DE4107881A1 - Verstellbarer tisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Tisch, der in einer Ebene in zwei zueinander senkrechten Richtungen geradlinig bewegt und außerdem zu einer Schwenkbewegung veranlaßt werden kann.

Siebdrucker, Vorrichtungen zum Belichten eines Bandes, IC-Montagevorrichtungen, Vorrichtungen zur Montage von Flüssigkristallen und ähnliche Einrichtungen erfordern als Arbeitstisch einen verstellbaren Tisch, der in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewegt und um einen gewünschten Winkel verschwenkt werden kann, so daß eine Feineinstellung der Ausrichtung erfolgen kann.

Bei einem bekannten verstellbaren Tisch sind zwei Tische übereinandergesetzt. Um dabei eine Schwenkverstellung zu erlauben, müssen diese beiden Tische ihrerseits auf einem Drehtisch montiert werden, der eine Winkeleinstellung zuläßt. Dadurch hat der Tisch eine große Bauhöhe. Die Gesamtanordnung ist sperrig.

Zur Lösung dieses Problems wird in der JP-OS 61-1 20 212 ein Tisch vorgeschlagen, der eine Grundplatte und eine bewegbare Platte aufweist, die auf der Grundplatte mittels einer Mehrzahl von Luftzylindern berührungsfrei abgestützt ist, um in zwei Richtungen verlagert und außerdem verschwenkt werden zu können. Weil bei dieser Anordnung der Tisch nur aus zwei übereinanderliegenden Baugruppen, nämlich der Grundplatte und der bewegbaren Platte, besteht, läßt sich die Bauhöhe des Tisches vermindern.

Die Art, in welcher die bewegbare Platte über der Oberseite der Grundplatte berührungsfrei abgestützt ist, führt jedoch dazu, daß die Abstützsteifigkeit an einem von der Abstützfläche weiter entfernt liegenden Teil abnimmt. Dadurch hat die bewegbare Platte die Tendenz, eine Schräglage einzunehmen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann, wenn beispielsweise während eines Bearbeitungsvorganges eine Last auf eine Stelle einwirkt, die weit außerhalb der Abstützfläche liegt, an der Belastungsstelle ein lotrechtes Drehmoment mit Bezug auf die Abstützfläche auftritt, wodurch die bewegbare Platte schräggestellt werden kann.

Bei der Montage von Präzisionsteilen, beispielsweise von integrierten Schaltungen, auf dem Tisch, muß der Tisch in eine vorbestimmte Position exakt eingebracht und in dieser Position stabil fixiert werden. Weil aber bei dem vorstehend erläuterten Aufbau der berührungsfrei abgestützten bewegbaren Platte keine Mittel zugeordnet sind, welche die Platte an Taumel- oder Pendelbewegungen hindern können, ist es unmöglich, die bewegbare Platte nach dem Verstellen präzise in eine vorbestimmte Position zu bringen und dort stabil zu fixieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verstellbaren Tisch zu schaffen, der frei von Taumel- und Pendelbewegungen ist, der bei Belastung keine Schräglage einnimmt und der im Gebrauch besonders stabil ist. Es soll ferner für einen bewegbaren Tisch gesorgt werden, der sich in der jeweiligen Position verläßlich fixieren läßt und der eine verbesserte Abstützsteifigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen verstellbaren Tisch mit einer bewegbaren Platte, einem an der Unterseite der bewegbaren Platte angebrachten Flanschteil, einer zwischen der bewegbaren Platte und dem Flanschteil angeordneten festen Platte, zwischen der bewegbaren Platte und der festen Platte sowie zwischen der festen Platte und dem Flanschteil angeordneten Drucklagern sowie mit der bewegbaren Platte gekuppelten Antriebseinheiten zum Verstellen der bewegbaren Platte entlang den Drucklagern.

Entsprechend einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen dabei die Antriebseinheiten mindestens zwei Antriebseinheiten, die parallel zueinander in einer Richtung in einer die bewegbaren Platte enthaltenden Ebene aus- und eingefahren werden können, sowie mindestens eine Antriebseinheit auf, die in einer zu der einen Richtung senkrechten Richtung aus- und eingefahren werden kann, wobei jede der Antriebseinheiten mit der bewegbaren Platte über eine Kupplung derart verbunden ist, daß die bewegbare Platte in der genannten Ebene verschwenkbar und in einer Richtung verschiebbar ist, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in welcher die betreffende Antriebseinheit aus- und eingefahren wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Tisch ist die feste Platte über die Drucklager sandwichartig zwischen der bewegbaren Platte und dem Flanschteil angeordnet, wodurch das Flanschteil lotrechten Bewegungen der bewegbaren Platte eintgegenwirkt. Die bewegbare Platte wird auf diese Weise an unkontrollierten Bewegungen selbst dann gehindert, wenn sie einer exzentrischen Belastung ausgesetzt wird; die Abstützsteifigkeit ist erheblich verbessert.

Weil bei dem verstellbaren Tisch nach der Erfindung Drucklager zwischen der festen Platte und der bewegbaren Platte sowie zwischen der festen Platte und dem Flanschteil vorgesehen sind, läßt sich ferner die Höhe des Tisches vermindern.

Werden der bewegbaren Platte entsprechend der bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Mehrzahl von Antriebseinheiten, die parallel zueinander aus- und eingefahren werden können, sowie eine weitere Antriebseinheit zugeordnet, die in rechtem Winkel zu den zuvor genannten Antriebseinheiten steht, läßt sich der bewegbare Tisch in zwei zueinander senkrechten Richtungen geradlinig verstellen und außerdem auch verschwenken.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Drucklager mit statischem Druck beaufschlagte Luftlager sein, wobei Einrichtungen zum Erzeugen einer Anhebekraft an der festen Platte, der bewegbaren Platte und/oder dem Flanschteil angeordnet sind und wobei diese Einrichtungen vorteilhaft unabhängig voneinander betätigbar sind.

Erzeugt man eine Anhebekraft nur an der Oberseite oder der Unterseite der festen Platte, wird die bewegbare Platte gegen die feste Platte angepreßt. Die bewegbare Platte kann daher mit Bezug auf die feste Platte fixiert werden. Die Abstützsteifigkeit des Tisches läßt sich auf diese Weise erheblich weiter steigern.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den verstellbaren Tisch gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Darstellung des Tisches gemäß den Fig. 1 und 2;

Fig. 4a bis 4e schematische Darstellungen, die verschiedene Arten der Ankopplung der Antriebseinheiten an die bewegbare Platte erkennen lassen;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den verstellbaren Tisch entsprechend einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 6 einen Schnitt durch den Tisch gemäß Fig. 5 sowie

Fig. 7 einen Schnitt entsprechend Fig. 6 für eine weiter abgewandelte Ausführungsform.

Entsprechend den Fig. 1 bis 3 ist eine feste Platte 2 eines verstellbaren Tisches 1 mit einem Fußteil 2a versehen. In der Mitte der festen Platte 2 ist eine kreisförmige Öffnung 3 ausgebildet, in die ein gegenüber der festen Platte verstellbares Flanschteil 4 eingreift.

Das Flanschteil 4 trägt an seinem unteren Ende einen Flanschabschnitt 4a, der parallel zu der Unterseite der festen Platte 2 verläuft und der Unterseite der festen Platte gegenüberstehend angeordnet ist. Ein durch die Öffnung 3 hindurchgreifender zylindrischer Abschnitt 4b des Flanschteils 4 hat einen Durchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser der kreisförmigen Öffnung 3 ist, wodurch zwischen beiden ein Zwischenraum 5 freibleibt. An der Oberseite des Flanschteils 4 befinden sich ein Vorsprung 4c und Gewindebohrungen 8. Der Vorsprung 4c greift in eine Mittelöffnung 7 einer bewegbaren Platte 6 ein. Die mit dem Vorsprung 4c in Eingriff stehende bewegbare Platte 6 wird mittels Schrauben 10 über eine Zwischenplatte 9 gegen die Oberseite des Flanschteils 4 angedrückt.

Die bewegbare Platte 6 und das Flanschteil 4 werden zusammenmontiert, wobei Drucklager 11 und 12 zwischen der Unterseite der bewegbaren Platte 6 und der Oberseite der festen Platte 2 bzw. zwischen der Unterseite der festen Platte 2 und dem Flanschabschnitt 4a des Flanschteils 4 vorgesehen werden.

Die Axial- oder Drucklager 11 und 12 weisen einen ringförmigen Käfig 13 und eine Mehrzahl von Kugeln 14 auf, die sich von dem Käfig 13 gehalten abwälzen können. Die Kugeln 14 dienen der Führung der bewegbaren Platte 6 und des Flanschteils 4, so daß diese in jeder Richtung im Bereich des Zwischenraumes 5 verstellt werden können, der zwischen dem zylindrischen Abschnitt 4b des Flanschteils 4 und der Innenwand der festen Platte 2 vorgesehen ist. Die Dicke der Zwischenplatte 9 ist so gewählt, daß die Drucklager 11 und 12 mit einer zweckentsprechenden Vorspannung beaufschlagt werden, wenn die Schrauben 10 angezogen werden. Eine solche Vorspannung gibt den Drucklagern 11 und 12 eine ausreichende Steifigkeit, so daß die Genauigkeit der Abstützung selbst dann nicht leidet, wenn die bewegbare Platte einer exzentrischen Belastung ausgesetzt wird. Weil die bewegbare Platte 6 und das Flanschteil 4 über die Zwischenplatte 9 gegeneinander angepreßt werden, kann die Vorspannung, mit welcher die Drucklager beaufschlagt werden, durch Ändern der Dicke der Zwischenplatte 9 eingestellt werden. Auf diese Weise lassen sich die Steifigkeit und Genauigkeit des Tisches wesentlich verbessern.

Eine aus- und einfahrbare Antriebseinheit 16 ist an einer Seite der festen Platte 2 über eine Trägerplatte 15a montiert. Zwei weitere Antriebseinheiten 17 und 18 sind an einer zu der erstgenannten Seite in rechtem Winkel stehenden Seite über Trägerplatten 15b bzw. 15c so angeordnet, daß sie parallel zueinander aus- und eingefahren werden können. Jede der Antriebseinheiten weist eine Spindel oder Stange 19 auf. Diese Stangen 19 sind über Kupplungen 20 mit den Seiten 6a bzw. 6b der bewegbaren Platte 6 verbunden.

Jede der Kupplungen 20 weist eine Führungsstange 21, die an der Seite 6a oder 6b angebracht ist und sich entlang dieser Seite erstreckt, einen auf der Führungsstange 21 verstellbar gelagerten Schieber 22 und einen Gelenkstift 23 auf, welcher den Schieber 22 mit der Stange 19 gelenkig kuppelt. Über die Kupplungen 20 sind die Stangen 19 der Antriebseinheiten 16, 17 und 18 mit den Seiten der bewegbaren Platte 6 so verbunden, daß die Platte 6 verschwenkt und in einer Richtung verschoben werden kann, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in welcher die betreffende Stange 19 aus- und eingefahren wird.

Bei den Antriebseinheiten 16, 17 und 18 kann es sich um Spindelanordnungen, wie sie in der älteren Anmeldung P 40 21 949.6 vorgeschlagen werden, oder um andere aus- und einfahrbare Antriebsanordnungen, wie Hydraulikzylinder, handeln.

Bei dem verstellbaren Tisch gemäß den Fig. 1 bis 3 erfolgt eine Führung der bewegbaren Platte 6 in lotrechter Richtung mittels der beiden Drucklager 11 und 12, die zu beiden Seiten der festen Platte 2 sitzen. Selbst wenn dabei eine Last auf eine Stelle einwirkt, die weiter außerhalb des von den Kugeln 14 abgestützten Flächenabschnitts liegt, wird die Bewegung der Platte 6 durch das Flanschteil 4 und das Drucklager 12 beschränkt. Dadurch wird ein Anheben der bewegbaren Platte verhindert. Auf einem Arbeitstisch 24, der auf der bewegbaren Platte 6 des verstellbaren Tisches 1 montiert ist (Fig. 2), lassen sich beliebige Arbeiten ausführen.

Wenn beim Einsatz des verstellbaren Tisches 1 die Antriebseinheit 16 betätigt wird, während die Antriebseinheiten 17 und 18 in Fig. 1 unbetätigt bleiben, gleiten die mit den Antriebseinheiten 17 und 18 gekuppelten Schieber 22 entlang der zugehörigen Führungsstangen 21. Die bewegbare Platte 6 wird daher in der einen Richtung geradlinig verstellt.

Wenn die Antriebseinheiten 17 und 18 um den gleichen Betrag verstellt werden, während die Antriebseinheit 16 unbetätigt bleibt, wird die bewegbare Platte 6 geradlinig in einer Richtung verstellt, die senkrecht zu der erstegenannten Richtung steht.

Wenn die Antriebseinheit 18 aus- oder eingefahren wird, während die Antriebseinheit 17 unbetätigt bleibt, und ferner die in rechtem Winkel zu der Antriebseinheit 17 stehende Antriebseinheit 16 aus- oder eingefahren wird, wird die bewegbare Platte 6 um die Ankoppelstelle der Antriebseinheit 17 verschwenkt.

Wenn die Antriebseinheiten 16, 17 und 18 alle aus- oder eingefahren werden, kann die bewegbare Platte 6 um jeden beliebigen Punkt verschwenkt oder in jeder Richtung mit Bezug auf rechtwinklige Koordinaten verstellt werden.

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind die drei Antriebseinheiten 16, 17 und 18 mit benachbarten Seiten der bewegbaren Platte 6 unmittelbar gekuppelt. Die Ankopplung der Antriebseinheiten an die bewegbare Platte kann aber auch auf verschiedenartige andere Weise erfolgen, wie dies beispielsweise in den Fig. 4a bis 4e dargestellt ist. In diesen Figuren ist mit 25 eine Kupplungsstange bezeichnet, die an der bewegbaren Platte 6 fest angebracht ist. Die zugehörige Antriebseinheit ist über die Kupplung 20 mit der Kupplungsstange 25 schwenkbar und verschiebbar gekoppelt.

An Stelle der veranschaulichten Drucklager mit Kugeln können auch mit einem statischen Druck beaufschlagte Lager, Gleitlager oder Kombinationen solcher Lager als Druck- oder Axiallager vorgesehen werden.

Der zuvor erläuterte Tisch erlaubt ein Verstellen in zwei zueinander senkrechten Richtungen sowie ein Verschwenken. Der verstellbare Tisch kann aber, falls erwünscht, auch so ausgelegt werden, daß er nur in einer Richtung verstellt werden kann oder daß eine Verstellung nach Art eines XY-Tisches möglich ist. In diesen Fällen sind die Anzahl und die Anordnung der Antriebseinheiten entsprechend anzupassen.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 weist der verstellbare Tisch 1 gleichfalls eine feste Platte 2 auf, an deren Unterseite ein Fußteil 2a ausgebildet ist und die mit einer kreisrunden Mittelöffnung 3 versehen ist, in welche das Flanschteil 4 verstellbar eingreift. Das Flanschteil 4 trägt an seinem unteren Ende den Flanschabschnitt 4a, der prallel zu der Unterseite der festen Platte 2 verläuft und dieser gegenüberstehend angeordnet ist. Das Flanschteil 4 weist den zylindrischen Abschnitt 4b auf, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung 3 ist, so daß zwischen beiden der Zwischenraum 5 verbleibt.

Das Flanschteil 4 trägt oben den Vorsprung 4c und die Gewindebohrungen 8. Die bewegbare Platte 6 wird mit dem Vorsprung 4c in Eingriff gebracht und mittels der Schrauben 10 gegen das Flanschteil 4 angepreßt.

Nach dem Zusammenbau der bewegbaren Platte 6 und des Flanschteils 4 werden Drucklagerräume 30 und 31 zwischen der Unterseite der bewegbaren Platte 6 und der Oberseite der festen Platte 2 bzw. zwischen der Unterseite der festen Platte 2 und dem Flanschabschnitt 4 a ausgebildet. Eine Mehrzahl von Luftzufuhrdüsen 32 und 33 sind zur Bereitstellung von Anhebekräften in der Ober- bzw. der Unterseite der festen Platte 2 im Bereich der Drucklagerräume 30 und 31 vorgesehen.

Die Düsen 32 und 33 stehen mit zugehörigen Ringnuten 32a und 33a in Verbindung, die in der festen Platte 2 ausgebildet sind und die ihrerseits über Luftkanäle 34 und 35 mit (nicht dargestellten) Druckluftquellen in Verbindung stehen, die unabhängig voneinander betätigt werden können. Durch Aktivieren der Druckluftquellen wird Druckluft gesondert über die Düsen 32 bzw. 33 in die Drucklagerräume 30 und 31 eingeblasen. Auf diese Weise wird in den Zwischenräumen 30 und 31 ein statischer Druck erzeugt, welcher die bewegbare Platte 6 bzw. das Flanschteil 4 außer Kontakt mit der festen Platte 2 hält.

Auch bei dieser Ausführungsform sind, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform, die Antriebseinheiten 16, 17 und 18 mit der bewegbaren Platte 6 über die Kupplungen 20 verbunden.

Wenn Druckluft über die Luftzufuhrdüsen 32 und 33 ausgeblasen wird, werden die bewegbare Platte 6 und das Flanschteil 4 berührungsfrei abgestützt. Die bewegbare Platte kann daher in jeder Richtung im Bereich des Zwischenraums 5 verstellt werden, der zwischen dem zylindrischen Abschnitt 4b des Flanschteils 4 und der festen Platte 2 vorgesehen ist.

Weil einer Bewegung der Platte 6 in lotrechter Richtung durch die an beiden Seiten der festen Platte 2 befindlichen, mit statischem Druck beaufschlagten Luftlager entgegengewirkt wird, werden Vibrations- und Pendelbewegungen der bewegbaren Platte verhindert, während die Platte verstellt wird. Dies erlaubt es, die bewegbare Platte mit hoher Genauigkeit in eine vorbestimmte Position zu bringen.

Selbst wenn eine Belastung auf eine Stelle einwirkt, die von den Flächenbereichen weit entfernt ist, die mittels der Düse 32 und 33 abgestützt werden, wird die bewegbare Platte 5 an übermäßigen Kippbewegungen durch das Flanschteil 4 und die mit statischem Druck beaufschlagten Luftlager gehindert.

Wenn es notwenig wird, die bewegbare Platte 6 während des Einwirkens einer starken Belastung, beispielsweise im Verlauf einer maschinellen Bearbeitung, in einer festen Position zu halten, wird die Luftzufuhr zu den Düsen 32 gestoppt, während aus den Luftzufuhrdüsen 33 weiterhin Luft ausgeblasen wird, nachdem die bewegbare Platte 6 in die gewünschte Position gebracht ist. Dabei wird die bewegbare Platte 6 von der aus den Düsen 33 austretenden Druckluft nach unten gedrückt, so daß ihre Unterseite gegen die Oberseite der stationären Platte 2 fest angepreßt wird. Auf diese Weise kann die bewegbare Platte 6 mit hoher Steifigkeit abgestützt werden.

Die Funktionsweise des verstellbaren Tisches 1 der zweiten Ausführungsform entspricht im übrigen derjenigen des Tisches gemäß der ersten Ausführungsform.

In Fig. 7 ist eine weiter abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Luftzufuhrdüsen 32 und 33 an einen einzigen Luftkanal 34 angeschlossen sind. Von dem Luftkanal 34 gelangt Druckluft wahlweise zu den Luftzufuhrdüsen 32 und/oder 33, indem ein an der Abzweigungsstelle sitzendes Umschaltventil 36 in eine entsprechende Lage gebracht wird.

Bei dem verstellbaren Tisch nach den Fig. 5 bis 7 wird die bewegbare Platte mit Hilfe von Luftlagern berührungsfrei abgestützt, die mit statischem Druck beaufschlagt sind. Eine berührungsfreie Abstützung der bewegbaren Platte und/oder des Flanschteils kann jedoch auch unter Anwendung von magnetischen Kräft erfolgen, die von zweckentsprechenden Magnetkraft-Erzeugungseinrichtungen bereitgestellt werden, beispielsweise indem Elektromagnete an der Ober- und der Unterseite der festen Platte angeordnet werden und Dauermagnete an den gegenüberliegenden Oberflächen der bewegbaren Platte und des Flanschteils vorgesehen werden.

Für die Anhebekraft sorgende Mittel können auch an der bewegbaren Platte und/oder dem Flanschteil an einer der festen Platte gegenüberliegenden Stelle vorgesehen werden.

Claims (4)

1. Verstellbarer Tisch mit einer bewegbaren Platte (6), einem an der Unterseite der bewegbaren Platte angebrachten Flanschteil (4), einer zwischen der bewegbaren Platte und dem Flanschteil angeordneten festen Platte (2), zwischen der bewegbaren Platte und der festen Platte sowie zwischen der festen Platte und dem Flanschteil angeordneten Drucklagern (11, 12, 30, 31) sowie mit der bewegbaren Platte gekuppelten Antriebseinheiten (16, 17, 18) zum Verstellen der bewegbaren Platte entlang den Drucklagern.

2. Verstellbarer Tisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheiten (16, 17, 18) mindestens zwei Antriebseinheiten (17, 18), die parallel zueinander in einer Richtung in einer die bewegbare Platte (6) enthaltenden Ebene aus- und eingefahren werden können, sowie mindestens eine Antriebseinheit (16) aufweisen, die in einer zu der einen Richtung senkrechten Richtung aus- und eingefahren werden kann, wobei jede der Antriebseinheiten mit der bewegbaren Platte (6) über eine Kupplung (20) derart verbunden ist, daß die bewegbare Platte in der genannten Ebene verschwenkbar und in einer Richtung verschiebbar ist, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in welcher die betreffende Antriebseinheit aus- und eingefahren wird.

3. Verstellbarer Tisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklager (30, 31) mit statischem Druck beaufschlagte Luftlager sind und daß Einrichtungen (32, 33) zum Erzeugen einer Anhebekraft an der festen Platte (2), der bewegbaren Platte (6) und/oder dem Flanschteil (4) angeordnet sind.

4. Verstellbarer Tisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (32, 33) zum Erzeugen einer Anhebekraft unabhängig voneinander betätigbar sind.