DE3615128C2 - - 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 darauf an, daß, innerhalb seiner gesamten Wegstrecke sowohl der Schlitten spielfrei geführt und gelagert ist als auch daß die verwendete Transportspindel mit Mutter jede Drehbewegung in eine lineare Bewegung des Schlittens umsetzt.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise 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 zwischen Schlitten und Spindelmutter für jeden Punkt der Wegstrecke gleichermaßen zu erreichen, z. B. auf Grund der Baulänge der Spindel, der La­ gerung und der Parallelführung. 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.

Durch die DE-PS 31 14 440 ist eine Vorschubspindel für ein Konturmeßgerät bekannt, wobei ein parallel zur Vorschubspindel bewegbarer Schlitten so mit dem Mutterelement der Spindel ver­ bunden ist, daß ein senkrecht in dem Mutterelement starr ange­ ordneter Schaft in die Bohrung eines zweiseitig abgeflachten, kugelartigen Teiles eingreift. Dieses kugelartige Teil ist im Schlitten durch einen entsprechenden kugeligen Ring und eine Sicherungsplatte gehalten.

Somit kann bei Unparallelität, zwischen der Vorschubspindel und dem Schlitten, über den Schaft und die Bohrung eine axiale Verschiebebewegung erfolgen und der Zapfen ist in eine Vielzahl von Neigungswinkeln kippbar, in bezug auf Richtungen, welche senkrecht die Achsen der Vorschubspindel und der Schlittenfüh­ rung schneiden.

Eine derartige Anordnung hat aber den Nachteil, daß eine Vielzahl von Teilen notwendig ist um zunächst zu einer spiel­ freien und trotzdem bewegbaren Verbindung zwischen dem Schaft der Spindelmutter und dem kugeligen Mitnahmeteil zu gelangen. Andererseits ergeben sich aus den Herstellungstoleranzen des Schaftaußendurchmessers zur Bohrung des kugeligen Teils und dessen gerundeter Außenkontur zum kugeligen Lagerring nicht absolut spielfreie Passungen. Auch ist bei längerer Benutzungsdauer dieser Anordnung kein automatischer Spielausgleich der be­ weglichen Mitnahmeteile vorgesehen, so daß zwischen Spindelmut­ ter und Schlitten ein Schlupf eintreten kann.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Ankoppeln eines Schlittens an seine Transport­ spindel so zu verbessern, daß ein kontinuierlicher Spielaus­ gleich zwischen den Mitnahmeteilen möglich ist, wobei trotzdem, bei Unparallelität der Spindel zum Schlitten, Bewegungen zu­ einander oder gegeneinander in Richtungen möglich sind, die senkrecht zu den Achsrichtungen liegen und daß die spielfreie Mitnahme mittels einfacher Teile ohne jeglichen Einstellauf­ wand möglich ist.

Diese Aufgabe wird insbesondere dadurch erreicht, daß zwi­ schen 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 Unparallelitäten der Schlittenführung zur Transportspindel in mehreren Richtungen nicht negativ auf die Ankoppelstelle auswirken und damit eine spielfreie Mitnahme gewährleistet ist.

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 Freiheits­ grade "D", "E" und "F" und/oder Lageveränderungen als Nei­ gung/Schwingung um die Achse "D" in Richtung A, um Achse "F" in Richtung B und um Achse "E" in Richtung C einnehmen. Dabei gilt als Voraussetzung, daß der Schlitten 1 geradlinig in Achs­ richtung der Spindel 8 hin- und herbewegbar 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. Durch die nachfolgend beschriebenen An­ koppelvorrichtung sollen aufwendige Montagen und Justagen zur exak­ ten Parallelführung der Transportspindel zu einem spielfrei ge­ führten Schlitten vermieden werden.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung von oben, als Vorder- und Seitenansicht. Eine derartige Ankoppelvorrichtung mit einem Schlitten 1 zur Aufnahme einer Vorlage kann innerhalb eines Abtasters (Scanner), oder zum Transport eines lichtempfindlichen Materials, bei­ spielsweise in einem Fotosatzbelichter, Anwendung finden. 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 verbun­ den. 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 Geräterahmen 3 an diesem angebracht. Der Schlitten 1 hat, jeweils rechts und links der Flachschiene 5, Ausleger 6, welche an ihrem unteren 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 hinein­ ragt. Dieser Steg 13 ist in Fig. 3 nur angedeutet. Der Steg 13 besitzt an seiner Stirnseite 14 eine zentrische Senkung 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 am Rücken 18 der Platte 17 und am Rücken 13 der Platte 12 sind Stifte 22 be­ festigt, an denen Zugfedern 21 den Schlitten 1 mit der Spin­ delmutter 9 verbinden.

Der keilförmige Schlitz 20 und auch die Senkung 15 sind aus dauerfestem Material hergestellt und mit entsprechend glat­ ter Oberfläche versehen, so daß sich die Kugel 16 nicht ein­ drücken 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 zwi­ schen 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 Ku­ gelmittelpunkt 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 (2)

1. Vorrichtung zum Ankoppeln eines geradlinig verfahrbaren Schlittens an eine parallel dazu angeordnete Transport­ spindel, wobei zwischen dem Mitnehmer der Transportspindel und dem Schlitten eine kugelige, dreh- und kippbare Kop­ pelvorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein senkrecht zur Transportspindel (8) angeordneter Mit­ nehmersteg (13) der Spindelmutter (9) eine Senkung (15) aufweist, daß gegenüber dieser Senkung im Schlitten (1) eine Platte (17) einen zum Mittelpunkt der Spindel wei­ senden keilförmigen Schlitz (20) aufweist, wobei Senkung (15) und Schlitz (20) mittels einer losen Kugel (16) verbunden sind, und daß Spindelmutter (9) und Schlitten (1) mittels Zugfedern (21) spielfrei über eine Kugel (16) gehalten sind.

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