DE3615128A1 - Vorrichtung zum rueckwirkungsfreien ankoppeln eines schlittens an seine transportspindel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum rückwirkungs­ freien Ankoppeln eines geradlinig verfahrbaren Schlittens an seine Transportspindel, dergestalt, daß der spielfrei gelagerte Schlitten ausschließlich in seiner Transportrichtung form­ schlüssig mit der Spindelmutter verbunden, sonst aber in sei­ nen fünf Freiheitsgraden frei bewegbar zur Spindel und Spindel­ mutter angeordnet ist.

Bei bekannten Anordnungen zur exakten und spielfreien Ver­ schiebung eines in X-Richtung hin- und her bewegbaren Tisches oder Schlittens, kommt es sehr darauf an, daß sowohl der Schlitten spielfrei, innerhalb seiner gesamten Wegstrecke, ge­ führt und gelagert ist und daß ebenfalls, die hier verwendete Transportspindel mit Mutter, jede Drehbewegung in eine lineare Bewegung des Schlittens umsetzt. Derartige Vorrichtungen werden bespielsweise in optisch- elek­ tronischen Maschinen für verschiedene Aufgaben benötigt, bei denen Wegtoleranzen von 0,005 mm, und zwar reproduzierbar, ver­ langt werden. Häufig wird die zurückgelegte Strecke mittels op­ tisch- elektronischer Hilfsmittel, z.B. mittels einer Licht­ schranke über einem hochauflösenden Glasraster, überwacht und ist damit über entsprechende Speicher/Rechner korrigierbar. Insbesondere, wenn es sich um Vorrichtungen mit längeren Trans­ portstrecken handelt, ist es äußerst schwierig, eine Abstimmung der Bauteile, z.B. auf Grund der Baulänge der Spindel, der La­ gerung und Parallelführung, zwischen Schlitten und Spindelmut­ ter, für jeden Punkt der Wegstrecke gleichermaßen zu erreichen. Nur mit großem Justageaufwand und ausgesuchten Bauteilen ist beispielsweise die Parallelität der spielfreien Schlittenfüh­ rung zur Spindel zu bewerkstelligen. Ein besonders kritischer Punkt ist daher die Ankoppelung der Spindel/Spindelmutter an einen linear verfahrbaren Schlitten. Die hier bekannten Ankop­ pelungen sind dergestalt aufgebaut, daß die Mutter fest mit dem anzutreibenden Filmschlitten verbunden ist, so daß sich alle dynamischen Bewegungsungenauigkeiten von Spindel und Mutter di­ rekt auf den Schlitten übertragen können und damit Auslenkungen in verschiedene Richtungen bewirken können. Beispielsweise in einem Scanner, wo von einer Vorlage, mittels eines hochfeinen Lichtstrahls, ein Bild abgetastet werden kann, wobei sich die Vorlage auf einem schrittweise verschiebbaren Schlitten befin­ den kann, oder in einem Fotosatzbelichter, wo umgekehrt ein lichtempfindliches Material, mittels eines Strahles, belichtet werden kann. Hier können bereits Vorschubtoleranzen von 0,005 mm eine Belichtungsarbeit unbrauchbar machen. Daher sind die vor­ bekannten Ankoppelvorrichtungen, mit ihren Schlupffehlern, Ver­ klemmungen und Verkantungen, für derart hochgenaue Aufgaben nur bedingt verwendbar, müssen sehr eng justiert werden und können sich im Verlauf der Benutzungsdauer lockern oder verän­ dern.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Ankoppeln eines Schlittens an seine Transport­ spindel anzugeben, mit deren Hilfe einerseits die Mitnahme des Schlittens in Transportrichtung gewährleistet wird und anderer­ seits der Schlitten in möglichst vielen Dreh-, Schwenk- und Neigungsrichtungen, unabhängig zur Spindel, montiert und ju­ stiert werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung somit eine spielfreie Führung und Lagerung des bewegbaren Schlittens, längs seiner Transportstrecke, ermöglicht, wobei jegliche Lageveränderungen zwischen Schlitten und Transportspindelmutter, bezogen auf die sechs möglichen Neigungs-, Schwenk- und Drehachsen, in fünf Freiheitsgraden zueinander, rückwirkungsfrei möglich sind.

Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen dem Mitnehmerarm der Spindelmutter und dem Schlitten eine Kugel angeordnet ist, die somit nur eine punktförmige Berührung zwischen Schlitten und Spindelmutter bewirkt. Beide Teile sind zueinander, mittels in Transportrichtung wirksamer Zugfedern, verbunden, so daß sich z.B. Unparallelität der Schlittenführung zur Transportspindel in mehreren Richtungen nicht negativ auf die Ankoppelstelle auswirken.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung des Ausführungsbeispieles, welches anhand der Zeichnungen näher beschrieben wird.

Es zeigt

Fig. 1 das Verhältnis der sechs möglichen Freiheitsgrade eines, von einer Spindel angetriebenen, geradlinig ver­ fahrbaren Schlittens.

Fig. 2 die Ankoppelung des Schlittens an die Transport­ spindelmutter von oben.

Fig. 3 den Schlitten im Gestell mit Ankoppelung in Vor­ deransicht.

Fig. 4 wie Fig. 2 und Fig. 3, als Seitenansicht.

In Fig. 1 soll demonstriert werden wie, um und in Richtung der verschiedenen Achsen, ein angedeuteter verfahrbarer Schlit­ ten 1 gedreht, geneigt und schwenkbar ist. Der Schlitten kann Lageveränderungen als Drehung um die Achsen oder Freiheitsgrade "D", "E" und "F" und/oder Lageveränderungen als Neigung/Schwen­ kung um die Achse "D" in Richtung A, um Achse "F" in Richtung B und um Achse "E" in Richtung C einnehmen. Dabei gilt als Vor­ aussetzung, daß der Schlitten 1 geradlinig in Achsrichtung der Spindel 8 hin und her bewegbar sein muß, d.h. in Richtung der Achse "E" soll zwischen Spindel 8 und Schlitten 1 eine starre Ankopplung sein.

Ist nun die Parallelität zwischen Spindel 8 und Schlitten 1 nicht in allen Freiheitsgraden "A-F" gewährleistet, müssen aufwendige Ankoppelungsvorrichtungen vorgesehen werden. Deshalb ist es das Bestreben der nachfolgend beschriebenen An­ koppelvorrichtung, aufwendige Montagen und Justagen, zur exak­ ten Parallelführung der Transportspindel zu einem spielfrei ge­ führten Schlitten, zu vermeiden.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung von oben, als Vorder- und Seitenansicht. Es sei angenommen, daß eine derartige Ankoppelvorrichtung mit einem Schlitten 1 zur Aufnahme einer Vorlage, innerhalb eines Abtasters (Scanner), oder zum Transport eines lichtempfindlichen Materials, bei­ spielsweise in einem Fotosatzbelichter, Anwendung findet. Mit 1 soll gleichzeitig der Ort bezeichnet sein, wo ein Material oder eine Vorlage plaziert werden kann.

Ein Schlitten 1 wird, mittels gegenüberliegend angeordne­ ter Rollenpaare 2, in senkrechter Richtung auf Schienen 4 ge­ führt. Die Schienen 4 sind fest mit dem Geräterahmen 3 verbunden. Insgesamt ist also der Schlitten in dieser ersten Richtung durch acht Rollen 2 geführt. Für die seitliche Führung des Schlittens 1 ist eine Flachschiene 5 mittig zum Geräterah­ men 3 an diesem angebracht. Der Schlitten 1 hat, jeweils rechts und links der Flachschiene 5, Ausleger 6, welche an ihrem unte­ ren Ende Rollen 7 besitzen. Diese Rollen 7 übernehmen, über die Schiene 5, die exakte geradlinige Führung des Schlittens 1. Zwischen den beiden Auslegern 6 ist die Spindel 8 angeordnet, welche auch am Rahmen 3 drehbar befestigt ist (Fig. 4) und mit­ tels eines, nicht näher dargestellten, Antriebes gedreht werden kann. Mit der Spindel 8 ist eine Mutter 9 spielfrei verbunden, wobei durch die Drehbewegung der Spindel 8 die Mutter in wech­ selseitiger Richtung auf der Spindel bewegt werden kann. Auf der Mutter 9 ist eine Platte 12 befestigt, von welcher ein Steg 13 aufwärts, in eine Aussparung 11 des Schlittens 1, hineinragt. Dieser Steg 13 ist in Fig. 3 nur angedeutet. Der Steg 13 besitzt, an seiner Stirnseite 14, eine zentrische Sen­ kung 15 für die Aufnahme einer Kugel 16.

Im Schlitten 1 ist, innerhalb der Aussparung 11, eine zweite Platte 17 angebracht, die ebenfalls auf ihrem Rücken einen Steg 18 trägt, welcher an seiner Stirnseite 19 einen keilförmigen Schlitz 20 besitzt. In diesen Keilschlitz 20 greift ebenfalls die Kugel 16 ein. Jeweils in dem Rücken 18 der Platte 17 und dem Rücken 13 der Platte 12 sind Stifte 22 befestigt, an denen Zugfedern 21 somit den Schlitten 1 zur Spindelmutter 9 verbinden.

Der keilförmige Schlitz 20 und auch die Senkung 15 sind aus dauerfestem Material hergestellt und mit entsprechend glatter Oberfläche versehen, so daß sich die Kugel 16 nicht eindrücken kann.

Die Funktionsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung ergibt, daß gemäß Fig. 1 und 2 eine formschlüssige Mitnahme des Schlittens 1 in Achsrichtung "E" erfolgt, so daß diese Verbin­ dung keinen Freiheitsgrad zuläßt. Eine Relativbewegung, zwischen Spindelmutter 9 und Schlitten 1, kann hierbei in dieser Richtung "E" nicht stattfinden.

Wird dagegen die Spindelmutter 9, wie in Fig. 2 mit "A" bezeich­ net, ausgelenkt, so kann sich der gesamte Schlitten um den Kugelmittelpunkt drehen, so daß keine Zwangsbewegung auf den Schlitten 1 übertragen wird. Das gleiche gilt für eine mögliche Pendelbewegung "B" der Mutter 9 (Fig. 4), ebenso wie die Auslen­ kungen in "C" und "D" gemäß Fig. 3. Bei Auslenkung der Spindel­ mutter 9 oder der Spindel in Richtung "C" oder "D" kann, außer der Drehbewegung um den Kugelmittelpunkt, auch noch eine Längs­ bewegung der Spindelmutter, in Richtung des Schlitzes 20, stattfinden.

Der Vorteil der vorher beschriebenen Vorrichtung besteht überwiegend darin, daß jegliche Unparallelität zwischen den Führungen 4 und 5, des Schlittens 1, zu den Lagerpunkten der Spindel 8, keine zwangsweise Lageveränderung des Schlittens 1 herbeiführen kann. Auch sind Pendelbewegungen, der Spindelmut­ ter 9, sowie Durchbiegungen der Spindelachse 8, für die exakte Führung des Schlittens 1 unschädlich.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Ankoppeln eines geradlinig verfahrbaren Schlittens an eine in Drehbewegung versetzbare Spindel, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (1), mittels einer Dreheinrichtung (16), ausschließlich in seinen Transportrichtungen spielfrei und starr mit der Spindel­ mutter (9) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung eine Kugel (16) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (16) zwischen Schlitten (1) und Spindelmutter (9) angeordnet ist, wobei Schlitten und Spindelmutter über Zugfedern (21) gegeneinander gehalten sind.

4. Vorrichtung nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei Zugfedern (21) an den gegenüberlie­ genden Seiten und mittig zur Kugel (16) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spindelmutter (9) einen, in die Aussparung (11) des Schlittens (1), hineinragenden Steg (13) aufweist, in dem sich eine Senkung (15) zur Aufnahme der Kugel (16) befindet.

6. Vorrichtung nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Schlitten (1) ein in Richtung Spin­ delmutter (9) verlaufender keilförmiger Schlitz (20) vor­ handen ist.