具有固定在支座上的标尺的装置.pdf

《具有固定在支座上的标尺的装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《具有固定在支座上的标尺的装置.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、10申请公布号CN102095372A43申请公布日20110615CN102095372ACN102095372A21申请号201010562650722申请日20101125102009047120020091125DEG01B11/00200601G01D5/3220060171申请人约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司地址德国特劳恩罗伊特72发明人J魏德曼P斯佩克巴歇74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人曹若梁冰54发明名称具有固定在支座上的标尺的装置57摘要根据本发明标尺1通过球体3的二维设置被支承在支座2上。通过下述办法保证标尺1平整地放置在支座2上，即球体3一方面直。

2、接紧靠在支座2上，并且另一方面标尺1直接紧靠在球体3上。支座2和标尺1之间的保持力是通过球体3位置固定地支承在支座2上，以及通过球体3位置固定地支承在标尺1上予以保证的。球体3是如此设置的，即在它们之间保留自由空间4。这些自由空间形成通往外部的通道。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102095380A1/1页21具有在支座2上固定的标尺1的装置，其中，这个标尺1具有测量刻度11，并且通过二维分布设置的球体3支撑在支座2上，这些球体和标尺1的规定测量区域M的测量刻度11对置地设置，其中，这些球体不可移动地一侧固定在支。

3、座2上，另一侧固定在标尺1上。2按照权利要求1所述的装置，其特征在于，球体3通过保持剂51、52、53在它们的位置上不可移动地保持在支座2和标尺1上，其中，保持剂51、52、53在球体3和支座2之间，以及在球体3和标尺1之间引起材料连接。3按照权利要求2所述的装置，其特征在于，保持剂是设置在支座2上的第一层51和设置在标尺1上的第二层52，球体3被嵌入在其中。4按照权利要求2或3的任一项所述的装置，其特征在于，保持剂是包围球体3的层53。5按照前述权利要求的任一项所述的装置，其特征在于，球体3按照小于标尺1的厚度D的彼此间的中心距A设置。6按照前述权利要求的任一项所述的装置，其特征在于，球体3。

4、被设置和固定，从而这些球体有彼此间的自由空间4，这些自由空间形成通往外部的通道。7按照前述权利要求的任一项所述的装置，其特征在于，支座2和标尺1的材料具有相同的热膨胀系数。8按照权利要求7所述的装置，其特征在于，支座2和标尺1的膨胀系数小于15106K1，优选小于01106K1。权利要求书CN102095372ACN102095380A1/4页3具有固定在支座上的标尺的装置技术领域0001为了对两个机械部件的相对位置进行测量，在其中一个机械部件上固定一个标尺，并且在相互运动的机械部件的另一机械部件上固定一个扫描单元。在位置测量时由这个扫描单元扫描标尺的测量刻度，并且生成与位置有关的扫描信号。背。

5、景技术0002在EP0264801B1中将标尺安装在一个支座上，其做法是它支撑在球体上。这些球体可滚动地支承在一些小的区域中。在标尺和支座之间的保持力是由弹簧提供的。0003通过球体和弹簧的组合只能在标尺的边缘区域进行固定和支撑，这样，在标尺的实际的测量区域的内部达不到平的支承。0004在EP1783463A1中描述了借助粘接固定标尺的方法。根据EP1783463A1的接触表面被划分成许多彼此间有间距的小接触表面。在标尺或者在支座上整体地形成支撑。通过这种设计虽然也保证了在测量区域中的标尺的可靠的固定和比较均匀的支撑，但是通过此措施却难于达到一种无应力，并且在整个测量刻度平面上的均匀的压紧力。。

6、发明内容0005本发明的任务是提供一种具有一个固定在支座上的标尺的装置，其中，所述标尺稳定和无漂移地保持在支座上。此外，这种固定应尽可能简单，并且可以成本有利的装置实现。0006这个任务通过在权利要求1中所说明的装置得以完成。0007据此标尺具有测量刻度，并且通过两维分布设置的球体支撑在支座上。测度刻度在标尺的表面上规定测量区域，并且标尺的与测量刻度对置的表面形成一个支承表面。这个支承表面和球体接触。通过球体在一侧不可移动地固定在支座上，并且在另一侧固定在标尺上，在支座和标尺之间施加保持力。这些位置固定的固定分别是通过材料连接的办法实现的。0008保持剂，特别是使球体材料连接地固定的胶粘剂，用。

7、于球体的不可移动的位置固定的固定。这种保持剂优选地作为涂层实现，其中在这方面有多种途径。在其中可将球体位置固定地固定在支座上的这种层涂覆在支座上，和/或将这个层以包皮的形式施加在球体上。其中可将球体位置固定地固定在标尺上的这种层涂覆在标尺上，和/或以包皮的形式将该层施加在球体上。在安装状态时球体穿过这些层，这样，球体和标尺及支座的支承表面存在着一种直接接触，而无层材料的中间连接。0009特别优选地使用粘合剂，特别是这样的胶粘剂，这种胶粘剂在硬化时收缩，有利地利用这种收缩效应，方式是通过收缩产生一种保持力，这种保持力可起拉力弹簧的作用，这样标尺的支承表面就被拉向球体。0010若将这些球体按小于标。

8、尺的厚度的彼此的中心距设置，则是特别有利的。0011球体和固定剂即保持剂是如此地设置和设计的，即在其间形成自由空间，这些空说明书CN102095372ACN102095380A2/4页4间形成通往外部的通道。这些在标尺和支座的中间空间中延伸的通道和环境介质相通。0012为了避免夹紧，若支座和标尺的材料分别具有相同的热膨胀系数是特别有利的。支座和标尺的膨胀系数优选地小于01106K1。0013球体由这样的材料构成，即它能尽量不变形地能承受出现的压力。合适的材料例如是玻璃。0014在从属权利要求中对本发明的其它一些有利方案进行了说明。0015面的平整性即使大面积的标尺的表面平整性在本发明的装置中得。

9、到，或者没有被破坏，因为起破坏作用的介质会沉积在通过在球体之间形成的自由空间之中。通过根据本发明的这一措施避免了在测量刻度平面中的短周期的长度误差，并且保证了高的测量程度。0016在测量工作时将标尺稳定地固定在支座上。这意味着在测量方向以及垂直于测量刻度平面的刚性。附图说明0017下面借助附图对本发明的一些实施例进行更加详细的说明。0018这些附图是0019图1放置有标尺时具有球体的支座的第一实施例的横截面图。0020图2第一实施例的保持在支座上的标尺的横截面图。0021图3图2的装置的顶视图。0022图4在放置有标尺时具有球体的支座的第二实施例的横截面图。0023图5第二实施例的支承在支座上。

10、的标尺的横截面图。0024图6在放置有标尺时具有球体的支座的第三实施例的横截面图。0025图7保持在支座上的标尺的第三实施例的横截面图。具体实施方式0026借助图1至图3对本发明的第一实施例进行说明。其中示出，标尺1由玻璃或者玻璃陶瓷例如微晶玻璃构成、并具有测量刻度11。这种测量刻度11是一种增量刻度。在位置测量时在X、Y两个测量方向由一个未示出的扫描单元对这个刻度进行光电扫描，以产生与位置有关的扫描信号。测量刻度11可以是一种反射的振幅栅，或者是一种相衍射光栅。这种光栅以公开的方式用于高精度的干涉位置测量。标尺1在这个位置测量期间被保持在一个支座2上。这个支座2优选地由一种具有和标尺1相同膨。

11、胀系数的材料构成。在使用具有所谓零膨胀的玻璃，如微晶玻璃、SITAL和ULE时在温度范围0至50中标尺1和支座2的平均热膨胀系数优选地小于01106K1，在使用金属，例如不胀钢时小于15106K1。0027在标尺1的朝向支座2的表面12上这个标尺由球体3支承。这些球体3两维空间分布地设置，或者几何均匀地分布在一个规则的网格中，或者按照统计学地分布。这些球体3以小于标尺1的厚度D的彼此间的中心距A地设置。特别是这些球体3以小于标尺1的厚度D的1/10的彼此间的中间间距A设置。这个条件在球体3的二维分布的每个位置，但至少在测量区域M的内部得到满足。测量区域M是通过用于高精度的位置测量的测量刻说明书。

12、CN102095372ACN102095380A3/4页5度11的区域规定的。标尺1的厚度D是测量刻度平面E测量刻度11位于该平面中和支承表面12它用此支承表面支撑在球体3上之间的距离。0028通过这一措施保证，所有通过固定引起的拉应力和压应力如此地在空间上是高频的，即其通过标尺1的厚度D而下降，并且在测量刻度平面E中不起长度误差的作用。通过与测量刻度11直接对面的支持，标尺1在测量工作时稳定地固定在支座2上，这意谓着在X和Y测量方向以及垂直于测量刻度平面E的高的刚性。0029图3示出标尺1的二维的测量刻度11的顶视图。为了能更好地示出球体3在标尺1和支座2之间的二维分布的设置，将标尺1的图的。

13、左上部分去掉了。0030球体3的在图3中作为顶视图示出的二维空间分布是按如此方式进行的，即在这些球体3之间出现自由空间，这些自由空间彼此连接，并且因此形成一些通往外部的通道。通过这一措施可在标尺1的整个平面上通过这些通道将空气均匀地向外排出到环境中，这保证了标尺1具有良好的平整性。0031标尺1的厚度D的典型数值在05毫米到15毫米。0032球体3由一种能承受出现的压缩力，并且尽可能不变形的材料构成。一种合适的材料例如是玻璃。有利地球体3由具有和标尺1相同的膨胀系数的材料构成。0033球体3特别是具有20M和200M之间的直径，典型地为50M。球体在直径和圆度方面的公差优选地小于5M，也就是说。

14、，当额定直径为50M时，球体3具有的最大误差为5M。0034在所有实施例中标尺1在支座2上的本来的固定都是通过球体一侧不可移动地固定在支座2上，并且另一侧固定在标尺1上完成的。这些固定是材料连接，也就是说例如粘接、钎焊或者熔焊。0035在第一实施例中保持剂以涂覆到支座2上的涂层51的形式用于将球体3无漂移地保持在标尺1和支座上，球体被嵌入在该涂层中，并且通过此措施位置稳定地粘结在支座2上。这个涂层51是一种粘合剂，特别是一种固定硬化的胶粘剂，一种光刻胶，或者一种聚合物，并且具有厚度，这个厚度为球体3的直径的一部分。0036标尺1相对于现在在支架2上位置固定的球体3的位置固定也是用一种保持剂53。

15、，以一种粘合剂的形式，例如以一种胶粘剂，或者另一种固定硬化的材料的形式完成的。其包封着球体3，并且起附着作用。0037球体3在一侧，在标尺1的下侧，也就是在支承表面12上分别以点的形式接触标尺1，并且在另一侧同样以点的形式接触支座2。通过这一措施保证，使得标尺1的平整度不会受到其它介质，例如粘合剂的不利影响。保持剂51、53的目的仅在于位置固定地固定球体3，并且产生和保持支座2和标尺1之间的保持力。0038通过球体形状和合适地选择涂层51和53的厚度保证，即使两个球体3彼此相撞也分别在它们之间出现自由空间4。保持剂51、53，也就是涂层材料为硬化，也为后来的老化有足够的容积，且对支座2和标尺1。

16、之间的间距没有影响。0039在球体3的二维设置中这些自由空间4彼此连接，并且因此形成通往外部的通道。通过这一措施可在标尺1整个表面上通过这些通道将空气均匀地向外排放到环境中。这保证了在安装时，还有在测量工作时标尺1具有良好的平整性。0040这些彼此相连接的自由空间4具有下述优点，即在将标尺1放置到球体3上时在说明书CN102095372ACN102095380A4/4页6中间空间中的空气可无强制力地放出。此外还存在将这些自由空间4用作用于标尺1的真空抽吸的通道的可能性。在这种情况中，将标尺1放置到球体3上，并且通过在自由空间3中形成低压而产生一种保持力，直到涂层材料完全硬化。也可将通往外部的自。

17、由空间4用于用介质冲洗球体3之间的中间空间，为的是例如有针对性地影响涂层材料，或者为了调节温度。不是设置低压也可以设置过压，或者输入溶解涂层材料的介质，以便能拆卸标尺1。0041上述对支座2、标尺1和测量刻度11的描述地适用于下述一些实施例，因此在所有实施例中这些部件使用相同的附图标记。0042在图4和图5中示出的第二实施例和第一实施例的区别仅在于，为了将球体3位置固定地固定在标尺1上以涂层52的形式将保持剂涂覆在标尺1的支承表面12上。0043在此，球体3在一侧分别点形地也在标尺1的支承表面12上接触标尺1，并且在放置标尺时穿过涂层52。球体3在另一侧也是点形地接触支座2。通过这一措施保证标。

18、尺1的平整度不受其它的介质，特别是涂层材料的不利影响。保持剂51、52的目的只是位置固定地固定球体3，并且在支座2和标尺1之间生成保持力，并且加以保持。0044通过球体形状和合适地选择涂层51、52的厚度保证即使两个球体3彼此相碰撞也分别在它们之间出现自由空间4。保持剂51、52，也就是涂层材料为硬化，并且也为日后的老化保留有足够的体积，且对支座2和标尺1之间的间距没有影响。0045在球体3的二维的设置中这些自由空间4彼此连接，并且因此形成通往外部的通道。通过这一措施在标尺1的整个平面上通过这些通道可将空气均匀地向外排放到环境中，这保证标尺1在安装时和测量运行期间具有良好的平整性。0046在图。

19、6和7中示出的第三实施例和第一实施例的区别在于，只有作为球体3的包皮起作用的涂层53用作保持剂用于将球体3位置固定地固定在支座2上以及将球体位置固定地固定在标尺1上。这种包皮可通过下述办法实现，即将这些球体3在一种保持剂，例如胶粘剂或者光致抗蚀剂中进行混合，这样，这些球体3就分布在其中，并且将这种混合物涂覆到支座2上。0047为了更方便的操作和为了使球体3能更好地分布在支座2上也可将这些球体固定在一个支座中，例如固定在一种薄膜中，其中，然后将这种预制的薄膜铺到支座2和/或标尺1上。0048在所有实施例中球体3和支座2之间，以及球体3和标尺1之间的位置固定的保持可通过以粘合剂、光刻剂、钎焊材料例如玻璃焊接、烧结层形式的胶粘剂，或者通过冷结合COLDBONDING得以实现。0049代替或附加于增量的测量刻度11也可以规定一种绝对的编码。说明书CN102095372ACN102095380A1/3页7图1图2说明书附图CN102095372ACN102095380A2/3页8图3图4图5说明书附图CN102095372ACN102095380A3/3页9图6图7说明书附图CN102095372A。