DE4325450A1 - Tischverstellvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tischverstellvorrichtung zur li­ nearen Bewegung eines Verstelltisches in einer X-Y Ebene und zur Drehung des Verstelltisches in dieser Ebene.

Derartige Tischverstellvorrichtungen dienen zur Ausrichtung z. B. von Druckplatten im graphischen Gewerbe, von "Superprä­ zision"-Bearbeitungseinrichtungen in der Halbleiterfertigung und dergleichen.

Eine aus dem Stand der Technik bekannte Tischverstellvor­ richtung umfaßt gewöhnlich eine Kombination von zwei Linear­ einheiten zur Bewegung in Richtung der X-Achse bzw. der Y- Achse sowie einen Drehtisch zur Drehung in der X-Y Ebene um eine Φ-Achse. Dabei sind diese Einheiten übereinander ange­ ordnet, wodurch die Vorrichtung eine relativ große Höhe auf­ weist. Zum Antrieb der Lineareinheiten dienen spielfrei vorgespannte Kugelgewindeantriebe und Schrittmotore oder AC- Servomotore.

Für den Antrieb um die Φ-Achse ist ein spielfrei vorge­ spanntes Schneckenradgetriebe und ein Schrittmotor oder ein AC-Motor vorgesehen. Die Lineareinheiten werden über ihre gesamte Hublänge mittels Linearführungen gelagert. Die Lage­ rung des Drehtisches erfolgt über ein spielfrei vorge­ spanntes Wälzlager.

Diese bekannte Tischverstellvorrichtung ist jedoch nur für relativ große Verstellhübe und Verstellwinkel geeignet, da Lineareinheiten nur für Hübe ab 100 mm standardmäßig auf dem Markt zur Verfügung stehen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht in der kleinen Anflanschfläche der Dreheinheit.

Weiter ist die Genauigkeit der Drehbewegung in Abhängigkeit von der Übersetzung des Schneckenradgetriebes und der Auf­ lösung des Antriebes begrenzt. Es besteht die Gefahr, daß bei kleinen Drehbewegungen das Schneckenrad einläuft, wo­ durch ein Spiel entsteht.

Schließlich ist die bekannte Konstruktion relativ teuer.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tisch­ verstellvorrichtung der eingangs genannten Art derart wei­ terzubilden, daß sie für die Ausführung kleiner Hübe (<20 mm) und kleiner Verstellwinkel (<3°) geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h. durch zwei im Abstand parallel zuein­ ander angeordnete erste Antriebseinheiten für eine Bewegung in X-Richtung, eine senkrecht dazu angeordnete zweite An­ triebseinheit für eine Bewegung in Y-Richtung, zwei im Ver­ stelltisch angeordnete und mit der Verstellvorrichtung ver­ bundene Gelenke, die jeweils an den Schnittpunkten der Achsen der ersten und zweiten Antriebseinheiten angeordnet sind, sowie jeweils ein zwischen den Gelenken und den An­ triebseinheiten angeordnetes Lager, wobei das zwischen den ersten Antriebseinheiten und den jeweiligen Gelenken ange­ ordnete erste und dritte Lager Kräfte in X-Richtung aufnimmt und in Y-Richtung verschiebbar ist, und das zwischen der zweiten Antriebseinheit und dem Gelenk angeordnete zweite Lager Kräfte in Y-Richtung aufnimmt und in X-Richtung verschiebbar ist.

Mit einer derartigen Tischverstellvorrichtung ist es mög­ lich, kleine Verstellhübe und Verstellwinkel mit großer Wiederholgenauigkeit, d. h. mit einer Toleranz von 5 µm bzw. 0,0005° durchzuführen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine niedrige Bauhöhe erreicht, da die einzelnen Ein­ heiten nicht übereinander angeordnet sind. Für die Durch­ führung der Drehbewegung wird kein Verschleißbauteil (Schnecken­ rad) benötigt, wobei durch den großen Abstand der Gelenke eine sehr hohe Genauigkeit erreicht wird-.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß der Tisch auf der Verstellvorrichtung mittels Kugelrollen gelagert ist, müssen die Gewichtskräfte nicht über die Antriebselemente und Lagerelemente übertragen werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kugelrollen höheneinstellbar sind. Diese Maßnahme ermöglicht eine einfache Justierung der Tischver­ stellvorrichtung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Tisch an der Verstellvorrichtung mittels Elek­ tromagneten fixierbar ist. Hierdurch können große Kräfte ohne Positionsänderung aufgenommen werden.

Schließlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Gelenke spielfrei vorgespannte Kugelführungen aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht der Tischverstellvorrichtung und

Fig. 2 eine Schnittansicht der Tischverstellvorrich­ tung längs der Linie II-II in Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Tischverstellvorrichtung 10 umfaßt einen Grundrahmen 12 mit einer Grundplatte 14 und einem darüber im Abstand angeordneten Verstelltisch 16. Auf der Grundplatte 14 sind zwei im Abstand parallel zueinander angeordnete erste Antriebseinheiten 18, 20 für eine Bewegung in X-Richtung angeordnet. Die Antriebseinheiten 18, 20 be­ stehen jeweils aus Schrittmotoren, deren Bewegung über eine Gewindespindel 22 und eine Spindelmutter 24 in bekannter Weise auf ein erstes 26 bzw. drittes Lager 28 übertragen wird. Die Lager 26, 28 sind jeweils mit einem im Verstell­ tisch 16 angeordneten ersten und zweiten Gelenk 30, 32 verbunden. Die Verstellbewegung des Antriebs wird über die Lager 26, 28 auf das jeweilige Gelenk 30, 32 übertragen.

Für die Verstellbewegung in Y-Richtung ist eine zweite An­ triebseinheit 34 in Form eines Schrittmotors vorgesehen, deren Antriebsachse senkrecht zu den Achsen der ersten An­ triebe verläuft. Die Übertragung der Bewegung erfolgt auch in diesem Fall über eine Gewindespindel 36 und eine Spindel­ mutter 38 auf ein zweites Lager 40, welches an dem den ersten Lager 26 zugeordneten Gelenk 30 angeordnet ist.

An den Ecken der Grundplatte 14 sind jeweils zur Lagerung und Fixierung des Verstelltisches 16 eine Kugelrolle 42 und ein Elektromagnet 44 vorgesehen. Die Gewichtskräfte werden durch die vier höhenverstellbaren Kugelrollen 42 aufgenom­ men. Durch die zwei in dem Tisch angeordneten Gelenke 30, 32, die spielfrei vorgespannte Kugelführungen aufweisen, wird eine statisch bestimmte Lagerung erreicht. Wie bereits oben erläutert, sind an dem ersten Gelenk 30 zwei Lager an­ gebracht. Das erste Lager 26 nimmt Kräfte in X-Richtung auf und ist in Y-Richtung verschiebbar. Das zweite Lager 40 nimmt Kräfte in Y-Richtung auf und ist in X-Richtung ver­ schiebbar.

An dem zweiten Gelenk 32 ist lediglich ein drittes Lager 28 angebracht, das ebenso wie das erste Lager 26 Kräfte in X- Richtung aufnimmt und in Y-Richtung verschiebbar ist.

Die beschriebene Tischverstellvorrichtung arbeitet wie folgt.

Zum Verfahren des Verstelltisches 16 in X-Richtung werden die beiden Antriebseinheiten bzw. Schrittmotore 18, 20 für eine Verstellung des Verstelltisches 16 aktiviert, wobei sie parallel verfahren. Die Verfahrbewegung wird über die je­ weils konjugierten Gewindespindeln 22 und Spindelmuttern 24, sowie über das erste und dritte Lager 26, 28 und die beiden Gelenke 30, 32 auf den Verstelltisch 16 übertragen. Das zweite Lager 40 nimmt dabei die Kräfte in Y-Richtung auf und verfährt in X-Richtung.

Zum Verfahren des Verstelltisches 16 in Y-Richtung wird die zweite Antriebseinheit 34 aktiviert. Die Bewegung wird dabei über die Gewindespindel 36, die Spindelmutter 38, das zweite Lager 40 und das erste Gelenk 30 übertragen. Dabei nehmen das erste und dritte Lager 26, 28 Kräfte in X-Richtung auf und verfahren in Y-Richtung.

Zur Durchführung einer Drehbewegung wird lediglich die Antriebseinheit 20 zur Verstellung in X-Rich­ tung aktiviert, wodurch sich eine Drehung des Verstell­ tisches 16 um das Gelenk 30 ergibt. In diesem Falle, d h. im Falle einer Drehung um das erste Gelenk 30, nehmen das erste und das zweite Lager 26 bzw. 40 die Kräf­ te in X- und Y- Richtung auf. (Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß eine Drehung um das zweite Gelenk 32 nicht mög­ lich ist, da in diesem Falle die Antriebe 34 und 18 absolut synchron laufen mußten, um zu vermeiden, daß eine zusätzliche Y-Verschiebung im Lager 28 entsteht).

Mit der beschriebenen Tischverstellvorrichtung 10 ist es so­ mit auf einfache Weise möglich, alle zum Ausrichten erfor­ derlichen Bewegungen mit hoher Genauigkeit durchzuführen, wobei die Kosten aufgrund der einfachen Konstruktion gegen­ über bekannten Vorrichtungen um etwa das 2,5 fache gesenkt werden können.

Claims (5)

1. Tischverstellvorrichtung zur linearen Bewegung eines Ver­ stelltisches in einer X-Y Ebene und zur Drehung des Ver­ stelltisches in dieser Ebene, gekennzeichnet durch
zwei im Abstand parallel zueinander angeordnete erste An­ triebseinheiten (18, 20) für eine Bewegung in X-Richtung,
eine senkrecht dazu angeordnete zweite Antriebseinheit (34) für eine Bewegung in Y-Richtung,
zwei im Verstelltisch (16) angeordnete und mit der Ver­ stellvorrichtung (10) verbundene Gelenke (30, 32), die jeweils an den Schnittpunkten der Achsen der ersten und zweiten Antriebseinheiten (18, 20; 34) angeordnet sind, sowie
jeweils ein zwischen den Gelenken (30, 32) und den An­ triebseinheiten (18, 20; 34) angeordnetes Lager (26, 28, 40)
wobei das zwischen den ersten Antriebseinheiten (18, 20) und dem jeweiligen Gelenk (30, 32) angeordnete erste und dritte Lager (26, 28) Kräfte in X-Richtung aufnimmt und in Y-Richtung verschiebbar ist, und das zwischen der zweiten Antriebseinheit (34) und dem ersten Gelenk 30 angeordnete zweite Lager (40) Kräfte in Y-Richtung auf­ nimmt und in X-Richtung verschiebbar ist.

2. Tischverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstelltisch (16) auf der Verstellvorrichtung (10) mittels Kugelrollen (42) gelagert ist.

3. Tischverstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrollen (42) höhenverstellbar sind.

4. Tischverstellvorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstelltisch (16) an der Verstellvorrichtung (10) mittels Elektromagneten (44) fixierbar ist.

5. Tischverstellvorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (30, 32) spielfrei vorgespannte Kugelfüh­ rungen aufweisen.