CN109708596A - 带有在支架处固定的码尺的组件 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，码尺(1)通过粘合点(4)的布置保持在支架(2)处。粘合点(4)中的每个由粘合物质(42)组成，在该粘合物质中混入有球状的间距保持件(41)。通过间距保持件(41)一方面直接地放置在支架(2)处且另一方面码尺(1)直接地放置在间距保持件(41)上，保证了码尺(1)在支架(2)上的平坦的放置。码尺(1)在支架(2)处的稳定的保持通过粘合物质(42)保证。

Description

带有在支架处固定的码尺的组件
技术领域
为了测量两个机器部件的相对位置，在机器部件中的一个处固定有码尺(Maßstab)且在可彼此运动的机器部件中的另一个处固定有采样单元(Abtasteinheit，有时也称为扫描单元)。在位置测量的情形中，码尺的测量刻度(Messteilung)由采样单元采样且生成与位置相关的采样信号。
背景技术
在文件US 2007/0281149 A1中描述了一种带有在支架处间隔开地布置的码尺的组件。码尺在支架处的固定在此借助于面型地分布的且彼此间隔开的粘合点实现。
作为该构造的缺点，在文件US 2007/0281149 A1本身中列举，即，通过粘合物质的收缩能够发生码尺的局部的弯曲，所述弯曲在利用该码尺进行位置测量时导致测量误差。
发明内容
本发明的任务在于，说明一种带有在支架处固定的码尺的组件，其中码尺在支架处尽可能不漂移地保持，从而利用该码尺使得带有高精确度的位置测量成为可能。
该任务通过在权利要求1中说明的组件解决。
本发明的有利的构造方案在从属的权利要求中说明。
码尺在测量操作中稳定地固定在支架处，这意味着在测量方向上以及垂直于测量刻度平面的较高的刚度。
本发明的实施例根据图纸更详细地阐释。
附图说明
其中：
图1以剖视图显示了带有支架和在该支架处固定的码尺的位置测量设备的示意性的构造；
图2显示了根据图1的视图II-II，且
图3显示了粘合点在支架上的二维的布置。
具体实施方式
根据图1到图3解释本发明的一实施例。示出的位置测量设备具有带有在支架2处固定的码尺1的组件，该码尺承载测量刻度11。测量刻度11在示例中为递增的刻度，该递增的刻度在位置测量的情形中在至少一个测量方向X上由采样单元3光电地采样以用于产生与位置相关的采样信号。测量刻度11能够为幅度栅格(Amplitudengitter)或相位栅格(Phasengitter)，其以已知的方式用于高精度的干涉的位置测量。通过测量刻度在X方向上和在Y方向上具有刻度结构，测量刻度11还能够构造用于二维的位置测量。码尺1为了位置测量以间距A保持在支架2处。支架2优选地由如下材料制成，该材料具有与码尺1相同的热膨胀系数。码尺1和支架2的在0°到50°的温度范围中的平均的热膨胀系数α在应用带有所谓的零膨胀的玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷(如ZERODUR、SITAL和ULE)的情形中优选地小于0.1×10- 6K-1，且在应用金属(如例如INVAR)的情形中小于1.5×10-6K-1。
码尺1在支架2处的固定通过面型地分布地且彼此间隔开地布置的粘合点4实现。
粘合点4分别由粘合物质42组成，在该粘合物质中包围且面型地分布有至少三个间距保持件41。这意味着，粘合点4的至少三个间距保持件41整体地在粘合点4的粘合物质42的容积中被包围或者被围住。
粘合点4的间距保持件41的质量份额为大约1到10%。质量份额给出混合部件间距保持件41的质量相对于粘合点4的总质量的相对的份额，其中总质量为包括粘合点4的所有的间距保持件41加上相应的粘合点4的粘合物质42的质量。
间距保持件41理想地正好具有相应于要求的间距A的高度。间距保持件41的尺度公差(Maßtoleranz)相比于名义尺度(Nennmaß)小10%，其中名义尺度为期望的间距A。
间距保持件41能够为不同的类型，其能够为构造在支架2中和/或在码尺1中的突出的结构或其能够为施覆到支架2上或到码尺1上的结构或施覆的单个元件。
如果间距保持件41为单个元件，则有利的是，其已经在施覆到支架2上或到码尺1上时结合在粘合物质42中。在支架2和码尺1的联结的情形中单个元件那么如此取向，使得在支架2和码尺1的联结的状态中单个元件一方面放置在支架2处且另一方面码尺1放置在单个元件上。
单个元件优选地为在粘合物质42中结合的球或柱且单个元件的材料优选地为玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷。
在随后详细地描述的实施例的情形中间距保持件41为球。
粘合点4中的每个包括以球的形状的至少三个间距保持件41，所述至少三个间距保持件嵌入在粘合物质42中且在粘合点4中面型地分布。理想地，粘合点4中的每个含有相同数量的间距保持件41。通过间距保持件一方面放置在支架2处且另一方面码尺1放置在间距保持件41上，码尺1通过球状的间距保持件41支撑。球状的间距保持件41一方面在码尺1的下侧(即放置面)上分别点状地接触码尺1且另一方面球状的间距保持件41在支架2的与码尺1相对而置的上侧上同样点状地接触支架2。由此保证了，码尺1的平坦度没有通过其它的器件被不利地影响。粘合物质42具有如下目标，即将多个间距保持件41位置固定地紧固在相应的粘合点4的容积之内且生成和维持在支架2和码尺1之间的保持力。
间距保持件41由如下材料组成，该材料尽可能在没有变形的情况下承受住出现的压力。合适的材料例如为玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷。例如硅酸硼玻璃是经受考验的。以有利的方式间距保持件41由这样的材料组成，该材料具有与码尺1相同的或至少相似的膨胀系数。
粘合点4以相互的中间间距d布置，该中间间距小于码尺1的厚度B的五倍。此外有利的是，粘合点4的直径D分别小于码尺1的厚度B。所述条件在粘合点4的二维的分布的每个部位处、至少但是在测量范围之内被满足。测量范围通过测量刻度11的范围限定，该范围被用于高精度的位置测量。码尺1的厚度B为在测量刻度平面E(测量刻度11位于该测量刻度平面中)和放置面(利用该放置面码尺1支撑在间距保持件41上)之间的间距。
如在图1的横截面中可见的那样，特别有利的是，二维分布地布置的粘合点4直接地与码尺1的限定测量范围的测量刻度11相对而置地布置。
粘合点4的二维的布置以有利的方式如此实现，使得在所述粘合点之间产生自由空间，所述自由空间彼此处于连接中且因此形成向外起引导作用的通道。对此，粘合点4以相互的中间间距d布置，该中间间距大于粘合点直径D。通过所述措施，空气能够在码尺1的整个的面上经由通道均匀地向外给出到周围环境中，这在装配时且同样在测量操作期间确保码尺1的良好的平坦度。
粘合点4的彼此间隔开的布置此外具有如下优点，即在没有影响在支架2和码尺1之间的间距A的情况下，对于粘合物质42的硬化且同样对于粘合物质42的之后的老化容积足够地供使用。
针对码尺1的厚度B的典型的值位于0.5mm到15mm。
球状的间距保持件41或同样柱状的间距保持件具有相应于在支架2和码尺1之间的间距A的直径。对于间距A和因此间距保持件41的直径的典型的大小位于5μm和250μm之间。
特别有利的是，粘合点4分别具有圆形的外部轮廓且构造成带有相同的直径D。粘合点4的直径D优选地小于码尺1的厚度B。
针对粘合点4的直径D的典型的值位于1mm到3mm的范围中。
针对粘合点4的中间间距d的典型的值位于8mm的范围中。
在图2和图3中示出了粘合点4的特别地有利的布置。粘合点在此布置在规则的网栅中，在该网栅的情形中所有彼此相邻的粘合点4的相互的中间间距d为相同的。这就是说，分别三个二维地彼此并排布置的粘合点4的中间间距d撑开等边的三角，从其中一个等边的三角在图2和图3中画入。由粘合点4的该二维对称的分布还产生机械的应力的对称的且因此特别有利的分布。粘合点4的外部轮廓在此理想地为圆形。
该规则的网栅或者面图案(Flächenmuster)通过粘合点4的相同地间隔开的彼此排列(Aneinanderreihung)以多行的方式实现，其中两个相继的行的第二行的粘合点4相对于第一行的粘合点4在行方向上以一半的中间间距d错位地布置。
通过所述措施在处于平行于测量刻度11的平面E的平面中如此得出粘合点4的分布，使得围绕粘合点4布置的六个位于最近的粘合点4一方面具有相对于位于中心的粘合点4相同的中间间距d且另一方面所述六个粘合点4的中心的连接形成等边的六角，在该等边的六角的情形中所有六个侧具有长度d。
用于创造粘合点4的方法包括如下方法步骤：
1. 将间距保持件41(在示例中单个元件，尤其以球的形状)混入到粘合物质42中，其中单个元件应该在混合物中尽可能地均匀地分布。
2. 将离散的粘合滴(含有粘合物质42和混入的单个元件)的规则的图案施覆到支架2上或码尺1上。为了实现对于所有粘合点4的尽可能相同的特性，应该注意的是，对于所有粘合滴的混合物的待施覆的量尽可能为恒定的。
3. 将支架2和码尺1联结直到单个元件通过在此产生的面压(Flächendruck)实现间距保持件41的功能。在此得出粘合点4的圆形且取决于粘合物质42的量和间距保持件41的直径还产生粘合点4的期望的直径D。
4. 光硬化地(UV光)和/或热硬化地硬化粘合物质42。
图3利用假设d=8mm和大约10cm×10cm的支架2的尺寸示例性地示出了粘合点4在整个支架2上的规则的面型的分布。
代替或附加于递增的测量刻度11还能够在码尺1上设置有绝对的编码(Codierung)。
通过根据本发明的措施保证了，所有的拉应力和压应力(所述拉应力和压应力通过码尺1的固定带入)在测量刻度平面E中不作用为长度误差(Längenfehler)。利用根据本发明设计的布置可实现无变形的测量刻度平面E，该无变形的测量刻度平面使得准确的位置测量成为可能。通过直接地与测量刻度11相对而置的支撑，码尺1在测量操作中稳定地固定在支架2处，这意味着在测量方向X上以及垂直于测量刻度平面E的较高的刚度。

Claims (14)

1.一种带有在支架(2)处间隔开地布置的码尺(1)的组件，其中所述码尺(1)具有测量刻度(11)且通过面型地分布地且彼此间隔开地布置的粘合点(4)固定在所述支架(2)处，
其特征在于，
所述粘合点(4)分别包括至少三个在粘合物质(42)中包围的间距保持件(41)。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述粘合点(4)以相同的相互的中间间距(d)如此布置，使得分别三个彼此并排布置的粘合点(4)的所述中间间距(d)撑开等边的三角。
3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，粘合点(4)的所述间距保持件(41)的质量份额为1到10%。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述粘合点(4)分别构造为圆形的。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所有粘合点(4)具有相同的直径(D)且所述粘合点(4)的所述直径(D)小于所述码尺(1)的厚度(B)。
6.根据权利要求4或5所述的组件，其特征在于，所述粘合点(4)的所述直径(D)为1mm到3mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述粘合点(4)以相互的中间间距(d)布置，该中间间距小于所述码尺(1)的所述厚度(B)的五倍。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述粘合点(4)与所述码尺(1)的限定测量范围的所述测量刻度(11)相对而置地布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述粘合点(4)如此彼此间隔开地布置，使得所述粘合点具有相互的自由空间，所述自由空间形成向外起引导作用的通道。
10.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，支架(2)和码尺(1)的材料具有相同的热膨胀系数。
11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述支架(2)和所述码尺(1)的所述热膨胀系数小于1.5×10-6K-1、优选地小于0.1×10-6K-1。
12.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述间距保持件(41)为在粘合物质(42)中结合的单个元件且所述单个元件一方面放置在所述支架(2)处且另一方面所述码尺(1)放置在所述单个元件上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述单个元件的所述材料为玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的组件，其特征在于，所述单个元件为球。
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