DE69031371T2

DE69031371T2 - Hebel mit hin- und hergehendem drehpunkt und einrichtung mit einem derartigen hebel

Info

Publication number: DE69031371T2
Application number: DE69031371T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo - - Kato; Yasuo - Yoshizawa
Original assignee: YOSHIKI KOGYO KK
Current assignee: Grp Coltd Shinagawa Tokyo Jp Tac Research Inc
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: ATE157754T1; EP0427872B1; RU2037697C1; WO1990015268A1; LV10334B; JPH0390295A; EP0427872A4; CA2034005C; EP0427872A1; JP2703097B2; DK0427872T3; MD940400A; SG49664A1; CA2034005A1; KR940003790B1; LT3656B; ES2107425T3; DE69031371D1; LTIP1611A; US5182967A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hebeleinrichtung und insbesondere eine Hebeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff.von Anspruch 1 sowie eine diese Hebeleinrichtung verwendende Preß vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.

Technischer Hintergrund

Eine Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus "Les mécanismes dans la technigue moderne", Band 2, erster Teil: "Mecanismes leviers", von I. Artobolevski, Mir Edition, Moskau 1976: Seite 422, bekannt. Eine Preßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9 ist aus der US-A-4 329 865 bekannt.
Hebeleinrichtungen werden allgemein auf mechanischem Gebiet eingesetzt, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen und Industriemaschinen, und finden als kraftübertragende Teile beweglicher Mechanismen in verschiedenen anderen Strukturen einen breiten Anwendungsbereich. Wie in den Fign. 1A und 1B gezeigt, befindet sich bei einer derartigen Hebeleinrichtung ein Kraftpunkt c an einem Ende eines Hebelelements a, das an einem am Boden G (orts)fest angeordneten Hebeldrehpunkt b gelagert ist. Das Hebelelement a wird mittels einem mit einem Treibrad f verbundenen Kurbelarm 2 gedreht, so daß eine Arbeitskraft an einem Wirkpunkt d erzeugt wird.
Da bei herkömmlichen Hebeleinrichtungen das Hebelelement a im (orts)fest angeordneten Hebeldrehpunkt b axial gelagert ist, bilden hierbei die geometrischen Orte bzw. Ortskurven sowohl des Kraftpunkts c als auch des Wirkpunkts d bei einer Drehbewegung des Hebelelements a Bögen. Selbst wenn eine vertikale Kraft auf den Kraftpunkt c wirkt, wie in Fig. 1A gezeigt, läßt sich diese Kraft nicht entlang einer einzigen geraden Linie anlegen. Dieses Problem ergibt sich auch am Wirkpunkt d. Aus diesem Grund werden bei der herkömmlichen Hebeleinrichtung zur Umwandlung einer linearen Bewegung des Kraftpunkts c in eine Drehbewegung des Hebelelements a bzw. zur Umwandlung einer Drehbewegung des Hebelelements a in eine lineare Bewegung am Wirkpunkt d ein Regelglied für den Kraftpunkt in Form einer Kombination aus einem Langloch Lc und einer Rolle Rc sowie ein Regelglied für den Wirkpunkt in Form einer Kombination aus einem Langloch Ld und einer Rolle Rd, wie in Fig. 1A dargestellt, an Abschnitten des Kraftpunkts c bzw. des Wirkpunkts d eingesetzt. Umzuwandelnde Bewegungsbereiche W werden anhand der Längen der Langlöcher Lc bzw. Ld bestimmt, und die Bereiche W lassen sich aufgrund von Einschränkungen der mechanischen Kraft nicht erhöhen. Was die Größen der Kraftübertragung anbelangt, so ändern sich die Strecken A1 und B1 vom Hebeldrehpunkt b zum Kraftpunkt bzw. zum Wirkpunkt c bzw. d bei Drehbewegung des Hebelelements a, und eine Übertragungskraft ändert sich unerwünschterweise.
Bei Drehbewegung des Hebelelements a in einer vom Pfeil in Fig. 1B angezeigten Richtung um einen Drehwinkel α herum entsteht am Wirkpunkt d eine verdrehspannung. Daher kann keine wirkungsvolle Kraftübertragung stattfinden.
Soll in einem in Fig. 2 gezeigten Beispiel eine Kraft an einem Punkt c wirken, um einen Wirkpunkt d nach unten zu verschieben, wird ein oberer Abschnitt eines Wirkpunktverbindungselements h in einer zu biegenden Richtung, wie durch eine gestrichelte Linie angezeigt, verdreht. Als Folge treten bei einem linken Abschnitt eines oberen Endes und einem rechten Abschnitt eines unteren Ende eines Führungslochs eines Lagerungs- und Führungsgliedes i Abnutzungserscheinungen auf.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von der Lehre in "Les mecanismes dans la technique moderne", Band 2, erster Teil: "Mécanismes leviers", von I. Artobolevski, Mir Edition, Moskau 1976: Seite 422, ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Hebeleinrichtung so abzuwandeln, daß die alternative Verschiebungsbewegung und eine alternative Verschiebungskraft an den Kraftpunkt angelegt und an den Wirkpunkt übertragen werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Regelglied für den Kraftpunkt einer Hebeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 eine Vorrichtung zum Folgen des Kraftpunkts, die am Kraftpunkt des Hebelelements zur Drehung um eine zweite Drehachse, die zur ersten Drehachse parallel ist, drehbar gelagert ist, eine Einrichtung zur Führung des Kraftpunkts, um die Folgereinrichtung geradlinig entlang einer zweiten Verschiebungsachse zu führen, die bezogen auf die Einrichtung zur Führung des Kraftpunkts (orts)fest angeordnet ist und die erste Verschiebungsachse kreuzt, wobei die Kraftpunktführungseinrichtung entlang einer dritten Verschiebungsachse bewegt werden kann, bezogen auf den Boden (orts)fest angeordnet ist und senkrecht zur ersten Drehachse und zur zweiten Verschiebungsachse verläuft, um die treibende Kraft an den Kraftpunkt anzulegen.
Eine die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendende Preßvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9 zeichnet sich dadurch aus, daß die Einrichtung zur Führung des Drehpunkts die Drehpunktvorrichtung geradlinig entlang einer ersten Verschiebungsachse führt, die (orts)fest angeordnet ist, und dadurch, daß das Kraftpunktregelglied folgendes einschließt: eine Regelrolle, die drehbar am Kraftpunkt des Hebelelements befestigt ist, zur Drehung um eine zweite Drehachse, die parallel zur ersten Drehachse ist, und ein Paar Führungsplatten, zwischen denen sich die Regelrolle in Rollkontakt befindet, um den Kraftpunkt relativ zu den Führungsplatten entlang einer zweiten Verschiebungsachse geradlinig zu führen, welche relativ zu diesen Platten befestigt ist und die erste Verschiebungsachse kreuzt, wobei die Führungsplatten entlang einer dritten Verschiebungsachse bewegt werden können, die relativ zum Boden (orts) fest angeordnet ist und senkrecht zur ersten Drehachse und zur zweiten Verschiebungsachse verläuft, um die Antriebskraft an den Kraftpunkt anzulegen.
Umfassende Studien wurden hinsichtlich der Funktionsweise von Hebeleinrichtungen durchgeführt. Als Ergebnis haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung festgestellt, daß, da der Hebeldrehpunkt, in dem das Hebelelement in der herkömmlichen Hebeleinrichtung gelagert ist, (orts)fest war, und das Hebelelement um eine durch diesen (orts) festen Hebeldrehpunkt verlaufende Achse herum gedreht wurde, das Hebelelement selbst auf eine durch den (orts)festen Hebeldrehpunkt definierte Bewegung beschränkt war. In Anbetracht dieses Punkts hat der Erfinder der vorliegenden Sache eine Hebeleinrichtung entwikkelt, bei der ein Hebeldrehpunkt, in dem ein Hebelelement gelagert war, frei um einen beweglichen Hebeldrehpunkt (nachstehend als frei beweglicher Hebeldrehpunkt bezeichnet) als Mittelpunkt herum beweglich war. Da die Hebeldrehpunktposition der Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung frei beweglich ist und eine Drehbewegung des Hebelelements stattfindet, wird der Hebeldrehpunkt des Hebelelements gemäß einer Bewegung eines mit dem Hebelelement verbundenen Kraftpunktregelglieds und gemäß einer Bewegung eines Wirkpunktregelglieds frei bewegt. Daher läßt sich der Grad der Bewegungsfreiheit des Kraftpunktregelglieds und der Bewegung des Wirkpunktregelglieds auf einen großen Wert einstellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fign. 1A, 1B, und 2 zeigen Ansichten herkömmlicher Hebeleinrichtungen;
Fign. 3 bis 6 sind schematische Darstellungen, die Anordnungen verschiedener Ausführungsformen von Hebeleinrichtungen gemäß vorliegender Erfindung zeigen;
Fign. 7 bis 12 sind Ansichten, die Ortskurven eines Hebeldrehpunkts, eines Kraftpunkts und eines Wirkpunkts zeigen, um einen Betrieb der Hebeleinrichtung gemäß vorliegender Erfindung zu veranschaulichen;
Fign. 13 bis 21 sind Ansichten, die eine unter Verwendung der Hebeleinrichtung gemäß vorliegender Erfindung aufgebaute Preßvorrichtung zeigen;
Fign. 22A und 22B sind Ansichten eines weiteren Beispiels von Hebeldrehpunkten;
Fign. 23A und 23B sind Ansichten eines weiteren Beispiels von Hebeldrehpunkten,
Fign. 24 und 25 sind Ansichten noch weiterer Hebeldrehpunkte;
Fig. 26 ist eine Ansicht einer Preßvorrichtung, die unter Verwendung des in Fig. 24 gezeigten Hebeldrehpunkts aufgebaut ist;
Fig. 27 ist ein Schaltbild, das ein elektrisches System der in Fig. 26 dargestellten Preßvorrichtung zeigt;
Fig. 28 ist eine Ansicht eines Flächenschleifers, der unter Verwendung der Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 29 ist ein Blockschaltbild eines Steuersystems des in Fig. 28 gezeigten Flächenschleifers;
Fig. 30 ist eine Ansicht eines Anwendungsbeispiels der Hebeleinrichtung zur Verwendung in einer Gebäudedämpfungsvorrichtung;
Fig. 31 ist ein Blockschaltbild eines Steuersystems der in Fig. 30 dargestellten Gebäudedämpfungsvorrichtung;
Fig. 32 ist eine schematische Ansicht einer Anwendung, bei der die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung als Membranpumpe verwendet wird;
Fig. 33 ist eine schematische Ansicht einer Anwendung, bei der die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung in einem Kraftfahrzeug-Stoßdämpfer verwendet wird;
Fig. 34 ist eine Ansicht, die ein System einer Kraftübertragungskette zeigt, welches durch Verbindung der Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung mit diesem aufgebaut ist;
Fig. 35 ist eine Ansicht einer Ausführungsform, bei der die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung in einem Antriebsmechanismus für einen X-Y-Tisch verwendet wird; und
Fig. 36 zeigt eine Ansicht einer Ortskurve des Betriebs des Hauptteils aus Fig. 35.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend beschrieben.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Hebeleinrichtung des Typs mit frei beweglichem Hebeldrehpunkt gemäß vorliegender Erfindung wird kurz unter Bezugnahme auf die Fign. 3 bis 6 beschrieben.
Wie aus den Fign. 3 bis 6 hervorgeht, bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Hebelelement; 2, ein Drehpunktelement zum drehbaren Lagern des Hebelelements 1; 3, eine Drehpunktführungseinrichtung zum frei beweglichen Lagern des Drehpunktelements 2; 4, ein Regelglied für den Kraftpunkt, welches über ein Verbindungselement 5 drehbar und beweglich mit einem Kraftpunkt, oder einem Ende des Hebelelements 1 verbunden ist; und 6, ein den Wirkpunkt aufnehmendes Element, das über ein Verbindungselement 7 drehbar mit einem Wirkpunkt, oder dem anderen Ende des Hebelelements 1, verbunden ist. Hierbei ist zu beachten, daß das Verbindungselement 5 zum Verbinden des Hebelelements 1 und des Kraftpunkt-Regelglieds 4 vorzugsweise aus einem bekannten Element vom Nockenstößeltyp mit einer Rolle 5b, die sich in Rollkontakt zwischen einem Paar Führungsplatten 5a befindet, besteht.
Bei jeder der in den Fign. 3 bis 6 dargestellten Ausführungsformen wird das Regelglied 4 für den Kraftpunkt linear und vertikal bewegt, und das Führungsglied 3 lagert das axial auf dem Hebelelement 1 gelagerte Drehpunktelement 2 vom Rollentyp linear, horizontal und rollend.
Bei jeder der in den Fign. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen wird ein interner Hebeldrehpunkt verwendet, der durch Anordnung des Drehpunktelements 2 zwischen dem Kraftpunkt 5 und dem Wirkpunkt 7 des Hebelelements 1 erhalten wird. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform kann das Wirkpunkt-Aufnahmeglied 6 vertikal und linear bewegt werden, wie es durch eine Ortskurve in Fig. 7 gezeigt ist. Das heißt, wenn das Kraftpunkt-Regelglied 4 vertikal angetrieben wird, wird das Hebelelement 1 um das Drehpunktelement 2 herum gedreht. Zu diesem Zeitpunkt wird das Drehpunktelement 2 des Hebelelements 1 bei Drehbewegung des Hebelelements 1 horizontal um eine Strecke X entlang dem Führungselement 3 bewegt, so daß das Wirkpunkt- Aufnahmeglied 6 linear und vertikal bewegt wird. In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird das Wirkpunkt-Regelglied 6 schräg und linear bewegt. In dieser Ausführungsform wird ein am Wirkpunkt des Hebelelements 1 angeordnetes Verbindungselement 7 einer elliptischen Bewegung ausgesetzt.
Die Ortskurve des Wirkpunkts der Hebeleinrichtung mit internem Drehpunkt kann linear sein, wie in Fig. 7 gezeigt, oder elliptisch, wie in Fig. 8 oder 9 gezeigt. Eine Bewegungsstrecke X des frei beweglichen Hebeldrehpunkts in Fig. 9 ist kleiner als diejenige in Fig. 8.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform befinden sich das Drehpunktelement 2 bzw. das Kraftpunkt-Regelglied 4 jeweils an einem der zwei Enden des Hebelelements 1, und das Wirkpunkt-Aufnahmeglied 6 befindet sich am Zwischenabschnitt des Hebelelements 1, wodurch eine externe Drehpunktkonfiguration entsteht. In diesem Fall ist ein Hub auf der Seite des Wirkpunkts kleiner als derjenige auf die Seite des Kraftpunkts, und eine Kraft wird erhöht.
In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind das Drehpunktelement 2 und das Wirkpunkt-Aufnahmeglied 6 an jeweils einem der zwei Enden des Hebelelements 1 angeordnet, und das Kraftpunkt-Regelglied 4 ist am Zwischenabschnitt des Hebelelements 1 angeordnet. In diesem Fall ist der Hub auf der Seite des Wirkpunkts größer als derjenige auf der Seite des Kraftpunkts, und eine Kraft ist gering.
In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist die Ortskurve des Wirkpunkt-Aufnahmeglieds 6 linear, wie in Fig. 10 gezeigt, das Regelglied 4 für den Kraftpunkt hat eine parabolische Ortskurve, und der Drehpunkt 2 hat eine Ortskurve einer Hinund Herbewegung. Eine Ortskurve des Wirkpunkts ist in den Fign. 11 und 12 elliptisch.
Da das Drehpunktelement 2 in jeder dieser voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gemäß der Bewegung des Regelglieds 4 für den Kraftpunkt und der Bewegung des Wirkpunkt- Aufnahmeglieds 6 bei Drehbewegung des Hebelelements 1 frei bewegt wird, sind die Grade der Bewegungsfreiheit des Regelglieds 4 für den Kraftpunkt und des Wirkpunkt-Aufnahmeglieds 6 groß. Das Verbindungselement 5 des Regelglieds 4 für den Kraftpunkt wird durch eine Summe kinetischer Funktionen des Wirkpunkt-Aufnahmeglieds 6 und des Drehpunktelements 2 in eine optimale Positiön bewegt. Aus diesem Grund kann, während ein Bewegungsbereich des Wirkpunkt-Aufnahmeglieds 6 erweitert wird, eine treibende Kraft vom Regelglied 4 des Kraftpunkts über das Hebelelement 1 wirkungsvoll an das Wirkpunkt-Aufnahmeglied 6 übertragen werden.
Die Bewegung des Drehpunktelements 2, die Bewegung des Kraftpunkt-Regelglieds 4, und die Bewegung des Wirkpunkt-Aufnahmeglieds 6 kann je nach Bedarf jedwede Kombination aus vertikaler linearer Bewegung, horizontaler linearer Bewegung, schräger linearer Bewegung, vertikaler kreisförmiger Bewegung, horizontaler kreisförmiger Bewegung, schräger kreisförmiger Bewegung und dergleichen sein.
Die Hebeleinrichtungen der Gattung mit frei beweglichem Drehpunkt, die die voranstehend beschriebenen Anordnungen aufweisen, lassen sich in breitem Umfang in Werkzeugmaschinen (z.B. in einer Preßvorrichtung), in Industriemaschinen sowie in beweglichen Teilen verschiedener anderer Konstruktionen einsetzen.
Eine Ausführungsform einer die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendenden Preßvorrichtung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fign. 13 bis 21 beschrieben.
Die Preßvorrichtung dieser Ausführungsform wird zur Verbindung eines Drahtes und eines Kompressions-Bondinganschlusses durch Kompressionsbonden verwendet.
Ein Aufbau der Preßvorrichtung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fign. 13 und 14 beschrieben.
Ein Hauptkörper 22 ist auf einer Basis 21 angeordnet, und ein Elektromotor 23 ist im Hauptkörper 22 vorgesehen. Eine drehende Welle 24 ist in einem Lager 25a im Hauptkörper 22 gelagert, und ein Zahnrad 26 ist auf der drehenden Welle 24 angeordnet, um eine Drehkraft vom Elektromotor 23 aufzunehmen. Eine Exzenterwelle 27 ist exzentrisch an einem Ende der drehenden Welle 24 befestigt. Ein Führungselement 28 ist außerhalb eines Endes des Hauptkörpers 22 in vertikaler Richtung angeordnet. Die an der drehenden Welle 24 befestigte Exzenterwelle 27 ist drehbar in ein Hebeglied 29 eingesetzt, welches vertikal beweglich am Führungselement 28 befestigt ist. Ein Stößel 31 ist im Inneren eines Halters 30 eingesetzt, welcher im Hebeelement 29 angeordnet ist. Der Stößel 31 läßt sich vertikal an einer Schiene 29b entlang bewegen, die am Hebeelement 29 ausgebildet ist. Eine in einer oberen Endposition 29a des Hebeelements 29 angebrachte Stellschraube 51 ist in den oberen Endabschnitt des Stößels 31 eingeschraubt, um die untere Position des Stößels 31 zu regeln. Eine vertikal bewegliche Nocke 32, die die Form einer Spule hat, ist in einem unteren Teil des Stößels 31 angebracht und wird nach oben von einer Mutter 33 gehalten, die auf einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 31a aufgeschraubt ist, der am unteren Endabschnitt des Stößels 31 ausgebildet ist. Der Stößel 31 wird von einer Druckschraubenfeder 34 gegen die Oberseite der Nocke 32 gedrückt. Bei dem Antriebsmechanismus mit dem voranstehend beschriebenen Aufbau wird bei Antrieb durch den Elektromotor 23 die drehende Welle 24 über das Zahnrad 26 gedreht und die Exzenterwelle 27 wird exzentrisch um die drehende Welle 24 herum gedreht. Bei exzentrischer Drehung der Exzenterwelle 27 wird das Hebeelement 29 vertikal am Führungselement 28 entlang bewegt. Der Stößel 31 und die Nocke 32 werden mit dem Hebeelement 29 zusammen vertikal bewegt. Das Hebeelement 29 und der Stößel 31 fungieren als Regelglied für den Kraftpunkt.
Ein Hebelelement 35 ist in einer Richtung senkrecht zur drehenden Welle 24 an einer Stelle in der Nähe des Stößels 31 auf der Basis 21 angeordnet. Wie in den Fign. 15 und 16 gezeigt ist, ist eine Drehpunktwelle 39 an einem Zwischenabschnitt des Hebelelements 35 in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Hebelelements 35 angeordnet. Drehpunktrollen 38 sind drehbar an den beiden Enden der Drehpunktwelle 39 vorgesehen. Führungselemente 40 sind auf der Basis 21 an Stellen angebracht, die jeweils mit beiden Seiten des Hebelelements 35 korrespondieren. Die Drehpunktrollen 38 des Hebelelements 35 sind drehbar und beweglich in Führungsnuten 41 eingesetzt, die jeweils in horizontaler Richtung an Führungselementen 40 entlang ausgebildet sind. Das Hebelelement 35 wird in einer vertikalen Ebene um die Drehpunktwelle 39 herum gedreht und läßt sich durch die Rollen 38 frei die Führungsnuten 41 entlang bewegen. Horizontalwellen 37 sind in den Schenkeln oder Ausläufern eines Y-förmigen Abschnitts 35a angeordnet, der an einem Abschnitt eines Endes des Hebelelements 35 ausgebildet ist. Rollen 36 sind jeweils drehbar an den Wellen 37 befestigt. Der Y- förmige Abschnitt 35a des Hebelelements 353 umgibt sandwichartig beide Seiten der Nocke 32 des Stößels 31, so daß die Rollen 36 drehbar und beweglich in der Nocke 32 eingesetzt sind.
Ein Paar Köpfe 42 und 43 ist an Stellen in der Nähe des Hebelelements 35 auf der Basis 21 angeordnet. Wie in den Fign. 17 und 18 gezeigt ist, ähneln die Köpfe 42 und 43 einem Schraubenschlüsselkopf. Die Köpfe 42 und 43 sind durch Gelenkbolzen 45 und 46 an einem gemeinsamen Verbindungsglied 44 befestigt, das sich an Zwischenabschnitten der Köpfe 42 und 43 befindet und geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Die Köpfe 42 und 43 weisen Vorsprünge 42a bzw. Vertiefungen 43a auf, die so ausgelegt sind, daß sie ineinandergehen. Die Köpfe 42 und 43 sind an einem Kopftisch 47 auf der Basis 21 angebracht, so daß die proximalen Abschnitte der Köpfe 42 und 43 zum Hebelelement 35 hin verlaufen sind, ein Kopf 43 horizontal als unterer Kopf angeordnet ist, und dieser untere Kopf 43 durch Bolzen 48 befestigt ist. Der proximale Endabschnitt des oberen Kopfes 42 ist über eine Verbindungswelle 49 drehbar mit dem anderen Ende des Hebelelements 35 verbunden. Es ist zu beachten, daß der proximale Endabschnitt des unteren Kopfs 43 über eine Verbindungswelle 50 mit dem Kopftisch 47 verbunden ist.
Ein Betrieb der Preßvorrichtung mit dem voranstehend beschriebenen Aufbau wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fign. 18 bis 20 beschrieben.
Wie in den Fign. 20, 2 und 17 gezeigt, ist der obere Kopf 42 geöffnet, damit ein Draht S und ein Kompressions-Bondinganschluß (nicht dargestellt) in die Vertiefung 43a des unteren Kopf 5 43 eingesetzt werden können, wie in Fig. 17 gezeigt. In diesem Fall wird die Exzenterwelle 27 im Antriebsmechanismus zum oberen Totpunkt bewegt, um den Stößel 31 nach oben zu bewegen. Wie in Fig. 18 gezeigt, wird die drehende Welle 24 derart bewegt, daß sich (die Exzenterwelle) 27 zum unteren Totpunkt bewegt, um den Stößel 31 nach unten zu bewegen. Bei der nach unten gerichteten Bewegung des Stößels 31 wird diese Bewegung über die Nocke 32 und die Rollen 36 an das Hebelelement 35 übertragen. Das Hebelelement 35 wird im Uhrzeigersinn um die Drehpunktwelle 39 herum gedreht. Gleichzeitig wird die Drehpunktrolle 38 an den Führungsnuten 41 der Führungselemente 40 entlang zum Kopf hin bewegt, und das Hebelelement 35 wird somit entsprechend frei bewegt. In diesem Fall kann das Hebelelement 35 über eine Kombination der Nocke 32 und der Rollen 36 bezüglich des Stößels 31 bewegt werden. Bei Dreh- und Bewegungsoperationen des Hebelelements 35 wird der obere Kopf 42 - gegen den Uhrzeigersinn um die Drehwelle 45 herum geschwenkt. Der Vorsprung 42a drückt den Draht 5 und den (nicht dargestellten) Kompressions-Bondinganschluß zusammen, die in der Vertiefung 43a des Kopfes 43 eingesetzt sind, wodurch der Draht 5 mit dem Kompression-Bondinganschluß kompressionsgebondet wird. Es ist zu beachten, daß das Verbindungselement 44 ebenfalls um den Gelenkbolzen 46 herum getrieben wird.
Nach Abschluß des Kompressionsbondingvorgangs wird die drehende Welle 24 derart gedreht, daß die Exzenterwelle 27 zum oberen Totpunkt bewegt wird. In diesem Fall sind die Vorgänge zu den voranstehend beschriebenen entgegengesetzt.
Eine Kompressions-Bondingkraft wird durch Einstellen der Position des Stößels 31 über die Stellschraube 51 eingestellt. Öffnungsgrade zwischen den Köpfen 42 und 43 werden durch Einstellen der Mutter 33 eingestellt, wie in den Fign. 20 und 21 gezeigt, um die Länge A oder B einer Feder 34 zu verändern.
Da das Hebelelement 35 vom Drehpunkt 39 gelagert wird, um eine Kombination aus Dreh- und Bewegungsvorgängen durchzuführen, kann der Kopf 42 bei Bewegung des Stößels 31 wirkungsvoll für einen Kompressionsbondingvorgang betrieben werden. Die Bewegung des Hebelelements 35 kann eine unnötige Bewegung eines jedes Teils, d.h. Spiel, absorbieren. Die Bewegung des Stößels 31 kann verlustfrei an den Kopf 42 übertragen werden, und ein langsamer Vorgang kann durchgeführt werden. Die Kraft des Stößels 31 läßt sich wirkungsvoll übertragen, während systematische Operationen durchgeführt werden.
Bei dieser Ausführungsform ist der Stößel 31 über eine Kombination aus der Nocke 32 und den Rollen 36 mit dem Hebelelement 35 verbunden. Diese Anordnung hat einen Vorteil, der darin zu sehen ist, daß eine große mechanische Festigkeit erhalten werden kann, unnötige Bewegung absorbiert werden kann und eine Bewegungsübertragung völlig verlustfrei durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen begrenzt, sondern läßt sich gemäß einer Vielzahl von Anwendungen ändern und modifizieren.
Bei der Hebeleinrichtung des Typs mit frei beweglichem Drehpunkt der vorliegenden Erfindung, wie voranstehend beschrieben, ist das Hebelelement in einem beweglichen Drehpunkt gelagert, und der Bewegungsbereich des Regelglieds für den Kraftpunkt, das mit dem Hebelelement verbunden ist, und der Bewegungsbereich des Regelglieds für den Wirkpunkt können stark erhöht werden.
Bei der Preßvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird das vom Hebeldrehpunkt unterstützte Hebelelement dazu verwendet, einen Preßvorgang systematisch und richtig durchzuführen, indem die Köpfe zur Durchführung einer für den Preßvorgang geeigneten Bewegung veranlaßt werden.
Bei der Hebeleinrichtung, die in der in Fig. 16 gezeigten Preßvorrichtung verwendet wird, befinden sich die auf der Haltewelle 39 angebrachten Drehpunktrollen 38 in Rollkontakt mit den Führungsnuten 41, wodurch der frei bewegliche Hebeldrehpunkt gebildet wird. In einem in den Fign. 22A und 22B gezeigten Aufbau, der ohne die Drehpunktrolle auskommt, ist ein Hebelelement 65 drehbar auf einer Drehpunktwelle 64 gelagert, welche in Löchern eingesetzt ist, die in Schiebern 62a und 62b ausgebildet sind, welche (ihrerseits) in Führungsnuten 63a und 63b eingeschoben sind, die in Führungselementen 61a und 61b eines Regelglieds für einen frei beweglichen Drehpunkt ausgebildet sind. Ein Ende des Hebelelements 65 ist über eine Welle 66, die auf dieselbe Art und Weise in Löcher des Schiebers 67 eingesetzt ist wie die Lagerpunktwelle 64, mit einem Schieber 67 verbunden. Der Schieber 67 ist zwischen Führungselementen 68a und 68b eines Regelglieds für den Kraftpunkt eingeschoben. Das andere Ende des Hebelelements 65 ist über eine Welle 69 mit einem Wirkpunktelement 70 verbunden. Das Wirkpunktelement 70 ist in ein Führungselement 71 des Regelglieds für den Wirkpunkt eingeschoben, das am Boden (orts)fest angeordnet ist, und wird so gesteuert, daß es eine lineare Bewegung ausführt. In diesem Fall sind die äußeren Oberflächen der Schieber 62a, 62b und 67 mit hoher Präzision oberflächenbearbeitet, und die inneren Oberflächen der Führungsnuten 63a, 63b, 68a und 68b sind geglättet, um Reibungskräfte zu verringern, wodurch sich wenig praktische Probleme ergeben. Da eine an die Welle 66 übertragene Kraft immer im rechten Winkel übertragen wird, wie in Fig. 23A gezeigt, entsteht insbesondere keine Verdrehspannung bei der herkömmlichen Anordnung wie in Fig. 1A gezeigt.
Zur Glättung der Bewegungen der Schieber 62a, 62b, und 67 kann eine Vielzahl von Kugellagern 72 zwischen die Führungsnuten 63a und 63b und die Schieber 62a und 62b eingefügt sein, wie in den Fign. 23A und 23B gezeigt. Hierzu ist anzumerken, daß anstelle von Kugellagern auch Rollen verwendet werden können.
In den Fign. 24 und 25 sind andere Ausführungsformen von Strukturen mit frei beweglichem Hebeldrehpunkt dargestellt. In der Ausführungsform aus Fig. 24 ist eine Drehpunktwelle 80 auf einem Halteelement 81 befestigt, und ein Hebelelement 82 ist drehbar an dieser Drehpunktwelle 80 gelagert. Das Halteelement 81 ist in eine Lagernut eingesetzt, die auf einem am Boden G (orts)fest angeordneten Bett 83 ausgebildet ist. Das Halteelement 81 ist über Kugellager 84 beweglich, die zwischen dem Halteelement 81 und der Lagernut in einer von einem Pfeil angedeuteten Richtung eingefügt sind. Ein Ende des Hebelelements 82 ist über ein Verbindungselement vom Typ eines Nockenstößels mit einer Rolle 86, die zwischen Führungsplatten 85 des Regelglieds für den Kraftpunkt angeordnet ist, mit einer Antriebswelle 87 verbunden. Das andere Ende des Hebelelements 82 ist mit einer Verbindungsstange 90 verbunden, die über eine Welle 88 an einem Regelglied 89 des Wirkpunkts gelagert ist. Bei dem wie voranstehend beschrieben ausgebildeten beweglichen Hebeldrehpunkt wird die Drehpunktwelle 80 nicht bewegt, sondern das Halteelement 81 wird frei auf den Lagern 84 bewegt.
In der Ausführungsform aus Fig. 25 ist ein drehbar auf einer Drehpunktwelle 80 gelagertes Hebelelement 82 in einer Richtung gerader Schienen 84a auf einem Halteelement 81 beweglich gelagert, welches auf einem Bett 83 liegt, das über die Schienen 84a (orts) fest am Boden G angeordnet ist, wodurch sich ein frei beweglicher Hebeldrehpunkt ergibt.
In Fig. 26 ist eine Preßvorrichtung mit einer Hebeleinrichtung gezeigt, bei der die Hebeleinrichtung den Hebeldrehpunkt mit dem in Fig. 24 gezeigten Aufbau hat. Diese Preßvorrichtung weist im wesentlichen dieselbe Anordnung auf wie die der in den Fign. 13 und 14 gezeigten Preßvorrichtung, unterscheidet sich jedoch von dieser durch eine Anordnung eines beweglichen Hebeldrehpunkts der Hebeleinrichtung. In der in Fig. 13 gezeigten Preßvorrichtung ist das Hebelelement 35 durch die Drehpunktwelle 39 auf den Rollen 38 drehbar gelagert, welche sich in Rollkontakt mit den im Drehpunktelement 40 ausgebildeten Drehpunktnuten 41 befinden. Bei der Preßvorrichtung gemäß Fig. 26 ist jedoch der Aufbau des Hebeldrehpunkts der Hebeleinrichtung identisch mit dem in Fig. 24 gezeigten. Ein Hebelelement 90 ist drehbar durch eine Drehpunktwelle 92 auf einem Halteelement 91 gelagert. Das Halteelement 91 ist über Kugellager 93 frei beweglich auf einem Hauptkörper 94 gelagert.
Ein Ende des Hebelelements 90 ist über einen Nockenstößelaufbau 95, der als Kraftpunkt fungiert, mit einer vertikalen Antriebswelle 96 verbunden. Das untere Ende der vertikalen Antriebswelle 96 ist über einen Kurbelmechanismus 97 mit einer Exzenterwelle 98 verbunden. Bei Drehung der Exzenterwelle 98 erfolgt eine vertikale Bewegung der vertikalen Antriebswelle 96. Ein Ende der Exzenterwelle 98 ist über einen Kraftübertragungsmechanismus 100, beispielsweise eine Getriebeeinheit, mit einem Elektromotor 99 verbunden und wird angetrieben und gedreht.
Das andere Ende des Hebelelements 90 ist über eine Welle 101, die als Wirkpunkt dient, mit einem Hebeelement 102 verbunden, und ein auf dem Hebeelement 102 angebrachter Kopf 103 wird vertikal angetrieben, wie in Fig. 26 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird eine Rotationskraft des Elektromotors 99 über jeden Verbindungsmechanismus an die Hebeleinrichtung übertragen. Ein Schwungrad und dergleichen müssen nicht verwendet werden, im Gegensatz zur herkömmlichen Einrichtung. Die Einrichtung läßt sich in kompakter Bauweise herstellen und gleichzeitig läßt sich eine mechanische Kraft über die Hebeleinrichtung mit dem frei beweglichen Hebeldrehpunkt gleichmäßig bzw. reibungslos an den Kopf 103 übertragen.
Fig. 27 ist ein Schaltbild zum Antrieb und zur Steuerung der in Fig. 26 dargestellten Preßvorrichtung. Wie in Fig. 27 gezeigt, ist ein Anschluß einer Wechselstromquelle 110 über einen Stromschalter 111 mit einem Anschluß einer Parallelschaltung eines Zeitschalters 112 und eines Fußschalters 113 verbunden. Der andere Anschluß dieser Parallelschaltung ist über einen Stellschalter 114 für eine leichte Bewegung mit einem Anschluß eines Motors 99 verbunden. Der Stromschalter 111 ist über einen Schalter 115 für eine leichte Bewegung mit einem Anschluß des Motors 99 verbunden. Der Motor 99 ist mit einer Bremse 116 parallelgeschaltet Der Zeitschalter 112 wird zum Anhalten des Kopfes 103 an einer oberen Position verwendet, nachdem der Kopf 103 nach Abschluß einer vorbestimmten Arbeit nach unten und dann nach oben bewegt wird. Der Zeitschalter 112 ist beispielsweise ein Begrenzungsschalter, der an der Stelle der Obergrenze des Hebeelements 102 angebracht ist. Der Schalter 112 wird nur an dieser Stelle der Obergrenze ausgeschaltet gehalten. Der Stelischalter 114 für eine leichte Bewegung ist normalerweise AN. Der Stelischalter 114 für eine leichte Bewegung wird abgeschaltet, um den Kopf 103 leicht zu bewegen. Als Ergebnis kann der Motor 99 frei angetrieben werden, um den Kopf unabhängig von den AN/AUS-Zuständen der Schalter 112 und 113 leicht zu bewegen. Ein Zähler 117 ist vorgesehen, um je nach Bedarf die Anzahl der Antriebszyklen des Motors 99, d.h. die Anzahl der Preßarbeitszyklen des Kopfes 103, zu zählen.
Fig. 28 zeigt eine Anwendung, bei der die vorliegende Erfindung auf einen Flächenschleifer angewandt ist, der einen durch den Hub einstellbaren Hebeldrehpunkt als beweglichen Hebeldrehpunkt hat.
Wie in Fig. 28 gezeigt, ist ein Kopf 120 auf Lagern 122 geführt, so daß der Kopf 120 reibungslos an einem Halteelement 121 entlang auf der horizontalen Ebene bewegt werden kann. Ein unterer Abschnitt des Kopfes 120 ist über eine Welle 123, die als Wirkpunkt fungiert, an einem Ende eines Hebelelements 124 axial gelagert. Das Hebelelement 124 ist mit einem Drehpunktelement 126 verbunden, das mit einer Schraubenspindel 125 in Eingriff steht. Das Drehpunktelement 126 ist über einen linearen Lagermechanismus 127 beweglich und drehbar am Boden G befestigt. Die Schraubenspindel 125 ist über eine Zahnradgetriebeeinheit 128 mit einer drehenden Welle eines am Hebelelement 124 befestigten Motors 129 verbunden.
Das andere Ende des Hebelelements 124 ist über eine Welle 131, die als Kraftpunkt dient, mit einem linearen Lagermechanismus 130 verbunden. Der lineare Lagermechanismus 130 ist über eine Kurbelwelle 132 und einen Kurbelmechanismus 133 mit einem Servomotor 134 verbunden.
Bei der voranstehend beschriebenen Anordnung wird eine Rotationskraft des servomotors 134 durch die Mechanismen 132 und 133 in eine lineare Bewegung umgewandelt, und diese lineare Bewegung wird an die Welle 131 übertragen, die als Kraftpunkt des Hebelelements 124 dient. Daher wird das Hebelelement 124 von Drehpunktelement 126 und dem linearen Lagermechanismus 127 gelagert und derart gedreht, daß sich das Bett 120 reibungslos in horizontaler Richtung bewegen läßt.
In diesem Fall wird bei Antrieb des Motors 129 die Schraubenspindel 125 über die Zahnradgetriebeeinheit 128 gedreht, und die Drehpunktwelle 126 wird auf dem Lager 127 frei bewegt, um eine Strecke zwischen den Wellen 123 und 131 zu ändern, wodurch ein Hub des Betts 120 geändert wird.
Fig. 29 zeigt ein Blockschaltbild eines elektrischen Steuersystems des in Fig. 28 dargestellten Flächenschleifers. Wie in Fig. 29 gezeigt, werden der Servomotor 134 und der Bremsmotor 129 von Ausgängen einer Servomotorsteuer-Ausgangsschaltung 141 bzw. einer den beweglichen Hebeldrehpunkt variierenden Bremsmotor-Ausgangsschaltung 142 angetrieben, welche von einer Zentraleinheit (CPU) 140 gesteuert werden. Eine Geschwindigkeit des Servomotors 134 wird von einem Servoeingangskodierer 143 erfaßt, und eine Erfassungssignal wird an die Zentraleinheit 140 gelegt. Ein Rotationszustand des Bremsmotors 129 wird von einem Kodierer 144 erfaßt, und ein Erfassungssignal wird an die CPU 140 gelegt.
Die CPU 140 ist an einen ROM/RAM 145 angeschlossen, Programme des gesamten Systems sind gespeichert, und Eingangsdaten sind ebenfalls gespeichert. Ein Ausgang einer Steuerkonsole (147), der über eine Tastaturschnittstelle 148 geleitet wird, wird über eine Busleitung 146 an die CPU 140 ausgegeben. Verschiedene Arten von im RAM 145 gespeicherten Daten werden von der CPU 140 über eine Anzeigeausgangsschnittstelle 149 an eine Kathodenstrahlröhre (CRT) 150 übertragen und auf dieser Kathodenstrahlröhre 150 angezeigt.
Fig. 30 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine Gebäudedämpfungsvorrichtung angewandt ist. Eine mit der Kurbelwelle aus Fig. 28 identische Kurbelwelle 132 ist hierbei über ein Wellenlagerelement 155 mit einem Kurbelmechanismus und einem Servomotor (beide nicht dargestellt) verbunden. Ein Ende, d.h. eine Kraftpunktseite, eines Hebelelements 157 ist über einen Nokkenstößelmechanismus 156 mit einem Ende der Kurbelwelle 132 verbunden. Ein Hebeldrehpunkt 158 des Nockenstößelmechanismus ist am Mittelabschnitt des Hebelelements 157 ausgebildet. Das andere Ende, das als Wirkpunkt dient, ist über einen Stift 159 mit einem Dämpfungsblock 160 verbunden. Der Dämpfungsblock 160 ist auf geraden Schienen 161a und 161b beweglich gelagert. Die geraden Schienen 161a und 161b sind an Positionen angeordnet, die zum Zeitpunkt des Auftretens eines Erdbebens eine maximale Größe haben, z.B. auf einem mittleren Stockwerk eines Wolkenkratzers.
Ein Betrieb der Dämpfungsvorrichtung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 31 beschrieben. Kommt es bei einem Erdbeben zu Schwingungen eines Gebäudes, dann werden diese Schwingungen über einen Schwingungssensor 162 erfaßt, und Daten hinsichtlich Ausmaß und Richtung der Schwingungen werden an die CPU 140 übertragen. Die CPU 140 leitet über eine Servomotorsteuerschaltung 141 auf dieselbe Weise wie in Fig. 28 ein Antriebssignal an einen Servomotor 134, um zum Ausgleich der Schwingungen des Gebäudes einen Dämpfungsblock 160 zur Bewegung mit identischer Größe, jedoch in entgegengesetzter Richtung, anzutreiben. Ein Betrag der Bewegung des Dämpfungsblocks 160 wird von einem Kodierer 143 als Betrag und Richtung der Rotation des Servomotors 134 erfaßt.
Erdbebenbedingte Schwingungen treten im allgemeinen in mehreren Zyklen pro Sekunde auf. Es ist leicht, den Dämpfungsblock 160 mit dieser Geschwindigkeit zu bewegen. Bei einer herkömmlichen Dämpfungsvorrichtung wird der Dämpfungsblock 160 unter Verwendung einer Förderschnecke bewegt, und die Ansprechgeschwindigkeit ist gering. Außerdem ist aufgrund des extremen Gewichts des Dämpfungsblocks 160 die mechanische Festigkeit der Förderschnecke nicht ausreichend. Als Folge läßt sich kein ausreichender Dämpfungseffekt erzielen. Es läßt sich jedoch wie bei dieser Ausführungsform ein gutes Ergebnis durch eine Kombination aus der Hebeleinrichtung mit einem frei beweglichen Hebeldrehpunkt und den geraden Schienen 161a und 161b erzielen.
Fig. 32 zeigt eine Anwendung, bei der die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung in einem Antriebsmechanismus für eine Membranpumpe verwendet wird. Ein Hebelelement 171, das eine Drehkraft in Pfeilrichtung von einem Kraftpunkt-Regelglied 170 vom Typ eines Nockenstößels empfängt, wird um einen Hebeldrehpunkt 172 herum gedreht. Eine Membran 175 der Membranpumpe wird über ein mit einem Wirkpunkt 173 verbundenes Wirkpunkt- Aufnahmeglied 174 vertikal angetrieben.
Fig. 33 zeigt eine Anwendung, bei der die Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung auf einen Kraftfahrzeugstoßdämpfer angewandt ist. Wie in Fig. 33 zu sehen ist, ist ein Wirkpunkt eines Hebelelements 183 an einem Verbindungselement 182, das einen Kraftfahrzeugstoßdämpfer 180 mit einem Kraftfahrzeugrad 181 verbindet, drehbar gelagert. Das Hebelelement 183 ist über einen frei beweglichen Hebeldrehpunkt 184 mit einem Regelglied 185 für den Kraftpunkt verbunden. Das Regelglied 185 für den Kraftpunkt ist auf dieselbe Art und Weise wie bei der in Fig. 30 dargestellten Dämpfungsvorrichtung über eine Kurbelwelle 186 mit einem Servomotor 187 verbunden. Der Hebeldrehpunkt 184 und der Servomotor 187 sind an einer Kraftfahrzeugkarosserie G befestigt.
Das Prinzip des Kraftfahrzeugstoßdämpfers ist im wesentlichen dasselbe wie das einer Dämpfung für ein Gebäude. Ein Motorantrieb mit der in Fig. 31 gezeigten Anordnung erfolgt, um Schwingungen im Kraftfahrzeug wirkungsvoll zu absorbieren.
Bei jeder der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen wird nur eine Hebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet. Es können jedoch zwei oder mehr Hebeleinrichtungen kombiniert werden, um ein Kraftübertragungssystem zu bilden, wie es in Fig. 34 gezeigt ist. Eine erste Hebeleinrichtung 190 weist ein Hebelelement 192 auf, das an einem Hebeldrehpunkt 191 gelagert ist, und eine auf einen ersten Kraftpunkt 193 wirkende Kraft wird von einem ersten Wirkpunkt 194 über ein Verbindungselement 195 an ein zweites Regelglied 196 für den Kraftpunkt übertragen. Die an das zweite Regelglied 196 für den Kraftpunkt übertragene Kraft wird über einen Hebeldrehpunkt 198 einer zweiten Hebeleinrichtung 197 an ein zweites Regelglied 199 des Wirkpunkts 199 übertragen. Alle mit G gekennzeichneten Halteabschnitte werden vom Boden dargestellt.
Zwei oder mehr Hebeldrehpunkte werden dazu benutzt, ein Kettensystem der Hebeleinrichtungen zu bilden, um eine Kraftübertragungsrichtung frei einzustellen.
Fig. 35 zeigt eine Anwendung eines X, Y-Tischs unter Verwendung der Drehhebeleinrichtung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Anordnung kann ein Tisch 210 auf Schienen 211a und 211b entlang in X-Richtung bewegt werden. Die Anordnung und der Betrieb in Y-Richtung können auf dieselbe Weise wie in X-Richtung ausgeführt werden, und sind daher hierin nicht näher beschrieben. Der Tisch 210 ist an einem Ende eines Hebelelements 213 über eine Welle, die als Wirkpunkt betrieben wird, axial gelagert. Eine Rolle 217 in einem Antriebsführungselement 216, das als Kraftpunkt eines Drehzuführmechanismus 215 mit Kugelumlauf spindel dient, ist über einen Hebeldrehpunkt 214 am anderen Ende des Hebelelements 213 angebracht. Das Führungselement 216 ist mit einer Kugelumlaufspindel 219 verschraubt, welche von einem Motor 218 angetrieben wird.
In Fig. 36 ist eine Ortskurve der Bewegung eines jeden Abschnitts aus Fig. 35 dargestellt. Wird die Kugelumlaufspindel 219 zugeführt, z.B. alle 10 µm, dann wird ein Wirkpunkt 212, d.h. der Tisch 210, alle 2 µm bewegt. Die Rolle 217, die als Kraftpunkt fungiert, wird innerhalb des Führungselements 216 bewegt und hat eine gekrümmte Ortskurve. Der Hebeldrehpunkt 214 wird als Reaktion auf ein Zuführen der Kugelumlaufspindel 219 um 80 µm um w frei bewegt. Der Wirkpunkt 212 wird um 16 µm (= 80/5) bewegt.
Ist der X, Y-Tisch auf die voranstehend beschriebene Art und Weise aufgebaut, wird der Tisch 210 mit äußerst hoher Genauigkeit angetrieben. Der X, Y-Tisch kann in einem Gerät zur Belichtung von Halbleiter-Wafern verwendet werden.

Claims

1. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt, mit:

einem Hebelelement (1, 35, 82, 90, 124, 157, 171, 183, 192, 213) mit einem Kraftpunkt, einem Drehpunkt und einem Wirkpunkt, wobei der Wirkpunkt mit einem die Wirkung aufnehmenden Element (6, 42, 90, 102, 120, 16G, 174, 182, 195, 210) verbunden werden kann;

einer Drehpunktvorrichtung (2, 38, 39, 80, 92, 126, 172, 184, 191, 198, 214) zum drehbaren Lagern des Hebelelements am Drehpunkt um eine erste Drehachse herum;

einer Drehpunktführungseinrichtung (3, 40, 41, 81, 83, 84, 91, 93, 94, 127, 158) zum geradlinigen Führen der Drehpunktvorrichtung entlang einer ersten Umsetzungsachse, die senkrecht zur Drehachse verläuft und bezogen auf den Boden (orts)fest angeordnet ist;

einem Regelglied (4, 32, 36, 85, 86, 95, 130, 131, 156, 170, 185, 193, 196, 216, 217) für den Kraftpunkt, das mit dem Kraftpunkt des Hebelelements verbunden ist, um eine Treibkraft an den Kraftpunkt anzulegen;

einem Regelglied (45, 89, 121, 161a, 161b, 211a, 211b) für den Wirkpunkt, einschließlich einem Verbindungsglied (7, 49, 88, 101, 123, 159, 173, 194, 199, 212) für den Wirkpunkt zum drehbaren Verbinden des Wirkpunkts mit dem die Wirkung aufnehmenden Element und zum Anlegen einer Wirkkraft an das die Wirkung aufnehmende Element, wenn eine treibende Kraft an den Kraftpunkt angelegt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied für den Kraftpunkt folgendes einschließt:

eine Vorrichtung (5b, 36, 67, 86, 95, 131, 156, 170, 193, 196, 217) zum Folgen des Kraftpunkts, die am Kraftpunkt des Hebelglieds zur Drehung um eine zweite Drehachse, die zur ersten Drehachse parallel ist, drehbar gelagert ist;

eine Einrichtung (5a, 32, 68a, 68b, 85, 130, 216) zur Führung des Kraftpunkts, um die Folgereinrichtung geradlinig entlang einer zweiten Verschiebungsachse zu führen, die bezogen auf die Einrichtung zur Führung des Kraftpunkts (orts) fest angeordnet ist und die erste Verschiebungsachse kreuzt;

wobei die Kraftpunktführungseinrichtung entlang einer dritten Verschiebungsachse bewegt werden kann, bezogen auf den Boden (orts) fest angeordnet ist und senkrecht zur ersten Drehachse und zur zweiten Verschiebungsachse verläuft, um die treibende Kraft an den Kraftpunkt anzulegen.

2. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Folgen des Kraftpunkts eine Rolle (5b, 36, 86, 95, 217), die am Kraftpunkt des Hebelelements (1, 35, 82, 157, 171, 183, 192, 213) drehbar gelagert ist, umfaßt, und die Einrichtung zur Führung des Kraftpunkts ein Paar Führungsplatten (5a, 32, 85, 158, 216), zwischen denen die Rolle in Rollkontakt steht, umfaßt.

3. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach Anspruch 1, wobei die Kraftpunktfolgereinrichtung ein verschiebbares Regelelement (67) einschließt, das am Kraftpunkt des Hebelelements (1, 35, 157, 171, 183, 192, 213) drehbar gelagert ist; sowie die Einrichtung zur Führung des Kraftpunkts ein Paar Führungsplatten (68a, 68b) einschließt, zwischen denen sich das verschiebbare Regelelement ein gleitendem Kontakt bewegt.

4. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung eine Drehpunktwelle (39) einschließt, um das Hebelelement am Drehpunkt drehbar zu lagern;

und eine Drehpunktrolle (2, 38), die die Drehpunktwelle aufnimmt, welche als Drehwelle der Rolle wirkt; und

daß die Drehpunktrolle in eine Nuteinrichtung (31 40, 41) zur Führung des Drehpunkts eingesetzt ist, so daß die Drehpunktrolle sich frei entlang der Führungsnut bewegt.

.

5. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung einen Drehpunktschieber (62a, 62b, 81, 91, 127) einschließt, der in eine Nuteinrichtung (61, 63, 83, 84) zur Führung des Drehpunkts entlang der Führungsnut frei beweglich eingesetzt ist; und

daß im Drehpunktschieber eine durchgehende Öffnung ausgebildet ist, wobei eine Drehpunktwelle (64, 80, 92, 126) in dieser Öffnung eingesetzt ist&sub1; um das Hebelelement am Drehpunkt drehbar zu lagern.

6. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuteinrichtung zur Führung des Drehpunkts (orts)fest angeordnet und zwischen einem Paar Führungsplatten (40, 61a, 61b) vorgesehen ist.

7. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung des weiteren eine Vielzahl von Kugellagern (72, 84, 93, 127) einschließt, die zwischen der Nuteinrichtung (61a, 61b, 83, 94) zur Führung des Drehpunkts und dem Drehpunktschieber (62a, 62b, 81, 91) eingefügt sind.

8. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung des weiteren eine Vielzahl von Schienen (84a, 93) einschließt, die zwischen der Nutvorrichtung zur Führung und dem Schieber eingefügt sind.

9. Preßvorrichtung mit:

einer Basis (21) ; einem auf dieser Basis angeordneten Hauptkörper (22), einem Antriebsmechanismus (23, 28, 29, 30) zum Erzeugen einer Antriebskraft, wobei der Antriebsmechanismus (23) einen Motor einschließt, der im Hauptkörper angeordnet ist; einen Preßkopf (42) zum Pressen eines zu pressenden Werkstücks; und einer Hebeleinrichtung jmit beweglichem Drehpunkt zum übertragen der vom Antriebsmechanismus erzeugten Antriebskraft an den Preßkopf; wobei die Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt folgendes umfaßt:

ein Hebelelement (35) mit einem Kraftpunkt (37), einem Drehpunkt (39) und einem Wirkpunkt (49), das mit dem Preßkopf verbunden ist;

eine Drehpunktvorrichtung (38, 39) zum drehbaren Lagern des Hebelelements am Drehpunkt um eine erste Drehachse, die senkrecht zum Hebel verläuft;

eine Einrichtung (40, 41) zur Führung des Drehpunkts, die auf der Basis angeordnet ist, um die Drehpunktvorrichtung in einer Ebene senkrecht zur ersten Drehachse zu führen;

ein Kraftpunktregelglied (32, 36), das mit dem Kraftpunkt des Hebelelements verbunden ist, um die Antriebskraft an den Kraftpunkt senkrecht zur ersten Drehachse anzulegen;

ein Wirkpunktregelglied (42, 45) einschließlich einem Wirkpunktverbindungsglied (49) zum drehbaren Verbinden des Wirkpunkts mit dem Preßkopf relativ zu einer Drehachse des Wirkpunkts, die parallel zur ersten Drehachse ist, und zum Anlegen einer Wirkkraft an ein die Wirkung aufnehmendes Element (42), wenn die Antriebskraft an den Kraftpunkt angelegt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zur Führung des Drehpunkts die Drehpunktvorrichtung geradlinig entlang einer ersten Verschiebungsachse führt, die (orts)fest angeordnet ist;

und daß das Kraftpunktregelglied folgendes einschließt:

eine Regelrolle (36), die drehbar am Kraftpunkt des Hebelelements befestigt ist zur Drehung um eine zweite Drehachse, die parallel zur ersten Drehachse ist; und

ein Paar Führungsplatten (32), zwischen denen sich die Regelrolle in Rollkontakt befindet, um den Kraftpunkt relativ zu den Führungsplatten entlang einer zweiten Verschiebungsachse geradlinig zu führen, welche relativ zu diesen Platten befestigt ist und die erste Verschiebungsachse kreuzt;

wobei die Führungsplatten entlang einer dritten Verschiebungsachse bewegt werden können, die relativ zum Boden (orts)fest angeordnet ist und senkrecht zur ersten Drehachse und zur zweiten Verschiebungsachse verläuft, um die Antriebskraft an den Kraftpunkt anzulegen.

10. Preßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung eine Drehpunktwelle (39) einschließt, um das Hebelelement (35) am Drehpunkt drehbar zu lagern, und eine Drehpunktrolle (38), die die Drehpunktwelle aufnimmt, welche als Drehwelle der Rolle fungiert; und

daß die Rolle (38) in eine Nuteinrichtung zur Führung des Drehpunkts (41) eingefügt ist, so daß die Rolle sich frei entlang der Führungsnut (41) bewegt.

11. Preßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung einen Drehpunktschieber (62, 81, 91) einschließt, der in eine Nutvorrichtung (61, 63, 83, 94) zur Führung des Drehpunkts frei beweglich entlang der Führungsnut eingefügt ist; und

daß im Drehpunktschieber eine durchgehende Öffnung ausgebildet ist, wobei eine Drehpunktwelle (64, 80, 92) in dieser durchgehenden Öffnung eingefügt ist, um das Hebelelement am Drehpunkt drehbar zu lagern.

12. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung des weiteren eine Vielzahl von Kugellagern (72, 84, 93, 127) einschließt, die zwischen der Nuteinrichtung zur Führung und dem Drehpunktschieber eingefügt sind.

13. Hebeleinrichtung mit beweglichem Drehpunkt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktvorrichtung des weiteren eine Vielzahl von Schienen (84a, 93) einschließt, die zwischen der Nuteinrichtung zur Führung und dem Drehpunktschieber eingefügt sind.