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DE2440088A1 - Tischvorrichtung mit feineinstellung - Google Patents

Tischvorrichtung mit feineinstellung

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DE2440088A1
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movable
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Mitsuyoshi Nagashima
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Description

DR. CLAUS REINLANOER DIFL.-ING, KLAUS BERNHARDT nnQQ D-8 München 60 · Orthstraße 12 · Telefon (089) 832024/5 -: Z 4 4 U U O Telex 5212744 · Telegramme Interpatent r , ; .--.--
267/26
Citizen Watch Co., Ltd.
1-9-18, Nlshishinjuku Shinjuku-ku, Tokyo, Japan
Tischvorrichtung mit Feineinstellung
Priorität: 27. August 1973 Japan 95844/75
Die Erfindung betrifft eine Tischvorrichtung mit Peineinstellung, die insbesondere für eine Belichtungsvorrichtung zum Drucken von IC-Mustern geeignet ist.
Eine solche bekannte Tischvorrichtung enthält zwei Gleitstücke, die senkrecht zueinander angeordnet und so ausgebildet sind, daß sie gleitbar sind, während ihre metallischen Flächen miteinander Kontakt machen. Eine andere bekannte Tischvorrichtung, die Kugeln oder Rollen, die zwischen benachbarten Gleitflächen angeordnet sind, verwendet, ist in der US-Patentschrift 3,744f902 beschrieben. Diese bekannten Tischvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, einen hochempfindlichen "und geringen Vorschub des bewegbaren Tisches wegen der mechanischen Reibung auszuführen. Eine weitere bekannte Tischvorrichtung verwendet einen Luftstrom oder eine magnetische Rückstoßkraft, die auf die untere Fläche eines bewegbaren Tisches einwirkt und diesen nach oben hebt. Diese bekannte Tischvorrichtung ist im Aufbau aufwendig und im Betrieb der Einrichtung zum Anheben des Tisches nicht stabil. Im übrigen sind alle bekannten Tischvorrichtungen im Aufbau aufwendig und teuer und erreichen nicht die Genauigkeit, die von dieser Art einer Tischvorrichtung gefordert wird.
509810/0305
24A0088
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Tischvorrichtung mit Feineinstellung zu schaffen, welche die vorstehend erwähnten Nachteile,vermeiden kann, die bei bekannten Tischvorrichtungen auftreten, und welche einen bewegbaren Tisch in einer gewünschten Richtung in einer X-Y-Ebene aufgrund des Fehlens einer mechanischen Reibung und eines toten Gangs verschieben kann.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Pig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Tischvorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Tischvorrichtung nach der Erfindung, wobei der bewegbare Tisch zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen ist,
Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2, der den bewegbaren Tisch zeigt,
Fig. 4- eine perspektivische Ansicht einer- gebogenen Blattfeder, die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist,
Fig. 5 und 6 perspektivische Ansichten von jeweils zwei . abgeänderten gebogenen Blattfedern,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 6 gezeigten gebogenen Blattfeder zum Halten des bewegbaren Tisches über einer Grundplatte,
Fig. 8 eine Aufsicht auf Elektromagnete, die gegenüberliegend an zwei benachbarten Seiten einer Tischvorrichtung nach der Erfindung angeordnet sind,
Fig. 9 ein Schnitt längs der linie IX-IX der Fig. 8 und
Fig.10 eine graphische Darstellung der Strom-Verschiebungs-Kennlinie der Tischvorrichtung nach der Erfindung.
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In Fig. 1 bezeichnen 101 eine Grundplatte,- 102 vier Pfosten, die an ihren jeweiligen unteren Enden an der Grundplatte 101 befestigt sind, 103 vier gebogene Blattfedern und
104 einen bewegbaren Tisch, der mit den vier Pfosten 102 mittels der vier gebogenen Blattfedern 103 verbunden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die gebogene Blattfeder 103 ringförmig. Diese gebogenen Blattfedern 103 sind in ihrer Breite senkrecht zum bewegbaren Tisch 104 angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt ist, so daß die Masse dea bewegbaren Tisches 104 durch die vier gebogenen Blattfedern 103 gestützt wird, so daß der bewegbare Tisch 104 nicht mit irgendeinem mechanischen Gleitstück versehen ist.
105 bezeichnet zwei U-förmige Elektromagnete, von denen jeder zwei Schenkel aufweist, die jeder der benachbarten Seiten des bewegbaren Tisches 104 gegenüberliegen, und
106 ist eine Spule, die um deren gemeinsamen Kern gewickelt ist. Wenn eine oder beide dieser Spulen 106 erregt ist (sind), kann der bewegbare Tisch 104 ohne Berührung verschoben werden.
In den Fig. 2 und 3 ist eine weitere Ausführungsform der Tischvorrichtung mit Feineinstellung nach der Erfindung gezeigt. 1 bezeichnet eine gebogene Blattfeder, wobei vier solche Federn an Stellen angeordnet sind, die voneinander um 90° im Abstand angeordnet sind. Eine Seite jeder gebogenen Blattfeder 1 ist zwischen einem Federhalteteil 2 und einer Gegenplatte 3 eingesetzt und daran mittels Schrauben 4 befestigt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Federhalteteil 2 an der Montageplatte 6 mittels Schrauben 5 befestigt.
In Fig. 3 bezeichnet 7 eine Grundplatte, an der die Montageplatte 6 mittels einer Schraube 9 befestigt ist, die durch eine Buchse 8 reicht, die zwischen die Grundplatte 7 und die Montageplatte 6 eingesetzt ist.
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10 bezeichnet einen bewegbaren Tisch, der an einem Tischhalteteil 13 mittels Schrauben 14 befestigt ist. Die Tischhalteplatte 13 liegt dem Federhalteteil 2 gegenüber und dient dazu, die gegenüberliegende Seite der gebogenen Blattfeder 1 zu halten, die zwischen den Tischhalteteil 13 und eine Gegenplatte 12 eingesetzt ist und zwischen diesen Teilen mittels Schrauben 11 befestigt ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird der Mittelteil des bewegbaren Tisches 10 durch die Tischhalteteile 13 gehalten und die Federhalteteile 2 sind unter dem Außenumfangsteil des bewegbaren Tisches 10 angeordnet. Alternativ können die Federhalteteile 2 unter dem Mittelteil des bewegbaren Tisches 10 angeordnet sein und der Außenumfangsteil des Tisches 10 kann durch den Tischhalteteil 13 gehalten sein.
15 bezeichnet einen Dämpfungsteil, der an den Tischhalteteilen 13 mittels Schrauben 16 befestigt ist und in eine Dämpfungsflüssigkeit 18 in einem Behälter 17 eintaucht, der an der Grundplatte 7 angebracht ist.
Der Behälter 17 ist an seiner Unterseite mit einem Loch versehen, durch das sich die Schraube 9 erstreckt. Ein zwischen dem Loch und der Schraube 9 gebildeter Spalt ist hermetisch mittels einer (nicht dargestellten) Packung abgedichtet, um zu verhindern, daß die Dämpfungsflüssigkeit 18 durch den Spalt aus dem Behälter 17 abfließt.
In Pig. 4 ist die gebogene Blattfeder 1 gezeigt, die an ihrer einen Seite an den Federhalteteilen 2 und deren Gegenplatte 3 mittels Schrauben 4 und an ihrer gegenüberliegenden Seite an dem Tischhalteteil 13 und dessen Gegenplatte 12 mittels Schrauben 11 befestigt ist. Die in Fig. gezeigte gebogene Blattfeder 1 ist im wesentlichen ringförmig .
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In Pig. 5 ist eine gebogene Blattfeder 1 gezeigt, die kreisförmig ist und an deren diametral gegenüberliegenden Stellen jeweils ein Pederhalteteil 2 und ein Tischhalteteil 13 mittels Stiften 19 befestigt ist, wobei ein Ende jedes Stiftes 19 an der gebogenen Blattfeder 1 befestigt ist und ein freies Ende des Stiftes sich, durch. die Teile 2 und 13 erstreckt und darin verstemmt ist.
Bei den obigen Ausführungsformen ist die gebogene Blattfeder 1 endlos. Alternativ kann die gebogene Blattfeder 1 aus zwei U-förmigen Hälften zusammengesetzt sein, die einander mit Spalten dazwischen gegenüberliegen, und diese gegenüberliegenden Endbereiche können jeweils, zwischen dem Pederhalteteil 2 und dessen Gegenplatte 3 und zwischen dem Halteteil 13 für den bewegbaren Tisch und dessen G-egenplatte 12 liegen und daran mittels Schrauben 4 und 11 befestigt sein, wie in Fig. 6 gezeigt 1st. Wie in I1Ig. 7 gezeigt ist, ist der Pederhalteteil 2 an der Montageplatte 6 mittels Schrauben 5 befestigt und der Tischhalteteil 13 ist an dem bewegbaren Tisch 10 mittels Schrauben befestigt.
In den Fig. 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform der Tischvorrichtung nach der Erfindung gezeigt. '
In Pig. 8 bezeichnet 20 einen Elektromagnet, der aus einem E-förmigen Eisenkern 21 mit drei Schenkeln 21a, 21b und 21c und einer um den Eisenkern 21 gewickelten Spüle 22 besteht. Die beiden Elektromagnete 20 sind voneinander im Abstand von 90° angeordnet und jeweils den beiden benachbarten Seiten des bewegbaren Tisches 10 gegenüber angeordnet.
23 bezeichnet Eisenstücke, die an denjenigen Teilen des bewegbaren Tisches 10 und des Dämpfungsteils 15 befestigt sind, die den Schenkeln 21a, 21b und 21c des E-förmigen Eisenkerns 21 jeweils mittels Schrauben 24 gegenüberliegen, wie in Pig. 9 gezeigt 1st. Der bewegbare Tisch 10 und der Dämpfungsteil 15 bestehen jeweils aus nichtmagnetischem Material.
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25 und 26 bezeichnen Spulen, die jeweils um die Schenkel 21a und 21c dee Eisenkerns 21 gewickelt sind. Diese Spulen 25 und 26 werden erregt, wenn sich der bewegbare Tisch 10 in einer Ebene geringfügig drehen soll. Die Spulen 25 und müssen um die Schenkel 21a und 21c.derart gewickelt sein, daß die magnetische Kraft, die in dem Elektromagneten 20 erzeugt wird, wenn die Spulen 25 und 26 erregt werden, der magnetischen Kraft hinzugefügt wird, die in dem Elektromagneten 20 erzeugt wird, wenn die Spule 22 erregt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der bewegbare Tisch 10 elektromagnetisch angetrieben. Der bewegbare Tisch 10 kann auch durch Strömungsmitteldruck, wie einen Luftdüsenstrom u.dgl. ohne Berührung angetrieben werden.
Wie vorstehend festgestellt worden ist, ist die Tischvorrichtung nach der Erfindung in der Lage, den bewegbaren Tisch 10 unter dem Gleichgewicht der Federkräfte der vier gebogenen Blattfedern 1 im Stillstand zu halten. Der bewegbare Tisch 10 wird durch vertikale Ebenen .parallel zu der Breitenrichtung der gebogenen Blattfeder 1 gehalten und als Ergebnis ist es schwierig, den bewegbaren Tisch 10 durch eine äußere Kraft zu verschieben, die auf ihn in Längsrichtung ausgeübt wird, -wie durch den Pfeil A in Pig. gezeigt ist. Jedoch ist es leicht, den bewegbaren Tisch durch eine äußere Kraft zu verschieben, die auf ihn in Querrichtung ausgeübt wird, die durch den Pfeil B in Fig. 3 gezeigt ist. Im letzteren Falle ist es möglich, den bewegbaren Tisch 10 wirksam in der Richtung B zu verschieben, längs der die äußere Kraft auf den bewegbaren Tisch 10 einwirkt. Das bedeutet, daß die Magnetkraft des Elektromagneten 20 bewirkt, daß der bewegbare Tisch 10 in dessen Ebene in allen Richtungen von X und Y, der resultierenden Richtung von X und Y u.dgl. verschoben wird.
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Pig. 10 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Verschiebungs-Kennlinie der Tischvorrichtung nach der Erfindung, wobei der zwischen dem Elektromagneten 20 und dem Eisenstück 23 gebildete Spalt (mm) als Parameter dient.
Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, ist die Verschiebung des bewegbaren Tisches 10 proportional dem durch die Spule 22 des Elektromagneten 20 fließenden Strom. Zusätzlich ist es möglich, den bewegbaren,Tisch 10 proportional zu dem durch die Spule 22 des Elektromagneten 20 fließenden Strom genau zu verschieben. Im Falle der Verschiebung des bewegbaren Tisches 10 wirken ein konstanter Reibungswiderstand, z.B. eine geringe Innenreibung der gebogenen Blattfeder 1, eine Reibung zwischen der Dämpfungsflussigkeit 18 und dem darin eingesetzten Dämpfungsteil 15 u.dgl. auf den bewegbaren Tisch 10, jedoch ist dieser Reibungswiderstand konstant und hat keinen Einfluß auf die Verschiebung des bewegbaren Tisches 10.
Der bewegbare Tisch 10 gemäß der Erfindung ergibt ein Schwingungssystem, das durch die gebogenen Blattfedern 1 erregt und durch die Dämpfungsflüssigkeit 18 gedämpft wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Dämpfungsflüssigkeit 18 ein Silikonöl mit einer Viskosität von 100 bis 300 Centistokes. Der Dämpfungsteil 15 dient dazu, die Schwingungen des bewegbaren Tisches 10 wesentlich zu dämpfen. Diejenigen Abschnitte des Dämpfungsteils 15, die nicht zum Halten der gebogenen Blattfedern 1 verwendet werden, können zum Zwecke der Vergrößerung der Fläche des Dämpfungs— teils 15 offen gemacht werden, so daß der Dämpfungseffekt weiter ansteigt.
Wie vorstehend festgestellt worden ist, schafft die Erfindung eine Tischvorrichtung mit Feineinstellung, die nicht einer Reibung und Abnutzung ausgesetzt ist, die keinen toten Gangbereich aufweist, die eine lange Zeit ohne das Erfordernis
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von lästigen periodischen Inspektionen arbeiten kann und die einen bewegbaren Tisch in einem minimalen Umfang von 1/10000 mm in einem stabilen Zustand verschieben kann.
Zusätzlich braucht die Vorrichtung nach der Erfindung nicht die Bearbeitungspräzision für die X-Y-Achsen aufweisen, die mit einer bekannten Tischvorrichtung verbunden ist, und des weiteren ist die Vorrichtung im Aufbau einfach und billiger.
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Claims (6)

1 . Tisch.vorricb.tung mit Peineinstellung, gekennzeichnet durch eine Grundplatte, durch einen bewegbaren Tisch, durch mehrere gebogene Blattfedern, die in ihrer Breitenrichtung senkrecht zu dem bewegbaren Tisch angeordnet sind, um den bewegbaren Tisch über der Grundplatte zu halten, und durch Einrichtungen zum Antreiben des bewegbaren Tisches, damit sich dieser in irgendeiner Richtung in derselben horizontalen Ebene geringfügig verschiebt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Blattfeder kreisförmig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1-, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Antreiben des bewegbaren Tisches ohne Berührung und ohne mechanische Reibungsteile.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung unter Ausnutzung einer elektromagnetischen Kraft.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Antriebseinrichtung aus mehreren Elektromagneten besteht, von denen wenigstens einer einen E-förmigen Magnetkern und wenigstens zwei Spulen enthält, wobei der Strom durch die Spulen derart gesteuert wird, daß eine geradlinige Bewegung und Drehung des bewegbaren Tisches bewirkt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Tischhalteteil, durch einen Dämpfungsteil und durch einen eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Behälter, wobei der bewegbare Tisch über den Tischhalteteil mit dem Dämpfungsteil verbunden ist, der in die Dämpfungsflüssigkeit in dem
Behälter eingetaucht ist, um eine freie Schwingung des bewegbaren Tisches zu verhindern.
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