NL8501991A

NL8501991A - Inrichting voor het transleren van een slede, alsmede electrodynamische inrichting voorzien van de genoemde inrichting.

Info

Publication number: NL8501991A
Application number: NL8501991A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1987-02-02
Also published as: EP0212697A1; US4698798A; DE3683216D1; JPH08140U; JPS6249016A; JP2565783Y2; CA1256993A; EP0212697B1

Description

i it s -'Τ' PHN 11.435 \ N.V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Inrichting voor het transleren van een slede, alsmede electrodyna-mische inrichting voorzien van de genoemde inrichting."

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het transleren van een slede, welke inrichting een gestel en een rechtge-leiding voor de slede omvat, welke rechtgeleiding is voorzien van een eerste en een daaraan parallel lopende tweede geleidingsstaaf en van 5 met de geleidingsstaven samenwerkende eerste en tweede lagermiddelen voor het geleiden van de slede in een rechtlijnige baan volgens een as van een op het .gestel aanwezig gedacht orthogonaal assenstelsel, bestaande uit de genoemde as en twee loodrecht daarop staande assen.

Een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld bekend uit de Ne-^ derlandse octrooiaanvrage 8204981 (PHN 10.530, herewith incorporated by reference). De bekende inrichting wordt toegepast in een elektrodyna-mische inrichting voor het transleren van een objectief volgens een radiale baan ten opzichte van een om een rotatieas roterende plaat. Het objectief bevindt zich op de slede, welke ten opzichte van het gestel 15 volgens de genoemde radiale baan transleerbaar is. De rechtgeleiding bestaat uit twee op het gestel bevestigde parallelle ronde geleidingsstaven en een viertal op de slede bevestigde conventionele glijlagers, welke paarsgewijze met de geleidingsstaven samenwerken. De glijlagers zijn voorzien van coaxiaal om de geleidingsstaven aangebrachte cylin- 20 drische lagerdelen, waarbij tussen de geleidingsstaven en de lagerdelen een zekere lagerspeling aanwezig is. De aandrijving van de slede vindt plaats door twee zich parallel aan de genoemde baan uitstrekkende, op het gestel bevestigde permanent magnetische statormagneten en twee met de slede verbonden en in het magnetische veld van de statormagneten transleerbare aandrijfspoelen.

Een nadeel van de bekende inrichting is, dat de rechtgeleiding voor de slede betrekkelijk gevoelig is voor uitlijnfouten van de geleidingsstaven, dat wil zeggen dat een geringe afwijking in de evenwijdige opstelling van de geleidingsstaven reeds een extra wrijving in 30 de lagering veroorzaakt, waardoor gemakkelijk stick-slip verschijnselen kunnen ontstaan en waardoor de slede zelfs kan vastlopen. Daarom is het noodzakelijk, dat bij de vervaardiging van de bekende inrichting nauw- 0501991 , * PHN 11.435 2 keurig bewerkte montagevlakken op het gestel worden aangebracht, ten einde het exact positioneren van de geleidingsstaven bij de montage daarvan zeker te stellen. Een bijkomend nadeel is, dat de genoemde omslachtige montage van de geleidingsstaven een ongunstige invloed heeft 5 op de kostprijs van de rechtgeleiding, en derhalve op de prijs van de inrichting. Daarbij kan nog worden opgemerkt, dat de genoemde nadelen van de bekende inrichting bij de alom nagestreefde en dus voortschrijdende miniaturisatie steeds zwaarder zullen gaan wegen.

De uitvinding beoogt dan ook een inrichting van de in de 1Q aanhef genoemde soort te verschaffen waarbij op een eenvoudige wijze en met weinig kosten een nauwkeurige en betrouwbare rechtgeleiding voor de slede mogelijk is, die tevens minder gevoelig is voor uitlijnfouten.

De uitvinding vertoont daartoe als kenmerk, dat het eerste lagermiddel een eerste en een tweede glijlager omvat waardoorheen de 15 eerste geleidingsstaaf steekt, waarbij de slede door de eerste gelei-dingsstaaf en het eerste glijlager volgens de genoemde twee assen en door de eerste geleidingsstaaf en het tweede glijlager slechts volgens één van de genoemde twee assen van het orthogonale assenstelsel is gelagerd , en dat het tweede lagermiddel een eerste glijlager omvat waar-2o doorheen de tweede geleidingsstaaf steekt, waarbij de slede door de tweede geleidingsstaaf en het tweede lagermiddel volgens de genoemde twee assen is gelagerd.

De inrichting volgens de uitvinding is zeer goed toepasbaar in constructies, waarin de slede nauwkeurig gedefinieerde verplaatsin-25 gen zeer snel moet kunnen uitvoeren. Gedacht wordt daarbij bijvoorbeeld aan toepassingen in optische gegevensopslaginrichtingen, in optische beeld en geluidapparatuur, en in anderssoortige fijnmechanische constructies, bijvoorbeeld in meetapparatuur.

Vastgesteld is, dat de dynamische lagerwrijving in de lager-30 middelen van de inrichting volgens de uitvinding bijzonder laag is, waardoor de slede in staat is om snelle rechtlijnige bewegingen uit te voeren, zonder dat daardoor hinderlijke trillingen in de inrichting ontstaan. Bovendien kan de rechtgeleiding als gevolg van de toegepaste bijzondere lagermiddelen een eventueel aanwezige onevenwijdigheid van 35 de geleidingsstaven probleemloos opvangen.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het eerste glijlager van het tweede § 50199 1 * -+ * PHN 11.435 3 lagermiddel gezien in een richting volgens de rechtlijnige baan van de slede zich op afstand van het eerste glijlager van het eerste lagermid-del bevindt en dat beide eerste glijlagers identiek aan elkaar zijn uitgevoerd. In deze uitvoeringsvorm kunnen de eerste glijlagers van de 5 eerste en tweede lagermiddelen als op zich zelf bekende glijlagers uitgevoerd worden, en met een zekere lagerspeling coaxiaal om de eerst respectievelijk tweede geleidingsstaaf aangebracht zijn.

In deze uitvoeringsvorm kan derhalve een relatief groot effectief la-geroppervlak in de lagers gebruikt worden, hetgeen het extra voordeel 10 heeft, dat het gewicht van de slede en van een eventueel daarop aanwezige massa over een groter lageroppervlak is verdeeld. Daardoor kan de altijd aanwezige wrijving in de glijlagers tot een minimum worden teruggebracht, hetgeen de lagering uiteraard verbeterd. Bovendien veroorzaken de minimale wrijvingskrachten in de lagers zeer weinig slijtage, 15 zodat ook na langdurig gebruik de slede nog een exacte baan kan doorlopen.

Een andere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat het tweede lagermiddel voorts een tweede glijlager omvat, waarbij de slede door de tweede geleidingsstaaf en één van de glijlagers van het 20 tweede lagermiddel volgens één van de genoemde twee assen en door de tweede geleidingsstaaf en het andere glijlager van het tweede lagermiddel volgens de andere van de genoemde twee assen is gelagerd en dat het tweede glijlager van het tweede lagermiddel gezien in een richting volgens de rechtlijnige baan van de slede zich op afstand van het tweede 25 glijlager van het eerste lagermiddel bevindt, waarbij beide tweede glijlagers identiek aan elkaar zijn uitgevoerd.

Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat de wrijvingskrachten over beide geleidingsstaven nagenoeg gelijkmatig verdeeld zijn, hetgeen een soepele beweging van de slede bevorderd.

30 Een uitvoeringsvorm die uit een minimum aan onderdelen is opgebouwd heeft het kenmerk, dat de slede met de glijlagers als één spuitgietprodukt is uitgevoerd.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een electro-dyna-mische inrichting voor het volgens een radiale baan ten opzichte van 35 een om een rotatieas roterende plaat transleren van een objectief met een optische as, welke inrichting een stationair eerste magnetisch middel, alsmede een magnetisch met het eerste magnetische middel samenwer- 35 0 1 99 1 + * 'x PHN 11.435 4 kend transleerbaar tweede magnetisch middel omvat. Een dergelijke inrichting is bekend uit de reeds genoemde Nederlandse octrooiaanvrage 8204981 en is in het vorenstaande reeds toegelicht.

De uitvinding beoogt een electro-dynamische inrichting van 5 de hierboven vermelde soort te verschaffen, die is voorzien van een eenvoudige constructie waarmede het objectief sneller en soepeler volgens de genoemde radiale baan verplaatsbaar is dan het geval is bij de bekende electro-dynamische inrichting.

De electro-dynamische inrichting volgens de uitvinding ver-10 toont daartoe als kenmerk, dat een inrichting voor het transleren van een slede volgens conclusie 1 aanwezig is, waarbij het objectief zich op de slede bevindt, en waarbij een van de genoemde twee assen van het orthogonale assenstelsel evenwijdig loopt aan de optische as van het objectief.

^ De uitvinding zal nader toegelicht worden aan de hand van de tekening, waarin

Fig. 1 een schematisch bovenaanzicht is van een symmetrisch opgebouwde uitvoeringsvorm van de electrodynamische inrichting volgens de uitvinding, on

Fig. 2 een langsdoorsnede is volgens de pijlen II-II in

Fig. 1,

Fig. 3 een langsdoorsnede van de in de electrodynamische inrichting toegepaste slede is volgens de pijlen III-III in Fig. 1,

Fig. 4A een dwarsdoorsnede is volgens de pijlen IVA-IVA in 25 Fig. 1, waarbij een gedeelte van de inrichting is weggelaten,

Fig. 4B een dwarsdoorsnede is volgens de pijlen IVB-IVB in Fig. 1, waarbij eveneens een gedeelte van de inrichting is weggelaten, Fig. 5 een dwarsdoorsnede is volgens de genoemde pijlen IVA-IVA in Fig. 1 van een andere uitvoeringsvorm van de electro-dynami- sche inrichting volgens de uitvinding, en

Fig. 4B een dwarsdoorsnede is volgens de genoemde pijlen IVB-IVB in Fig. 1 van de laatstgenoemde inrichting.

De in de figuren 1, 2 en 3 getekende electrodynamische inrichting 1 dient voor het transleren van een objectief 3 ten opzichte qe van een om een rotatieas 5 roterende optische plaat 7 volgens een radiale baan 9. De electrodynamische inrichting 1 omvat een inrichting 11 volgens de uitvinding voor het transleren van een slede 13, waarop zich 83 0 1 99 1 * % PHN 11.435 5 het objectief 3 bevindt. De inrichting 11 vertoont een gestel 15 en een rechtgeleiding voor de slede 13, waarbij de rechtgeleiding bestaat uit een ronde eerste geleidingsstaaf 17A en een parallel daaraan lopende ronde tweede geleidingsstaaf 17B en voorts uit met de eerste en tweede 5 geleidingsstaven samenwerkende eerste en tweede lagermiddelen. Het eerste lagermiddel omvat twee aan de slede 13 voorkomende en over de eerste geleidingsstaaf 17A glijdbare glijlagers, namelijk een eerste glij-lager 19A1 en een tweede glijlager 19A2 en het tweede lagermiddel omvat in deze uitvoerinsgvorm slechts een eerste glijlager 19B; het in de 10 slede 13 opgenomen glijlager 19B is over de tweede geleidingsstaaf 17B glijdbaar. De glijlager 19A1, 19A2 en 19B worden verderop, en mede aan de hand van de figuren 4A en 4B nader toegelicht.

De ferromagnetische geleidingsstaven 17A en 17B zijn op het gestel 15 bevestigd door bladveren 20 en bouten 21. Op het gestel 15 15 bevinden zich voorts een tweetal zich parallel aan de geleidingsstaven 17A en 17B uitstrekkende en dwars daarop gemagnetiseerde permanente statormagneten 23A en 23B, waarvan de magnetiseringsrichting in Fig. 1 met pijltjes is aangegeven. In het magnetische veld van de statormagneten zijn een tweetal transleerbare aandrijfspoelen 25A en 25B uit elec-20 trisch geleidend materiaal beweegbaar. De aandrijfspoelen 25A en 25B zijn gewikkeld om spoelkokers 26, die met ruime speling zijn aangebracht om de geleidingsstaaf 17A respectievelijk 17B en zijn bevestigd aan de slede 13. De magneten 23A en 23B zijn bevestigd op een statorjuk 27A respectievelijk 27B uit een ferromagnetisch materiaal.

25 Het objectief 3 is beweegbaar volgens zijn optische as 31 ten einde met een uitleesvlekje 33 van een stralingsbundel 35, afkomstig van een geschikte stralingsbron, de bewegingen van de plaat 7 te kunnen volgen. Het objectief 3 bevindt zich op een houder 39> die op de slede 13 is gelagerd door middel van bladveren 37 die aan de boven- en 30 onderzijde van de slede zijn bevestigd (zie ook fig. 3). De houder 39 met het objectief 3 is parallel aan de optische as 31 beperkt beweegbaar en is electromagnetisch aandrijfbaar door een actuatorspoel 40.

Deze is bevestigd op een spoelhouder 41 van de slede 13 en werkt met een actuatormagneet 42 die is bevestigd aan de houder 39 samen. Aan de onderzijde van de slede 13, bevindt zich een spiegel 43 welke de van de niet-weergegeven stralingsbron afkomstige stralingsbundel 35 terugkaatst in de richting van het objectief 3· ?3C“ PHN 11.435 6

Ter verduidelijking van de constructie en de werking van de rechtgeleiding van de inrichting 11 volgens de uitvinding is in de tekening een orthogonaal X-Y-Z assenstelsel aangebracht met een oorsprong 0, welke zich op de slede 13 bevindt. De X-as valt samen met de 5 radiale baan van de slede 13, de Z-as loopt evenwijdig aan de optische as 31 van het objectief 3, en de Y-as staat loodrecht op zowel de X-as als de Z-as en is dus ten opzichte van de plaat 7 tangentieel gericht. De rechtgeleiding dient om de slede 13 rechtlijnige bewegingen te laten uitvoeren volgens de X-as en tevens om bewegingen van de slede 13 vol- 10 gens de Y-as en Z-as tegen te gaan.

Zoals in de figuren 4A en 4B duidelijk is waar te nemen is de slede 13 op een bijzondere wijze gelagerd door de geleidingsstaven 17A en 17B en de daarmede samenwerkende glijlagers 19AÏ, 19A2 en 19B.

De min of meer diametraal tegenover elkaar aangebrachte eerste glijla-15 gers 19A1 en 19B van het eerst respectievelijk tweede lagermiddel omvatten een met de geleidingsstaven 17A respectievelijk 17B coaxiaal la-geroppervlak 20A respectievelijk 20B van cirkel-cylindrische doorsnede. Tussen de geleidingsstaven 17A en 17B welke in deze uitvoeringsvorm een diameter bezitten van 7 mm. en de eerste glijlagers 19A1 en 19B is 20 een zekere lagerspeling aanwezig. Deze lagerspeling kan door gebruikmaking van moderne en nauwkeurige fabricage-methoden betrekkelijk klein zijn, bijvoorbeeld in de orde van grootte van 10 tot 20 pm. Het tweede glijlager 19A2 van het eerste lagermiddel bevindt zich eveneens om de geleidingsstaaf 17A, doch werkt met deze geleidingsstaaf slechts samen 25 in richtingen evenwijdig aan de Z-as van het genoemd assenstelsel. Daartoe heeft het glijlager 19A2 twee min of meer vlakke lageropper-vlakdelen 22, welke dwars op de Z-as van het genoemde assenstelsel zijn georienteerd, waarbij tussen de lageroppervlakdelen 22 en de geleidingsstaaf 17A een passende lagerspeling van eenzelfde orde van grootte 30 als hierboven is vermeld aanwezig is. De tussen de lageroppervlakdelen 22 gelegen inwendige delen van het tweede glijlager 19A2 liggen op ruime afstand van de geleidingsstaaf 17A en leveren geen daadwerkelijke bijdrage aan de lagering. Opgemerkt wordt nog dat de geleidingsstaaf 17B slechts samenwerkt met één lager, namelijk met het glijlager 19B, 35 voor het overige steekt deze geleidingsstaaf 17B met ruime speling door de slede 13, zoals in figuur 4A duidelijk waarneembaar is.

Met betrekking tot de inrichting 11 kan samenvattend gezegd Γΐ Γ, *’ rs -5¾ >} 'V v V .· -'•j i PHN 11.435 7 worden, dat de slede 13 door het eerste glijlager 19A1 en de daarmede samenwerkende geleidingsstaaf 17A, alsmede door het eerste glijlager 19B en de daarmede samenwerkende geleidingsstaaf 17B volgens de Y-as en de Z-as van het weergegeven assenstelsel is gelagerd, en dat de slede 5 13 door het tweede glijlager 19A2 en de daarmede samenwerkende gelei dingsstaaf 17B slechts volgens de Y-as van het genoemde assenstelsel is gelagerd. Dit betekent, dat de slede 13 in principe slechts translatie-bewegingen volgens de X-as kan uitvoeren en dat de overige bewegingen volgens de zes theoretisch mogelijk onafhankelijke vrijheidsgraden van 10 beweging, te weten de translatiebewegingen volgens de Y-as en Z-as, alsmede rotatiebewegingen om de drie assen van het orthogonale assenstelsel worden tegengegaan. Door de bijzondere configuratie en vorm van de glijlagers kan echter een eventuele onevenwijdigheid van de gelei-dingsstaven 17A en 17B op gevangen worden, zonder dat dit nadelige in-15 vloeden heeft op de bewegingen van de slede.

In de figuren 5A en 5B is een inrichting 111 voor het transleren van een slede 113 weergegeven, welke als alternatief kan dienen voor de inrichting 11 van de electrodynamische inrichting 1 in figuur 1. De inrichting 111 omvat een gestel 115 waarop een eerste geleidings-20 staaf 117A en een tweede geleidingsstaaf 117B evenwijdig aan elkaar zijn bevestigd. De eerste geleidingsstaaf 117A werkt samen met een eerste glijlager 119A1 en een tweede glijlager 119A2 van een eerste lager-middel en de tweede geleidingsstaaf 117B werkt samen met een eerste glijlager 119B1 en met een tweede glijlager 119A2 van een tweede lager-25 middel. De beide tweede glijlagers 119A2 en 119B2 zijn identiek aan elkaar uitgevoerd en zijn, gezien in een richting volgens de X-as van het reeds eerder genoemde assenstelsel op afstand van elkaar op de slede 113 aangebracht. De tweede glijlagers 119A2 en 119B2 vormen met de geleidingsstaven 117A respectievelijk 117B slechts een lagering voor de 30 slede 113 volgens de Z-as van het assenstelsel. Het eerste glijlager 119B1 vormt daarentegen met de geleidingsstaaf 117B slechts een lagering voor de slede 113 volgens de Y-as van dezelfde assenstelsel, terwijl het tweede glijlager 119A2 tezamen met de geleidingsstaaf 117A de slede 113 in loodrecht op elkaar staande richtingen volgens de Y-as 35 en de Z-as lageren. Ook deze inrichting 111 volgens de uitvinding vertoont de reeds eerder genoemde voordelen, welke derhalve hier niet meer vermeld behoeven te worden.

"· ' Λ ^ λ .1

-J * "f -ï J

PHN 11.435 8

De glijlagers in de hier getoonde uitvoeringsvormen vormen één geheel met de slede en zijn tezamen met de slede door spuitgieten vervaardigd uit een kunststof. Goede resulaten zijn in dat opzichte bereikt met fenol formaldehyde met een vulling van glas en grafiet. Als 5 materiaal voor de geleidingsstaven kan een ferromagnetische staalsoort gekozen worden, waarbij de staven onder andere ter voorkoming van corrosie van een nikkel-teflon laag of een hard-chroom laag voorzien kunnen worden.

Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot de hier getoonde M uitvoeringsvormen van de inrichting voor het transleren van een slede. Zo hoeft deze inrichting niet noodzakelijkerwijze gecombineerd te zijn met een eleotrodynamische inrichting. Bovendien zijn andere configuraties van de lagermiddelen binnen de scope van de uitvinding mogelijk.

15 20 25 30 -2 * 4 35

Claims

1. Inrichting voor het transleren van een slede, welke inrich ting een gestel en een rechtgeleiding voor de slede omvat, welke recht-geleiding is voorzien van een eerste en een daaraan parallel lopende tweede geleidingsstaaf en van met de geleidingsstaven samenwerkende 5 eerste en tweede lagermiddelen voor het geleiden van de slede in een rechtlijnige baan volgens een as van een op het gestel aanwezig gedacht orthogonaal assenstelsel, bestaande uit de genoemde as en twee loodrecht daarop staande assen met het kenmerk, dat het eerste lagermiddel een eerste en een tweede glijlager omvat waardoorheen de eerste gelei-10 dingsstaaf steekt, waarbij de slede door de eerste geleidingsstaaf en het eerste glijlager volgens de genoemde twee assen en door de eerste geleidingsstaaf en het tweede glijlager slechts volgens één van de genoemde twee assen van het orthogonale assenstelsel is gelagerd, en dat het tweede lagermiddel een eerste glijlager omvat waardoorheen de twee-15 de geleidingsstaaf steekt, waarbij de slede doorde tweede geleidingsstaaf en het tweede lagermiddel volgens de genoemde twee assen is gelagerd.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste glijlager van het tweede lagermiddel gezien in een richting vol- 20 gens de rechtlijnige baan van de slede zich op afstand van het eerste glijlager van het eerste lagermiddel bevindt en dat beide eerste glij-lagers identiek aan elkaar zijn uitgevoerd.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede lagermiddel voorts een tweede glijlager omvat, waarbij de slede 25 door de tweede geleidingsstaaf en één van de glijlagers van het tweede lagermiddel volgens één van de genoemde twee assen en door de tweede geleidingsstaaf en het andere glijlager van het tweede lagermiddel volgens de andere van de genoemde twee assen is gelagerd en dat het tweede glijlager van het tweede lagermiddel gezien in een richting volgens de 30 rechtlijnige baan van de slede zich op afstand van het tweede glijlager van het eerste lagermiddel bevindt, waarbij beide tweede glijlagers i-dentiek aan elkaar zijn uitgevoerd.

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de slede met de glijlagers als één spuitgietprodukt is uitgevoerd. 35

5. Electro-dynamische inrichting voor het volgens een radiale baan ten opzichte van een om een rotatieas roterende plaat transleren ^ van een objectief met een optische as, welke inrichting statormagneet,___ 3501951 PHN 11.435 10 een stationair eerste magnetisch middel, alsmede een magnetisch met het eerste magnetische middel samenwerkend transleerbaar tweede magnetisch middel omvat, met het kenmerk, dat een inrichting voor het transleren van een slede volgens conclusie 1 aanwezig is, waarbij het objectief 5 zich op de slede bevindt, en waarbij een van de genoemde twee assen van het orthogonale assenstelsel evenwijdig loopt aan de optische as van het objectief. 10 15 20 25 30 35 ^*n1ού i v 'ï' w V' w A