Was ist ein Kreuztisch?
Kreuztische (XY-Achsen-Tische) sind Positioniertische mit zwei Achsen: die X-Achse für die Links-Rechts-Bewegung und die Y-Achse für die Vorwärts-Rückwärts-Bewegung.
Die Verwendung von zwei Achsen zur einfacheren Positionierung ist ein Vorteil von Kreuztischen, die im Allgemeinen aus sich überlappenden Tischen bestehen, die sich in der Richtung jeder Achse bewegen.
Die Genauigkeit und die Eigenschaften von Kreuztischen variieren je nach dem Führungsmechanismus, der den Tisch führt, und dem Vorschubmechanismus, der den Tisch bewegt.
Anwendungen von Kreuztischen
Kreuztische werden in einer Vielzahl von Anlagen eingesetzt, in denen eine Positionierung erforderlich ist. Beispiele sind Halbleiterfertigungsanlagen, die eine Werkstückpositionierung erfordern, und Mikroskope, die eine Probenpositionierung benötigen.
Es gibt eine breite Palette von Kreuztischen, von Niedrigpräzisions- bis zu Hochpräzisionstischen, je nach Führungsmechanismus und Vorschubmechanismus. Auch die Eigenschaften unterscheiden sich je nach Führungsmechanismus und Vorschubmechanismus. Es ist daher notwendig, einen Kreuztisch mit der für die Anwendung geeigneten Genauigkeit und Ausstattung auszuwählen.
Funktionsweise von Kreuztischen
Kreuztische sind mit einem Tischführungsmechanismus und einem Vorschubmechanismus ausgestattet. Im Folgenden wird das typische System der einzelnen Mechanismen beschrieben:
1. Führungsmechanismus
Schwalbenschwanz-Nut-System
Dieser Führungsmechanismus verwendet eine trapezförmige Schwalbenschwanznut und einen Schwalbenschwanz, der in die Schwalbenschwanznut passt. Der Schwalbenschwanz gleitet in der Schwalbenschwanznut. Aufgrund des hohen Reibungskoeffizienten ist sie nicht für eine hochpräzise Positionierung geeignet. Andererseits ist es kostengünstig und daher ideal für einfache Positionieranwendungen.
Kreuzrollensystem
Hierbei handelt es sich um einen Führungsmechanismus mit einem Schlitten mit eingebauten Rollen und Schienen mit V-Nuten. Während sich der Läufer entlang der Schiene bewegt, rollen die Rollen in linearen Kontakt mit den Seiten der V-Nut. Er zeichnet sich durch hohe Steifigkeit aus. Aufgrund der geringen Reibung und des geringen Vorschubs eignet er sich auch für eine genaue Positionierung.
Kugelsystem
Hierbei handelt es sich um einen Führungsmechanismus, der einen Läufer mit eingebauten Kugeln und eine Schiene mit einer bogenförmigen R-Nut verwendet. Während sich der Läufer entlang der Schiene bewegt, rollt die Kugel in Kontakt mit der Seite der R-Nut.
Die Besonderheit dieses Systems besteht darin, dass der Kontakt zwischen der R-Nut und den Kugeln gut ist und es eine stabile Tragfähigkeit für Belastungen in alle Richtungen aufweist. Die Bewegungsgenauigkeit unterscheidet sich nicht wesentlich von der des Kreuzrollensystems und ist ebenfalls für eine genaue Positionierung geeignet.
2. Vorschubmechanismus
Zahnstange und Ritzel
Dieser Vorschubmechanismus verwendet eine Schiene, auf der eine Zahnstange und ein Ritzel genanntes Zahnrad angebracht sind. Er zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, den Tisch schnell vorzuschieben, ist aber nicht für eine hochpräzise Positionierung geeignet.
Vorschubspindel
Es handelt sich um einen schraubenförmigen Vorschubmechanismus mit Außen- und Innengewinde. Kugelumlaufspindeln gehören zum Beispiel zu dieser Art von Vorschubmechanismus. Der Tisch kann mit der Auflösung der Spindelsteigung zugestellt werden, was einen feinen Vorschub ermöglicht, aber die Vorschubgeschwindigkeit ist langsam und eignet sich nicht für die Positionierung über lange Hübe.
Mikrometer
Hierbei handelt es sich um einen schraubenförmigen Vorschubmechanismus, der einen feineren Vorschub als eine Vorschubschraube ermöglicht. Der innere Aufbau ist fast identisch mit dem einer Vorschubspindel. Er verfügt über eine Skala, so dass der genaue Verfahrweg bestimmt werden kann. Die Vorschubgeschwindigkeit ist ebenfalls langsam und eignet sich daher nicht für die Positionierung über lange Hübe.
Ein Kreuztisch wird durch die Kombination der oben beschriebenen Führungs- und Vorschubmechanismen für die jeweilige Anwendung konstruiert. Kreuztische sind nicht auf manuell betriebene Kreuztische beschränkt, sondern auch auf solche, bei denen jede Achse von einem Motor angetrieben wird.
In diesem Fall wird die Genauigkeit der Positionierung durch die Genauigkeit des Vorschubmechanismus und die Auflösung des Motors, der ihn antreibt, bestimmt, so dass die Auswahl der Motorspezifikationen ebenfalls wichtig ist. Im Allgemeinen werden Servomotoren oder Schrittmotoren verwendet, wenn eine präzise Positionierung erforderlich ist.
Aufbau von Kreuztischen
Kreuztische bestehen im Allgemeinen aus einer Basis, einem X-Achsen-Tisch und einem Y-Achsen-Tisch, wobei der Y-Achsen-Tisch in Y-Richtung (vor und zurück) relativ zur Basis und der X-Achsen-Tisch in X-Richtung (links und rechts) relativ zum Y-Achsen-Tisch verfahren werden kann.
Handelt es sich bei dem Vorschubmechanismus beispielsweise um eine Vorschubschraube, so ist das Außengewinde des Vorschubmechanismus der Y-Achse an der Basis und das Innengewinde des Vorschubmechanismus der Y-Achse am Y-Achsen-Tisch befestigt. Das Außengewinde des Vorschubmechanismus der X-Achse ist am Tisch der Y-Achse und das Außengewinde des Vorschubmechanismus der X-Achse ist am Tisch der X-Achse befestigt.
Wenn der Vorschubmechanismus der Y-Achse den Tisch der Y-Achse in der Y-Richtung relativ zur Basis bewegt, bewegt sich der Tisch der X-Achse mit ihm in der Y-Richtung; wenn der Vorschubmechanismus der X-Achse den Tisch der X-Achse in der X-Richtung relativ zum Tisch der Y-Achse bewegt, bewegt sich nur der Tisch der X-Achse in der X-Richtung.