DE2539860A1 - Kreuztisch - Google Patents

Description

19. 11. 1974

Kreuztisch.

Im Werkzeugmaschinenbau und in der Peingerätetechnik wird die Aufgabe der Bewegung eines Werkstückes oder Prüflings in zwei kartesischen Koordinaten relativ zum mechanischen oder optischen Werkzeug bzw. Meßtaster auf unterschiedliche Weise gelöst. Dabei können entweder das Werkzeug oder das Werkstück in beiden oder beide Jeweils in nur einer Koordinate bewegt werden. Der Koordinaten-Kreuztisch ist dabei eine besonders im Präzisionsgerätebau oft verwendete Variante* Er wird hauptsächlich dort eingesetzt, v/o relativ leichte Werkstücke oder Prüflinge bearbeitet oder gemessen werden. Er ist auch Grundbauelement der zur Herstellung von Schablonen der Fotolithografie in der Halbleiterindustrie angewandten Repeatkameras. Dabei kommt es darauf an, lichtempfindliche Bildträger mit großer Präzision schrittweise in kartesischen Koordinaten gegenüber einer optischen Projektionseinrichtung zu bewegen. Dabei spielen besonders Geradheit, Orthogonalität und Reproduzierbarkeit der Bewegungen eine große Rolle.

lieben ihres prinzipiellen Aufbaus ist die Art der Geradführung funktionsbestimmendes Element der für unterschiedlichste Aufgaben verwendeten Koordinatentische. Typische Vertreter sind die Schwalbenschwanz- und die Prismenführung. Ihre Genauigkeit ist durch die technologisch relltiv komplizierte Form begrenzt. Eas gilt ebenso für die im Gerätebau bekannten Kugelführungen. Hierbei werden zusätzlich wie bei allen 7/älzführunger die Fehler der Wälzkörper wirksam. Auch die Ausführung der Kreuztisch-

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elemente als Wagen auf wälz- oder gleitgelagerten Rollen ist mit diesen Fehlern behaftet. Hydro- und aerostatische Führungen sind technologisch und im Betrieb aufwendig.

Alle beschriebenen Geradführungen sind geometrisch mehr oder weniger komplizierte Elemente, die in der Regel in Form gesondert bearbeiteter Führungsschienen ausgeführt sind, die mit den Elementen des Kreuztisches durch Schrauben verbunden sind, Reben Justierfehlern sind es besonders die durch die Schraubverbindung hervorgerufenen elastischen Verformungen der FühruKgsflachen, die die Funktion nachteilig beeinflussen.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Mangel der bekannten Kreuztische zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreuztisch einfacher geometrischer Formgebung mit hohen Führungseigenschaften zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird ein Kreuztisch, bestehend aus einer Grundplatte, einer darauf in einer Koordinatenrichtung beweglichen mittleren Platte und einer wiederum dazu in der anderen Koordinate beweglichen oberen Platte vorgeschlagen, bei dem die mittlere Platte die funktionebestimmenden orthogonalen seitlichen FührungBflachen enthält, an denen die mit der Grundplatte bzw. oberen Platte verbundenen Roll- oder Gleitelemente geführt werden, so daß die mittlere Platte das die Geradlinigkeit des Koordinatenablaufes und deren Orthogonalität bestimmende Bauelement ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich,

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wenn sich zwischen den Platten Wälzkörper befinden, auf denen sie gegenseitig abrollen oder wenn die Platten aufeinander direkt oder auf hydro- oder aerostatischen Schmierfilmen gleiten.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die seitlichen Rolloder Gleitelemente eine möglichst punktförmige oder kleinflächige Berührung mit den Führungsflächen haben. Es können auch seitliche aero- oder hydrostatische Gleitelemente vorhanden sein.

Andere vorteilhafte Ausführun:sformen erhält man, wenn die Roll- oder Gleitelemente der seitlichen Führungen durch gegenüberliegende federnde Rollen- oder Gleitelemente oder aero- oder hydrostatische Elemente an die Führungsflächen gedrückt werden oder wenn dazu Permanentmagnete, Elektromagnete oder Vakuum-Saugelemente dienen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungebeispiel näher erläutert werden.

Die Zeichnung stellt einen Kreuztisch dar, bei dem die funktionsbestimmenden Elemente, d. h. die Führungsflächen, einfache geometrische Formen haben und keinerlei Justierungen und Verschraubungen notwendig sind. Er besteht aus drei rechteckigen oder quadratischen Platten einfacher geometrischer Form. Die Grundplatte 1 ist auf ihrer Oberseite hocheben, z. B. nach Optiktechnologien, bearbeitet. Auf dieser rollt auf einer Vielzahl von Kugeln 7 eine beidseitig hochgenau bearbeitete mittlere Platte 2. Auf dieser wiederum rollt ebenfalls auf Kugeln 7 eine dritte an ihrer Unterseite hoch-

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ebene Platte 3. Durch die große Zahl von Kugeln werden vorhandene Formfehler der Kugeln gemittelt.

Die Wälzführungen können auch durch gleit-, hydro- oder aerostatisehe Führungen ersetzt werden. Erfindungsgemäß Übernimmt die Funktion def seitlichen Geradführung ausschließlich die mittlere Platte, Heben der oberen und unteren Fläche sind noch zwei ihrer Seitenflächen hocheben und zueinander orthogonal bearbeitet. An der Grundplatte 1 sind zwei möglichst kleinflächige Gleitelemente 4 befestigt, an denen die mittlere Platte 2 in einer Koordinate gleitet. Mit zwei weiteren Gleitelementen 5 gleitet die obere Platte 3 an der anderen seitlichen Führungsflache der mittleren Platte 2. Die Gleitelemente können auch durch hydro- oder aerostatische Lager bzw. durch feste Rollen ersetzt sein. Der Andruck gegen die Gleitelemente erfolgt durch angefederte Rollen oder Gleitelemente an der der Führungsfläche gegenüberliegenden Fläche der mittleren Platte oder durch magnetische, hydro- oder aerostatische Kräfte. In der Zeichnung sind beispielsweise Permanentmagnete 6 dargestellt« Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die funktionewiohtigen seitlichen Geradführungen und ihre Orthogonalität von einem geometriflch und technologisch einfachen Element, der'mittleren Platte 2 bestimmt werden. Die Führungsflächen sind dabei durch keinerlei Schraubenkräfte verspannt. Die Platte ist in der funktionswichtigen Ebene äußerst steif und damit gut hocheben zu bearbeiten. Es sind keine Justierarbeiten notwendig. Die Orthogonalität der Koordinaten wird bei einem Verschleiß der Gleitelemente 4? 5 nicht verändert,

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Claims (7)

1. - 5 Patentansprüche

   (Ί·) Kreuztisch, bestehend aus einer Grundplatte, einer daraur-in einer Koordinatenrichtung beweglichen mittleren
   Platte und einer wiederum dazu in der anderen Koordinate beweglichen oberen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß die
   mittlere Platte die funktionsbestimmenden orthogonalen seitlichen Pührungsflachen enthält, an denen die mit der Grundplatte (1) bzw. oberen Platte (3) verbundenen Roll- oder GIeitelementβ (4) geführt werden, so daß die mittlere
   Platte (2) das die Geradlinigkeit des Koordinatenablaufes
   und deren Orthogonalität bestimmende Bauelement ist.
2. 2. Kreuztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Platten Wälzkörper befinden, auf denen sie gegenseitig abrollen·
3. 3. Kreuztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aufeinander direkt oder auf hydro- oder
   aerostatischen Schmierfilmen gleiten.
4. 4. Kreuztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Roll- oder Gleitelemente (4) eine möglichst punktförmige oder kleinflächige Berührung mit den Pührungsflachen haben.
5. 5. Kreuztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die¹ seitlichen Gleit elemente aero- oder hydrostatisch sein können·
6. 6. Kreuztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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   daß die Roll- oder Gleitelemente der seitlichen Führungen durch gegenüberliegende federnde Rollen- oder GIeitelemente oder aero- oder hydrostatische Elemente an die Führungsflächen gedrückt werden.
7. 7. Kreuztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Roll- oder Gleitelemente der seitlichen Führungen durch Permanentmagnete (6), Elektromagnete oder aerostatische Vakuum-Saugelemente an die Führungsflächen gedruckt werden.

   Kel/Pi

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