bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung umfaßt einen Tisch 1, der auf einem tragenden Sockel (oder auch einer Basis) 3 mittels Lagern 2 in Längs-, Quer- und Dreh­ richtung bewegbar gelagert ist, zwei zueinander orthogo­ nale bzw. senkrechte Paare von parallelen Leitflächen 4 a, 4 a′ und 4 b, 4 b′, die an zweckmäßigen Stellen am Tisch 1 angeformt sind, an den Leitflächen 4 anliegende und am Sockel 3 vorgesehene Führungs- oder Leitelemente 5 a, 5 a′ und 5 b, 5 b′ zur Steuerung der Bewegung des Tisches 1 sowie Bewegungseinrichtungen 6 zur Ermöglichung der Bewegung des Tisches 1 über die Leitelemente 5.

Jedes Leitelement 5 weist mindestens zwei längs der be­ treffenden Leitfläche 4 des Tisches 1 auf Abstand ange­ ordnete Anlageteile 7 al und 7 ar, 7 ll′ und 7 ar′, 7 bl und 7 br bzw. 7 bl′ und 7 br′ auf. Bewegungs- oder Verschiebeein­ richtungen 6 a, 6 a′ und 6 b, 6 b′ dienen zum Vorschieben der Anlageteile 7 a und 7 gegen die betreffenden Leitflächen 4 und zum Zurückziehen von diesen mit Hilfe von Antriebs­ mitteln 8 a, 8 a′ und 8 b, 8 b′.

In anderer Ausgestaltung wird jeweils eines (respectively either) der Leitelemente 5 a′ und 5 b′ nicht durch die An­ triebsmittel, sondern durch Federn 9 a, 9 b an die Leit­ flächen 4 a′ bzw. 4 b′ angedrückt.

In weiterer Ausgestaltung weist jeweils eines der Leit­ elemente 5 a und 5 b der betreffenden Paare mindestens zwei längs der betreffenden Leitflächen 4 a bzw. 4 b des Tisches 1 beabstandete Anlageteile 7 al und 7 ar bzw. 7 bl und 7 br auf. Die Anlageteile 7 sind dabei mit Hilfe von Antriebsmitteln 8 a oder 8 b gegen die betreffende Leit­ fläche 4 a bzw. 4 b vorschiebbar und von ihr zurückziehbar. Jedes der anderen Leitelemente weist mindestens einen Anlageteil 7 a′ oder 7 b′ auf, der durch eine Feder 9 a bzw. 9 b an die betreffende Leitfläche 4 a′ bzw. 4 b′ angedrückt wird.

Die Wirkungsweise und der nähere Aufbau des erfindungs­ gemäßen Mechanismus sind nachstehend anhand der Fig. 2 und 3 im einzelnen erläutert.

Wenn bei der Anordnung nach Fig. 2 Motoren 10 al und 10 ar auf beiden Seiten einer Bewegungseinrichtung 6 a entspre­ chend einer Leitfläche 4 a an der linken Seite (Fig. 2(a)) zum Drehen von Gewinde-Schraubspindeln 11 al bzw. 11 ar an­ gesteuert werden, werden die Leitelemente 5 al und 5 ar über mit den Schraubspindeln 11 al, 11 ar zusammengreifende, nicht dargestellte Innengewindeteile gemäß Fig. 2(a) nach rechts verschoben, wobei die Anlageteile 7 al und 7 ar über eine gleich große Strecke l 1 bewegt werden. Dabei wird gemäß Fig. 3(a) der an der Leitfläche 4 a beaufschlagte Tisch 1 längs der Leitflächen 4 b und 4 b′, die von den oberen und unteren Anlageteilen 7 b′ bzw. 7 bl, 7 br abge­ stützt werden, nach rechts verschoben. Dabei wird die Rechtsverschiebung der Leitfläche 4 a′ dadurch ermöglicht, daß der mit der Leitfläche 4 a′ in Andruckberührung stehende Anlageteil 7 a′ eine Feder 9 a zusammendrückt.

Wenn im Zustand gemäß Fig. 2(a) Motoren 10 bl und 10 br an beiden Seiten einer einer unterseitigen (Fig. 2(a)) Leit­ fläche 4 b zugeordneten Bewegungseinrichtung 6 b zum Drehen von Schraubspindeln 11 bl und 11 br angesteuert werden, werden Leitelemente 5 bl, 5 br über mit den Schraubspindeln 11 bl, 11 br zusammengreifende Innengewindeteile nach unten verschoben, wobei sich die Anlageteile 7 bl und 7 br je­ weils über eine gleiche Strecke 12 bewegen. Dabei wird der Tisch 1 gemäß Fig. 3(b) an seiner Leitfläche 4 b′ über den Anlageteil 7 b′ durch eine Feder 9 b beaufschlagt und längs der Leitflächen 4 a, 4 a′, die an beiden Seiten durch die Anlageteile 7 al, 7 ar und 7 a′ abgestützt werden, ab­ wärts verschoben.

Wenn dabei die Schraubspindeln 11 al, 11 ar in Gegenrichtung gedreht werden, wird der Tisch 1 nach links (Fig. 2(a) oder 3) verschoben; bei Drehung der Schraubspindeln 11 bl, 11 br in Gegenrichtung wird der Tisch 1 nach oben ver­ schoben.

Auf diese Weise kann der Tisch 1 durch Bewegung entweder der linken Leitelemente 5 a oder der unteren Leitelemente 5 b in Längs- bzw. Querrichtung verschoben werden. Außer­ dem können diese Leitelementpaare zum Verschieben des Tisches 1 in einer gewünschten Richtung auch gleichzeitig betätigt werden.

Bei der Anordnung nach Fig. 2(a) können die linken und unteren Bewegungseinrichtungen 6 a bzw. 6 b miteinander gekoppelt oder gegeneinander verriegelt sein, um die linken Anlageteile 7 al, 7 bl der beiden Paare von Leit­ elementen 5 a, 5 b gegen die Leitflächen 4 a, 4 b vorzuschie­ ben und (gleichzeitig) die rechten Anlageteile 7 ar, 7 br von den Leitflächen 4 a, 4 b zurückzuziehen (strichpunktierte Linien in Fig. 2(a)). Dabei sind die Bewegungseinrich­ tungen 6 a, 6 b miteinander gekoppelt, um die Hüllfläche (enveloping surface) der linken Anlageteile 7 al, 7 ar senk­ recht zur Hüllfläche der unteren Anlageteile 7 bl, 7 br zu halten.

Bei diesem Verriegelungs- oder Kopplungsbetrieb wird der Tisch 1 jeweils an den linken Teilen der Leitflächen 4 a, 4 b beaufschlagt und gemäß Fig. 3(c) verdreht (oder schräggestellt), wobei die rechten und oberen Leitflächen 4 a′ bzw. 4 b′ durch die Druckberührung mit den Federn 9 a, 9 b über die jeweiligen Anlageteile 7 a′ bzw. 7 b′ abge­ stützt werden. Wenn andererseits in dieser Betriebsart die rechten Anlageteile 7 ar, 7 br der beiden Paare von Leitelementen 5 a, 5 b gegen die Leitflächen 4 a, 4 b vorge­ schoben und die linken Anlageteile 7 al, 7 bl von den Leitflächen zurückgezogen werden, kann der Tisch 1 (ge­ mäß Fig. 3(c)) entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wer­ den.

Wie vorstehend beschrieben, können die beiden zueinander senkrechten Paare von Leitflächen 4 am Tisch 1, der über die Lager 2 am Sockel 3 in Längs-, Quer- und Drehrichtung bewegbar geführt ist, über die an den Leitflächen an­ liegenden Leitelemente mit Druck beaufschlagt werden, um den Tisch 1 auf vorgesehene Weise in Längs-, Quer- oder Drehrichtung zu bewegen.

Bei der beschriebenen Anordnung sind die Antriebsmittel für die Leitelemente 5 als Zustell- oder Vorschubmechanis­ men mit Schraubspindeln 11 ausgeführt, die mit Innenge­ windeteilen zusammengreifen und durch Motoren 10 gedreht werden. Diese Einrichtungen können jedoch auch aus an­ deren Bauelementen bestehen, z.B. aus hydraulischen oder pneumatischen Zylinderanordnungen gemäß Fig. 4 oder aus Exzenter-Nockenmechanismen gemäß Fig. 5. Beim beschrie­ benen Ausführungsbeispiel weisen die die Federn 9 a, 9 b anstelle der Antriebsmittel 8 verwendenden Leitelemente 5 a′, 5 b′ jeweils nur einen Anlageteil 7 a′ bzw. 7 b′ auf, so daß sich die Leitflächen 4 a′, 4 b′ des Tisches 1 um die als Drehpunkte dienenden betreffenden Anlageteile herum verdrehen können. Gemäß Fig. 4 ist es jedoch auch möglich, die beiden Leitelemente 5 a′, 5 b′ mit jeweils zwei oder mehr Anlageteilen (z.B. 7 al′, 7 ar′) zu ver­ sehen und eine Dreh- oder Kippbewegung durch in diese Leitelemente 5 a′, 5 b′ eingesetzte Schwenkachsen 12 a, 12 b zu ermöglichen. Weiterhin können gemäß Fig. 1 Leitele­ mente 5 a′, 5 b′ für die jeweiligen Anlageteile 7 al′ bzw. 7 ar′ vorgesehen sein. Weiterhin können gemäß Fig. 1 auch Antriebsmittel 8 für alle den Leitflächen 4 zugeordneten Leitelemente 5 vorgesehen sein, um einen Kopplungsbetrieb zu realisieren.

Die erfindungsgemäß verwendeten Lager können z.B. Kugel- oder Fluidumlager o.dgl. sein, sofern sie nur eine Be­ wegung des Tisches 1 in Längs-, Quer- und Drehrichtung zulassen. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 5 ist ein Tragelement 14 einer abwärts weisenden (unteren) und einer aufwärts weisenden (oberen) Stütz- oder Trag­ fläche 13 l bzw. 13 u unter dem Tisch 1 angeordnet, wobei ein Tragelement 16 mit einer oberen und einer unteren Stütz- oder Tragfläche 15 u bzw. 15 l, welche den betreffen­ den Tragflächen 13 l bzw. 13 u zugeordnet sind, vom Sockel 3 hochragt. Zwischen die jeweiligen Tragflächen sind Kugel­ lager mit in einem Käfig 18 gehaltenen Kugeln 17 einge­ setzt. Mit dieser Anordnung kann eine lotrechte Verschie­ bung des Tisches unter Gewährleistung einer sicheren La­ gerung verhindert werden. Die Anordnung nach Fig. 5, die einen Exzenter-Nockenmechanismus veranschaulicht, umfaßt einen Exzenter-Nocken 19, eine Welle oder Achse 20 dafür und eine Riemenscheibe 21 zum Drehen der Welle 20 über einen mit einem Motor (nicht dargestellt) verbundenen Riemen 22.

Wie erwähnt, können beim erfindungsgemäßen Mechanismus die beiden zueinander senkrechten oder orthogonalen Paare von Leitflächen 4 an (beliebigen) zweckmäßigen Stellen des Tisches 1 vorgesehen sein. Beispielsweise können sie durch Verlängerung des Tragelements 14 unter den Tisch 1 gebildet sein, oder die Stirnflächen des Tisches 1 selbst können als Leitflächen 4 dienen.

Mit der Erfindung werden folgende Wirkungen und Vorteile erzielt: Ein Tisch ist für Längs-, Quer- und Drehbewegung über Lager auf einem Sockel (oder auch einer Basis) ge­ lagert, wobei zwei zueinander senkrechte Paare von parallelen Leitflächen an zweckmäßigen Stellen des Tisches ausgebildet sind. Auf dem Sockel befinden sich an den Leitflächen anliegende oder angreifende Leitelemente zur Steuerung der Bewegung des Tisches. Ferner sind Bewegungs­ einrichtungen zur Herbeiführung einer Bewegung oder Ver­ schiebung des Tisches in Längs-, Quer- und Drehrichtung über die den betreffenden Leitflächen zugeordneten Leit­ elemente vorgesehen.

Da es hierbei nicht nötig ist, zwei zueinander orthogonale oder senkrechte Leitlagermechanismen für Längs- und Quer­ verschiebung und einen Drehmechanismus (in Kombination miteinander) einander überlappen zu lassen, wird mit der Erfindung die angegebene Aufgabe voll und ganz gelöst.

Claims (4)

1. Längs- und Quer-Tischführungs- und -drehmechanismus, gekennzeichnet durch einen Tisch, der auf einem tra­ genden Sockel über Lager für Bewegung in Längs-, Quer- und Drehrichtung geführt oder gelagert ist, zwei zu­ einander orthogonale oder senkrechte, an zweckmäßigen Stellen am Tisch angeformte Paare von parallelen Leit­ flächen, an den Leitflächen anliegende, am Sockel vor­ gesehene Führungs- oder Leitelemente zur Steuerung der Bewegung des Tisches und Bewegungsmechanismen zur Er­ möglichung einer Bewegung oder Verschiebung des Tisches über die (oder mittels der) Leitelemente.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leitelement mindestens zwei längs der zuge­ ordneten Leitfläche des Tisches beabstandete Anlage­ teile aufweist und Bewegungsmechanismen vorgesehen sind, um die Anlageteile mittels Antriebseinrichtungen gegen die zugeordneten Leitflächen vorzuschieben und von ihnen zurückzuziehen.

3. Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Leitelemente der betreffenden Paare jeweils durch Federn in Richtung auf die Leitflächen vorbelastet sind.

4. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eines der Leitelemente der betreffenden Paare mindestens zwei längs der zugeordneten Leit­ fläche des Tisches auf Abstand angeordnete Anlageteile aufweist, die durch Antriebseinrichtungen gegen die jeweilige Leitfläche vorschiebbar und von ihr zurück­ ziehbar sind, während die betreffenden anderen Leit­ elemente mindestens einen Anlageteil aufweisen, der durch eine Feder in Richtung auf die Leitflächen vor­ belastet ist.