DE60111323T2

DE60111323T2 - Ausgleichseinrichtung für Bauteil- und Aufbauabweichung in einem Präzisions-Bauteilpositionierungssystem

Info

Publication number: DE60111323T2
Application number: DE60111323T
Authority: DE
Inventors: George Mauro
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: US6266184B1; EP1193518A2; EP1193518A3; ATE297558T1; DE60111323D1; EP1193518B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die Erfindung liegt in dem Bereich von einstellbaren Montiergestellen für Werkstücke und betrifft insbesondere eine Änderung an dem Montagetisch, an dem Werkstücke angebracht werden, um geringe Abweichungen bei der Herstellung der Bauteile und der Montage des Gestells auszugleichen.
2. Beschreibung des Standes Technik:
Präzisionspositioniergestelle, welche die Erfindung betreffen, sind in den für den Anmelder erteilten US-Patenten Nr. 4,652,095 und 5,077,620 beschrieben. In den ersten dieser beiden verwendet die beschriebene Vorrichtung ein anhaftendes bzw. auf Klebstoffen basierendes Montagekonzept für ein Gestell, welches zwei Endplatten mit Rillen zur Aufnahme eines Paares paralleler, glatter, zylindrischer Schienen und eines zwischen diesen Platten gleitend angeordneten Montiertisches verwendet.
In dem zweiten der beiden, welches eine Verbesserung des ersten darstellt, ist ein Elektromotor, ein Getriebesystem und ein Encoder beschrieben, welche auf einer zusätzlichen Platte angebracht sind, die zwischen den Schienen angeordnet ist, wobei der Motor mittels einer Gewindestange betriebsfertig mit dem Montiertisch verbunden ist, so dass der Tisch durch den Antrieb des Motors bewegt wird.
Bei der Herstellung und Konstruktion dieser Präzisionsvorrichtung muss große Sorgfalt bei der Herstellung der Bauteile und der Montage derselben in eine fertige Einheit aufgewendet werden. Einige Toleranzen müssen sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage innerhalb eines oder zwei Zehntausendstel eines Zolls gehalten werden, um eine Einheit zu erreichen, welche über eine bestimmte Zeitdauer gut funktioniert. Es wurde herausgefunden, dass auch die strengsten Fertigungsstandards die begrenzte Funktionsfähigkeit und mögliche Störungen eines Prozentsatzes von Einheiten nicht verhindert, welcher größer als wünschenswert ist. Des weiteren verschleißen zusätzlich Einheiten, welche bei der Auslieferung gut funktionieren, über einen bestimmten Zeitraum bis zu dem Punkt der nicht mehr akzeptablen Funktionsfähigkeit. Die vorliegende Erfindung ist dafür vorgesehen, die oben genannten Probleme bei der gegenseitigen Einwirkung der zwei Hauptelemente dieser Gestelle, d.h. der Schienen und des sich zwischen denselben bewegenden Montiertischs, zu vermindern. Dies wird durch eine Modifikation an dem Montiertisch erreicht, welche einen Aufnahmemecha nismus zur Verfügung stellt, der geringe Abweichungen bei der Herstellung und Montage der Bauteile kompensiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung kann als ein Kompensations- oder Aufnahmemechanismus zusammengefasst werden, um das Erfordernis nach extremer Genauigkeit in den in Rede stehenden Gestellen zu reduzieren, um erhebliches Spiel oder Straffheit bei der Vor- und Zurückbewegung des Montiertisches auf den Schienen zu verhindern, um Rütteln bzw. Springen, d.h. abrupte oder nicht lineare Bewegung des Tisches, zu verhindern und im allgemeinen einen gedämpften Sitz zwischen dem Tisch und den Schienen zu schaffen. Die oben genannten Aufgaben werden durch das Anordnen eines Paars voneinander beabstandeter Vorsprünge erreicht, welche jeweils eine Rille an einem Ende des Tisches, aufweisen, um mit einer der Schienen in Eingriff zu gehen, sowie einen einzelnen Vorsprung, welcher eine Rille aufweist und zwischen dem Paar der voneinander beabstandeten Vorsprüngen an dem gegenüberliegenden Rand des Tisches angeordnet ist, um mit der anderen Schiene in Eingriff zu gehen. Die Rillen sind so angeordnet, dass sie im wesentlichen parallel zu den oberen und unteren Planflächen des Tisches sind. Ein länglicher Schlitz parallel zu den Schienen und benachbart zu den einzelnen Vorsprüngen angeordnet bildet eine Blattfederanordnung, welche die Rillen in Eingriff mit den Schienen drückt, wobei der Tisch aus Metall oder Kunststoff hergestellt ist, welches ausgewählt wird, um die gewünschte Federwirkung zu erzielen.
Gemäß der Erfindung wird ein Präzisions-Bauteilpositioniergestell wie in Anspruch 1 angegeben zur Verfügung gestellt.
Vorzugsweise weist der Tisch eine zentrale, mit einem Gewinde versehene Bohrung auf, die angeordnet ist, um mit einer Gewindestange in Eingriff gebracht zu werden, die angepasst ist, um von einer Gestellantriebseinrichtung angetrieben zu werden, die drei gerillten Vorsprünge bilden ein Dreieck von Schienenangriffsstellen an dem Tisch, wobei die zwei gerillten Vorsprünge an einem gegenüberliegenden Rand des Tisches angeordnet sind und sich der Schlitz bis sehr nahe zu den entgegengesetzten Enden des Tisches erstreckt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Draufsicht eines Positioniergestells ist, welches die erste Ausführungsform der Erfindung verkörpert;
2 ein Schnitt von einem der mit den Schienen in Eingriff gehenden Rillen des Tisches 22 von 1 entlang der Schnittlinie 2-2 von 1 ist;
3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Tisches eines in 1 dargestellten Positioniergestells ist; und
4 eine Draufsicht eines Bereichs des Positioniergestells der vorliegenden Erfindung mit dem in 3 dargestellten Tisch ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 stellt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Verwendung in einem Präzisions-Positioniergestell dar, welches einen Elektromotor zum Bewegen des Montiertisches aufweist. Glatte, zylindrische, parallele Schienen 10, 12 sind voneinander beabstandet und jeweils anhaftend bzw. mittels Klebstoff an Endplatten 14, 16 in Rillen 18, 20 angebracht. Ein Bauteilmontiertisch 22, welcher drei Vorsprünge 23 aufweist, die jeweils eine Schienenaufnahmerille festlegen, ist gleitend zwischen den Schienen 10, 12 angeordnet. Die Vorsprünge 23 bestehen aus zwei voneinander beabstandeten Vorsprüngen an einem Längsrand 24 des Tisches 10, um mit der Schiene 10 benachbart zu gegenüberliegenden Rändern 25 des Tisches in Eingriff zu gehen, und einem einzelnen Vorsprung, der mittig an dem gegenüberliegenden Längsrand 26 des Tisches angeordnet ist, um mit der Schiene 12 zwischen den Rändern 25 in Eingriff zu gehen. Eine starre Befestigungsplatte 27 für eine Motoranordnung ist an den Schienen 10, 12 angebracht. Eine teilweise mit einem Gewinde versehene Stange 28 erstreckt sich durch die Endplatte 16, ist über ihr Gewinde mit dem Montiertisch 22 in Eingriff und ist drehbar mittels eines Klemmstücks 28 mit der Endplatte 14 verbunden.
Die Motoranordnung, die aus einem Elektromotor 32, einem Messencoder 34 für die Motordrehzahl und einem Untersetzungsgetriebe 36 besteht, ist auf der Platte 27 montiert. Die Rotation des Motors, elektrisch versorgt durch ein Kabel 38, treibt die Stange 28 an und bewegt den Tisch 22 zwischen den Endplatten 14, 16 entlang der Schienen 10, 12 vor und zurück an.
Weil die Größe der oben beschriebenen Vorrichtung extrem gering ist, wobei der Tisch ungefähr einen halben Quadratzoll groß und 0,2 Zoll dick ist und die Erstreckung der Bewegung des Montagetisches in der Nähe von ein bis zwei Zoll liegt, wird deutlich, dass die Toleranz der Bauteilherstellung und -montage bezüglich eines ruhigen und genauen Betriebs durchaus kritisch ist. Die Lage des Schlitzes 40, welcher ungefähr 0,008 Zoll breit ist und sich durch den Tisch 22 in unmittelbarer Nähe des Längsrandes 26 erstreckt, stellt ein Maß zur Kompensation für Herstellungsungenauigkeiten dar, von dem herausgefunden wurde, dass es die Annehmbarkeit von fertiggestellten Einheiten im Vergleich mit Einheiten ohne die vorliegende Erfindung erheblich erhöht. Der Schlitz 40 erstreckt sich parallel zu der Schiene 12 über einen wesentlichen Bereich der Länge des Tisches 22 zwischen den Rändern 25, wodurch eine Blattfeder 44 parallel zu der Schiene 12 und dem Rand 26 gebildet wird, welche dafür vorgesehen ist, die Rillen mit einer Kraft von ungefähr einem Pfund in Eingriff mit den entsprechenden Schienen 10, 12 zu drücken. Der Schlitz kann mittels EDM maschinell hergestellt werden und an den Enden des Schlitzes können EDM-Drahtgewindeöffnungen vorgesehen sein, wie dargestellt.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Rille von einem der Vorsprünge 23, wobei alle drei einen identischen Querschnitt aufweisen. Insbesondere zeigt 2 die Position der Rillen zwischen oberen und unteren Oberflächen 46, 48 des Tisches 22. Jede Rille weist zwei mit der Schiene in Eingriff gehende Flächen 50, 52 auf, welche in einem Winkel von 45° zu den Flächen 46, 48 angeordnet und von einer vertikalen Fläche 54 beabstandet sind, welche von den mit der Schiene in Eingriff gehenden Flächen 50, 52 beabstandet ist.
Die Flächen 56, 58, welche parallel zu den Flächen 46, 48 sind, erstrecken sich über die zugehörige Schiene in beabstandeter Beziehung zu derselben, um das Zurückhalten des Tisches 22 auf den Schienen 10, 12 sicherzustellen.
Es wurde festgestellt, dass die Verwendung der drei gerillten Vorsprünge in der beschriebenen Anordnung durch die Erfindung zu einer Kompensation des Tisches auf den Schienen führt, welche gleichwertig zu derjenigen von Konstruktionen aus dem Stand der Technik ist, während die Vorspannwirkung der Feder hauptsächlich durch die ebenfalls beschriebene Schlitzkonstruktion ermöglicht wird.
Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform, in welcher der Tisch 22 über den Schienen 10, 12 angeordnet ist anstatt zwischen denselben. Außer wie nachfolgend beschrieben sind die Merkmale der zweiten Ausführungsform ähnlich zu der ersten Ausführungsform und werden hierin nicht nochmals beschrieben.
Der Bauteilmontagetisch 22 weist drei nach innen gerichtete Vorsprünge 23 auf, welche auf sich nach unten erstreckenden seitlichen Teilen des Tisches gebildet sind, welche jeweils eine die Schiene aufnehmende Rille bilden, und ist auf den Schienen 10, 12 montiert. Die Vorsprünge 23 bestehen aus zwei voneinander beabstandeten, benachbart zu einem Längsrand 24 des Tisches angeordneten Vorsprüngen, um mit der benachbart zu gegenüberliegenden Rändern 25 des Tisches angeordneten Schiene 10 in Eingriff zu gehen, und einem einzelnen, geteilten Vorsprung, welcher zentral auf dem gegenüberliegenden Längsrand 26 des Tisches angeordnet ist, um die zentral zwischen den Rändern 25 angeordnete Schiene 12 in Eingriff zu nehmen. Eine teilweise mit einem Gewinde versehene Stange 28 (in 3 und 4 nicht dargestellt) steht über das Gewinde mit dem Montagetisch 22 in Eingriff und ist mittels eines Klemmstücks 29 drehbar mit der Platte 14 verbunden (siehe 1).
Ein Schlitz 40, welcher an beiden Enden geschlossen und ungefähr 0,008 Zoll breit ist, erstreckt sich durch den Tisch 22, ist in unmittelbarer Nähe zu dem Längsrand 26 angeordnet, um ein Maß zur Kompensation für Herstellungsungenauigkeiten bereit zu stellen, und es wurde festgestellt, dass dieser die Annehmbarkeit der fertiggestellten Einheiten verglichen mit Gestellen ohne die vorliegende Erfindung erheblich erhöht. Dieser Schlitz 40 ist auf dem einzelnen Vorsprung zentriert und erstreckt sich parallel zu der Schiene 12 über einen wesentlichen Bereich der Länge des Tisches 22 zwischen den Enden 25, um ein Paar Auslegerfedern 60 zu bilden, welche parallel zu der Schiene 12 und dem Rand 26 verlaufen und durch einen vertikalen Schlitz 62 geteilt sind, welcher in dem benachbarten Vorsprung 23 angeordnet ist. Die Blattfedern sind vorgesehen, um die Rillen in Eingriff mit den entsprechenden Schienen 10, 12 mit einer Kraft von ungefähr einem Pfund zu drücken.
Die zweite Ausführungsform erlaubt eine größere Verschiebung der Tischauflagepunkte auf den Schienen und eine Vergrößerung der Tischlänge (bis zu zweimal der Länge des Tisches der ersten Ausführungsform). Die Montage des Gestells wird ebenfalls vereinfacht.

Claims

Präzisions-Bauteilpositioniergestell, mit einem Paar gerader glatter gewindeloser Schienen (10, 12), die in einer beabstandeten parallelen Beziehung befestigt sind, einem Bauteilmontagetisch (22), der an den Schienen (10, 12) verschiebbar angebracht und über ihnen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagetisch (22) einen ersten und einen zweiten gerillten Vorsprung (23), die entlang einer Längskante (24) des Tisches (22) voneinander beabstandet und mit einer der Schienen (10) in Eingriff sind, und einen dritten gerillten Vorsprung (23) hat, der mittig an der entgegengesetzten Längskante (26) des Tisches (22) angeordnet und mit der anderen der Schienen (12) in Eingriff ist, und einem Schlitz (40) in dem Tisch (22), der an seinen Enden geschlossen und parallel und in nächster Nähe zu der entgegengesetzten Längskante (26) ist, um eine Blattfederanordnung (44) zu bilden, die die gerillten Vorsprünge (23) zusammen vorspannt, wodurch Rillen (50, 52, 54) der gerillten Vorsprünge (23) federnd nachgiebig an den Schienen (10, 12) angreifen.
Gestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tisch (22) eine zentrale mit einem Gewinde versehene Bohrung hat, die angeordnet ist, um mit einer Gewindestange (28) in Eingriff gebracht zu werden, die angepasst ist, um von einer Gestellantriebseinrichtung (30) angetrieben zu werden.
Gestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drei gerillten Vorsprünge (23) ein Dreieck von Schienenangriffsstellen an dem Tisch (22) bilden.
Gestell nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitz (40) bis sehr nahe zu den entgegengesetzten Enden (25) des Tisches (22) erstreckt.
Gestell nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz mittig bezüglich des anderen der gerillten Vorsprünge (23) angeordnet ist.
Gestell nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (40) zwei Auslegerfedern (60) bildet.
Gestell nach Anspruch 6, bei dem sich ein vertikaler Schlitz (62) zwischen dem Schlitz (40) und der Kante (26) des Tisches (22) erstreckt.
Gestell nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Rillen (50, 52, 54) innerhalb der Vorsprünge (23) vorgesehen sind.
Gestell nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Rillen (50, 52, 54) außerhalb der Vorsprünge (23) angeordnet sind.