DE4019859A1

DE4019859A1 - Rollen-reibschraubantrieb

Info

Publication number: DE4019859A1
Application number: DE19904019859
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kaczynski
Original assignee: Leica Mikroskopie und Systems GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Wetzlar GmbH
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1992-01-02
Also published as: WO1992000475A1; DE9007492U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollen-Reibschraubantrieb zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung eines bewegbaren Maschi nenteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Reibschraubantriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung eines bewegbaren Maschinenteils sind bekannt und werden unter dem Begriff Roll- und Reibantrieb geführt. Sollen derartige Antriebe ein geringes Volumen aufweisen und zusätzlich große Untersetzungen zur Anwendung kommen, die einen feinen Vorschub ermöglichen, werden üb licherweise sogenannte Wälzmuttern verwendet. Eine deratige Wälzmutter ist aus der DE 27 09 006 C2 bekannt und beinhaltet einzelne über eine glatte Welle angeordnete Rollringe. Diese wälzen sich mit ihrer Innen lauffläche auf der Welle ab, wobei die Ringe schräg zur Wellenachse angeordnet sind und mit dieser in einer kraftschlüssigen Verbindung stehen.

Weitere derartige Wälzmuttern sind in der DE 33 02 625 C2 und DE 33 02 633 A1 beschrieben. Diese Wälzmuttern weisen jedoch den gemeinsamen Nachteil auf, daß bei der Ankopplung derartiger Elemente an das zu be wegende Maschinenteil ein Parallelitätsausgleich zwischen der An triebswelle und der Führungsbahn des Maschinenteils zusätzlich ge schaffen werden muß.

In der Zeitschrift "Feingerätetechnik", 6.Jahrgang, Heft 7, Juli 1957, wird auf der Seite 298 eine luftgelagerte Gewindespindel mit glatter Oberfläche beschrieben, an der kräftschlüssig ein Schneidenrad ange ordnet ist. Dieses Rad ist in einer Halterung angeordnet, die durch Verdrehen um die vertikale Achse einen Winkel gegen die Gewindespindel bildet. Dadurch erfolgt, bei einem Antrieb des Schneidenrads, nicht nur eine drehende Bewegung der Spindel, sondern auch eine Bewegung in axialer Richtung. Nachteilig ist der hohe Aufwand für das beschriebene Luftlager und außerdem die Notwendigkeit eines zusätzlichen Paral lelitätsausgleichs zwischen der Antriebswelle und der Führungsbahn des Maschinenteils.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antrieb zur Umwand lung einer Dehbewegung in eine lineare Bewegung derart zu verbessern, daß kein zusätzlicher Parallelitätsausgleich notwendig ist und dabei die auf das Maschinenteil wirkenden Antriebskräfte begrenzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen stand der Unteransprüche.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß neben einer hochaufge lösten Positionierung des Maschinenteils auch beliebig lange Antriebs wellen verwendet werden können, wobei die Rolle(n) in einem separat gefertigten Bauteil gelagert ist (sind) und die kraftschlüssige Wirk verbindung zwischen Rolle und Antriebswelle über Federn hergestellt wird. Dabei ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Lagerung der Rol le(n) über ein Federparallelogramm oder ein Federgelenk erfolgt, da mit diesen einfachen Mitteln ein Parallelitätsausgeleich zwischen der Antriebswelle und dem zu bewegenden Maschinenteil durchgeführt wird.

Ein weiterer besonderer Vorteil des nachfolgend beschriebenen Antriebs liegt darin, daß die auf das Maschinenteil wirkenden Antriebskräfte durch die Kräfte der Andruckfedern begrenzt werden können. Damit wird erreicht, daß bei Überlastung des Antriebs, z. B. durch unbeabsich tigtes Eingreifen der Bedienperson in den Antriebsmechanismus, ein dann vorhandener Schlupf zwischen Antriebswelle und Rolle besteht und somit das Maschinenteil nicht weiterbewegt wird.

In einer besonderen Ausführungsform wird eine exakte Positionierung des Maschinenteils trotz eines vorhandenen Schlupfs, der auch aus einer zu hoch gewählten Umdrehungszahl der Antriebswelle resultieren kann, dadurch sichergestellt, daß am Maschinenteil ein Längenmeßsystem angeordnet ist. Die von diesem System ermittelten Daten werden zur Steuerung des Antriebsmotors verwendet.

Selbstverständlich können auch Endschalter vorgesehen sein, die den Antrieb beim Erreichen einer bestimmten Position des Maschinenteils abschalten. In diesem Fall kann auf ein o. a. Längenmeßsystem ver zichtet werden.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen schema tisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein als Führungsschlitten ausgebildetes Maschinenteil mit Rollen-Reibschraubantrieb,

Fig. 2 den Rollen-Reibschraubantrieb gemäß Fig. 1 im Detail

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Antriebs mit einer zusätzlichen Führungswelle,

Fig. 4 den Rollen-Reibschraubantrieb gemäß Fig. 3 im Detail.

Die Fig. 1 zeigt ein als Führungsschlitten ausgebildetes Maschinen teil 1, 2 mit einem daran angeordneten Längenmeßsystem 3. Das Oberteil 2 des Führungsschlittens ist in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Richtung bewegbar ausgebildet. Als Führungselemente sind im Oberteil 2 Nuten 18 eingelassen, in denen zwei Führungsschienen 19, 20 laufen. Diese sind dem Basisteil 1 des Maschinenteils zugeordnet. Ferner sind in dieser Figur zwei Lagerböcke 11, 12 dargestellt, die fest mit dem Oberteil 2 verbunden sind und die je eine Buchse 21 aufweisen, in denen eine drehbare Antriebswelle 10 gelagert ist. Die Antriebswelle 10 ist mit einem Motor 13 gekoppelt. Dieser Antrieb kann selbstver ständlich auch als Handgriff ausgebildet sein.

Am Basisteil 1 ist eine Adapterplatte 8 feststehend angeordnet, die zwei über ein Federparallelogramm 6, 7 gelagerte Rollen 4, 5 trägt. Das Parallelogramm wird mit zwei über Blattfedern 6, 7 an der Adapterplatte 8 befestigte Lagerböcke 22 gebildet. Jedem dieser Lagerböcke 22 ist eine Rolle 4 bzw. 5 zugeordnet. Die Rollen 4, 5 stehen in punkt förmiger Anlage mit der Antriebswelle 10. Dabei sind die Lagerböcke 22 mit Federn 9 gegeneinander vorgespannt, so daß zwischen den Rollen 4, 5 und der Antriebswelle 10 eine kraftschlüssige Wirkverbindung besteht.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 mit der Adapterplatte 8, dem Parallelogramm mit den Blattfedern 6, 7 sowie den über die Federn 9 gegen die Antriebswelle 10 vorgespannten Rollen 4, 5. Aus dieser Figur wird deutlich, daß die Rollen 4, 5 unter einem Anstellwinkel a an der Antriebswelle 10 anliegen. Die Mittelachse der Antriebswelle 10 ist mit dem Bezugszeichen 15 versehen und die Projek tion dieser Mittelachse mit 16. Die Rolle 4 weist eine Achse 17 auf, die sich unter dem Anstellwinkel a mit der projizierten Mittelachse 16 der Antriebswelle 10 schneidet. Der gleiche Anstellwinkel a, mit umge kehrten Vorzeichen, ist zwischen der Rolle 5 und der Antriebswelle 10 realisiert. Aus dieser Darstellung wird deutlich, daß über diesen An stellwinkel a der Betrag der linearen Vorschubbewegung des Maschinen teils 2 zur umlaufenden Antiebswelle 10 gesteuert wird. Die lineare Vorschubbewegung ist somit abhängig von der Drehzahl des Motors 13 bzw. der Antriebswelle 10 und dem Anstellwinkel a der Rollen 4, 5. Durch diesen Anstellwinkel a besteht die kraftschlüssige Wirkver bindung zwischen der Antriebswelle 10 und den Rollen 4, 5 nur in einer angenäherten Punktberührung.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Führungsschlitten 18, der Antriebswelle 10 und einer fest stehenden Welle 14. Die Wellen 10 und 14 sind parallel zueinander ausgerichtet, wobei der Führungsschlitten 18 eine Lagerbuchse 23 zur Aufnahme der feststehenden Welle 14 aufweist. Im Gegensatz zur Welle 14 ist die Antriebswelle 10 in den Lagerböcken 11, 12 drehbar ange ordnet und mit dem Motor 13 verbunden. Der Führungsschlitten 18 ist auf der Welle 14 über ein nicht mit dargestelltes Gleit- oder Linear kugellager geführt und auf der Antriebswelle 10 mit der Rolle 5 abge stützt. Die Rolle 4, der ein Federgelenk 24 zugeordnet ist, ist mit den Federn 9 gegen die Antriebswelle 10 gezogen. Diese kraftschlüssige Verbindung mit den Anstellwinkeln a der Rollen 4, 5 zu der Antriebs welle 10 wurde bereits zu den Fig. 1 und 2 beschrieben.

In der Fig. 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus der Fig. 3 mit dem Führungsschlitten 18, den Wellen 10 und 14, dem Federgelenk 24 sowie den Rollen 4, 5 mit den Andruckfedern 9 dargestellt. Analog zur Fig. 2 sind auch hier die Rollen 4, 5 unter einem Winkel a zur Antriebs welle 10 schräggestellt angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine Darstellung der Achsen gemäß der Fig. 2 verzichtet. Aus dieser Figur wird jedoch auch deutlich, daß der Führungsschlitten 18 als Trägerplatte für einen weiteren Rollen-Reibschraubantrieb aus gebildet sein kann. Dieser ist dann senkrecht zur dargestellten An trieb angeordnet und bildet mit diesem beispielsweise den Antrieb für einen X-Y Scanningtisch eines Mikroskops.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Rollen-Reibschraubantriebs wird mit Hilfe der Fig. 1 näher erläutert. Die drehbar gelagerten Rollen 4, 5 sind über das Federparallelogramm mit den Blattfedern 6, 7 mit der Adapterplatte 8 verbunden. Diese ist am feststehenden Basis teil 1 des Schlittens befestigt. Die beiden Federn 9 drücken die Rol len 4, 5 gegen die glatte Antriebswelle 10, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen besteht. Die Antriebswelle 10 ist über eine nicht dargestellte Kupplung mit dem Motor 13 verbunden. Die Antriebswelle 10 dreht die Rollen 4, 5 durch den vorhandenen Reib schluß. Durch die Schrägstellung der Rollen 4, 5 zur Antriebswelle 10 wird die Drehbewegung der Antriebswelle in eine lineare Bewegung, ver gleichbar mit der Vorschubbewegung eines Gewindes, über die Adapter platte auf das Schlittenoberteil 2 übertragen. Eventuell vorhandene Fehler in der Positionierung, durch vorhandenen Schlupf zwischen der Antriebswelle 10 und den Rollen 4, 5, werden durch das Längenmeßsystem 3 kompensiert.

Bezugszeichenliste

1 Basisteil des Führungsschlittens
2 Oberteil des Führungsschlittens
3 Längenmeßsystem
4 Rolle
5 Rolle
6 Blattfeder
7 Blattfeder
8 Adapterplatte
9 Feder
10 Antriebswelle
11 Lagerbock
12 Lagerbock
13 Antriebsmotor
14 Führungswelle
15 Achse der Antriebswelle 10
16 Projektion von 15
17 Achse der Rolle 4
18 Nut in 2
19 Führungsschiene
20 Führungsschiene
21 Lagerbuchse
22 Lagerbock
23 Lagerbuchse

Claims

1. Rollen-Reibschraubantrieb zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung eines bewegbaren Maschinenteils, insbesondere eines Scanningtisches für Mikroskope, mit einer Antriebswelle (10), an der unter einem Anstellwinkel mindestens ein drehbar gelagertes Über tragungselement kraftschlüssig angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (10) entlang der Bewegungsrichtung des Maschi nenteils angeordnet, das Übertragungselement als federnd gelagerte Rolle (4) ausgebildet und über zusätzliche Federmittel (9) gegen die Antriebswelle (10) vorgespannt ist.

2. Rollen-Reibschraubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich gegenüberliegende Rollen (4, 5) um die Antriebswelle (10) angeordnet sind.

3. Rollen-Reibschraubantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (4, 5) über ein Federparallelogramm (6, 7) gelagert sind.

4. Rollen-Reibschraubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (4) über eine Blattfeder (21) gelagert ist.

5. Rollen-Reibschraubantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß parallel zur Antriebswelle (10) eine zu sätzliche Achse (14) zur Parallelführung des Maschinenteils (2; 18) vorgesehen ist.

6. Rollen-Reibschraubantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zur reproduzierbaren Ansteuerung einer be stimmten Position des Maschinenteils (2; 18) ein Längenmeßsytem (3) vorgesehen ist.

7. Rollen-Reibschraubantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Schubkraft mehrere Übertragungselemente an der Antriebswelle (10) angeordnet sind.