DE4207548A1

DE4207548A1 - Precision linear drive mechanism - has pair of rotating plates with air bearings and with friction drive along angled support track

Info

Publication number: DE4207548A1
Application number: DE19924207548
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Langenbeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1993-09-16

Abstract

The movable platform (6) has a pair of rotating discs (3) rotating on stubs (5) in the platform and with air film bearings between the discs and the stub, and between the discs and the angled support track. The platform is held towards the track by permanent magnets (7). The platform floats on the air bearings and is held onto the air bearings by the magnetic grips. The edges of the rotating discs have a friction grip with the side flange (4) of the track. USE/ADVANTAGE - Precision movement of linear drive with reduced mechanical complexity.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ultragenaue, lineare Vorschub führungen.The invention relates to ultra-precise, linear feed guides.

Bekannt sind Führungsschienen, die einen Schlitten auf Luftlagerung, meist mit Planluftlagern, gleiten lassen. Umschlüssige Ausführungen gestatten die notwendige Vorspannung der Luftlager; in besonders einfacher und häufig praktizierter Weise wird z. B. die Geradführung längs einer Richtung durch einen u-förmigen Schacht bewirkt, gegen dessen plane Innenflanken sich die Luftlager abstützen und gemäß Druck und Fläche einstellen, d. h. vorspannen lassen, wodurch die gewünschte Steife erzielt wird.Guide rails are known that have a carriage Allow air bearings to slide, usually with flat air bearings. Enclosed designs allow the necessary preload the air bearing; in particularly simple and often practiced Way z. B. straight line along one direction causes a U-shaped shaft against its flat inner flanks the air bearings are supported and according to pressure and area adjust, d. H. Allow to preload, which creates the desired stiffness is achieved.

Der mechanische Aufwand und die Kosten reduzieren sich bei gleichzeitigem Gewinn an Genauigkeit, wenn in bekannter Weise die Vorspannung in einer einzigen Fläche erfolgt, etwa derart, daß die flächenhafte Luftlagerführung durch Magnet-Kräfte vorgespannt wird. Auch Vorspannung in der Laufebene durch Anbringung großflächiger Zonen mit Unterdruck neben den vergleichsweise kleinen Luftlager-Tragzonen mit Überdruck sind bekannt, z. B. Deutsches Patent Nr. 25 14 051.The mechanical effort and costs are reduced simultaneous gain in accuracy, if in a known manner the prestressing takes place in a single surface, for example in such a way that the areal air bearing guidance by magnetic forces is biased. Also preload in the running plane Placement of large areas with negative pressure next to the comparatively small air bearing support zones with overpressure known, e.g. B. German Patent No. 25 14 051.

Gebräuchlich sind sogenannte Luftlager-Stützfüße in runder Ausführung, also Scheiben. Diese sind aus Symmetriegründen in ihrer Mitte pendelnd und somit selbsteinstellend, aber nicht drehbar gestützt.So-called air bearing support feet in a round design are common, so slices. These are in the middle for reasons of symmetry oscillating and therefore self-adjusting, but not rotatable supported.

Die Neuerung besteht in einer um einen Zapfen drehbaren Lagerung einer kreisrunden Scheibe, hier auch auf Luft. Mindestens zwei solcher Scheiben, gemeinsam an einer Platte verankert, bewirken die Planführung. Deren axiale und radiale Abstützung erfolgt dafür auf einer Schiene mit zwei zueinander senkrechten planen Bahnen. In radialer Richtung stützen die luftgelagert axial auf der einen planen Bahn gleitenden Scheiben sich gegen die zweite plane Bahn, jedoch in mechanischem Kontakt. Diese zweite plane Bahn ist Führungsleiste für die einseitige Rollenführung der Scheiben. Wenn der die kreisrunden Scheiben tragende Körper (Schlitten) verschoben wird, ergibt sich deshalb ein linearer Lauf des Schlittens. Die Vorspannung der drehbar auf Luft gelagerten, scheibenförmigen Rollen gegen die Führungsleiste aus Stahl erfolgt in bekannter Weise magnetisch. Auch die Vorspannung der planen Axialflächen der Scheiben auf die Planfläche der planen Führungsbahn aus Stahl erfolgt durch beispielsweise zentral zwischen den Scheiben angeordnete Magnete.The innovation consists in a bearing that can be rotated around a pin a circular disc, here also on air. At least two such washers, anchored together on a plate, effect the planning. Their axial and radial support is done on a rail with two perpendicular to each other plan lanes. In the radial direction they support air bearings disks sliding axially on one flat track against each other the second flat track, but in mechanical contact. This second flat track is a guide rail for the one-sided Roller guidance of the disks. If the circular discs supporting body (sledge) is shifted, therefore results a linear run of the sled. The preload of the rotatable disc-shaped rollers on the air against the Steel guide rail is made magnetically in a known manner. The preload on the flat axial surfaces of the disks also The plane surface of the steel guideway is made by for example, magnets arranged centrally between the disks.

Die Zapfen für die Drehlagerung der Scheiben befinden sich achsparallel in dem plattenförmigen Schlitten, gegen den die Scheiben ebenfalls luftgelagert sich drehbar abstützen.The pivots for the rotary bearing of the disks are located axially parallel in the plate-shaped slide against which the The discs are also supported by air bearings so that they can rotate.

Diese Anordnung von drehbarer Scheiben als Planlauflager ist in Fig. 1 erläutert. Dort bedeutet 1 den Querschnitt durch eine Führungsschiene aus Stahl mit der Führungsfläche 2 für die Luftlagerung der Scheibe 3, und Bahn 4 für die Radialführung der beiden auf je einem Spurzapfen 5 drehbar gelagerten Scheiben 3. Der Spurzapfen 4 ist am Schlitten 6 befestigt. Luftlagerung besteht zwischen dem Spurzapfen 5 und der Scheibe 3, zwischen der Führung 1 und der Scheibe 3, sowie dieser und der Schlittenplatte 6. Die in Längsrichtung schiebbare Schlitten plattte 6 ist gegen die Führungsbahn 2 durch einen zentral ange brachten Magneten 7 vorgespannt.This arrangement of rotatable disks as an axial bearing is explained in Fig. 1. There 1 means the cross section through a steel guide rail with the guide surface 2 for the air bearing of the disk 3 , and track 4 for the radial guidance of the two disks 3 rotatably mounted on a track pin 5 . The track pin 4 is attached to the carriage 6 . Air storage exists between the pivot pin 5 and the disk 3 , between the guide 1 and the disk 3 , as well as this and the slide plate 6 . The slidable in the longitudinal slide plate 6 is biased against the guideway 2 by a centrally placed magnet 7 .

In der Aufsicht, Fig. 2, sind zwei dieser Scheiben gezeigt, die sich gemeinsam auf die Schiene 4 abstützen, vorgespannt durch einen Magneten 8, der in der Schlitten-Platte 6 verankert ist und der somit diese ebenfalls gegen die Luftlagerung zwischen den Scheiben 3 und der Platte 6 vorspannt.In the top view, FIG. 2, two of these disks are shown, which are supported together on the rail 4 , pretensioned by a magnet 8 , which is anchored in the slide plate 6 and which therefore also prevents the air bearing between the disks 3 and the plate 6 biased.

Zur Erzeugung der Vorschubbewegung werden die Scheiben in Drehung gebracht. Dafür überträgt beispielhaft ein Reibrad 9 gleichzeitig auf die beiden Scheiben das Drehmoment. Das Reibrad ist motorisch angetrieben und ist auf dem bewegten Schlitten montiert. Eine der Scheiben kann auch unmittelbar motorisch angetrieben werden.The discs are rotated to generate the feed movement. For example, a friction wheel 9 simultaneously transmits the torque to the two disks. The friction wheel is motor-driven and is mounted on the moving carriage. One of the disks can also be driven directly by a motor.

Der besondere Vorteil dieser Vorschubeinheit liegt in der Ver einigung von Führungsfunktion und Antriebsfunktion in ein einziges Bauteil; die Linearführung bewirkenden Scheiben dienen hier zugleich als Reibrollantrieb.The particular advantage of this feed unit is the ver agreement of management function and drive function in one only component; serve the disks effecting the linear guide here also as a friction roller drive.

Claims

1. Carriage guide consisting of air-bearing guide combined with mechanical roller and roller guide to achieve a result of the interaction of the two linear guides, characterized in that the movable carriage with rotatably attached plane-parallel circular discs with air bearings on the axial surfaces on the guide is displaceable and is supported at the same time with the edges of the circular disks on a rail mounted perpendicular to the guide.

2. Linear slide guide according to claim 1, characterized characterized in that at least one of the circular disks is motor-driven, which means that at the same time the function of air bearing management and the generation of Take over feed movement by friction roll transmission.

3. Linear guide according to claim 1 and 2, characterized in that the bias of the rotatably mounted on both sides on air Plane parallel discs on the plan guide through at the movable sled plate attached and at a short distance Magnets placed for planning are made.

4. Linear guide according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the rotatably mounted disc with its radial Magnetic edges against the straight guide rail on which the disks roll.