DE19505212A1 - Traversiereinrichtung für Meßkopfpaar - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fah­ ren von Schlittenkörpern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Verfahreinrichtungen zum insbesondere linearen Transport von Schlittenkörpern sind bekannt. Bei der Verwendung von mehreren, insbesondere paral­ lel zueinander bewegten Schlittenkörpern ist es üblich, diese durch eine gemeinsame Antriebsvor­ richtung zu bewegen. Dabei werden mittels geeig­ neter gleichartiger Antriebselemente die einzel­ nen Schlittenkörper mechanisch über Antriebsüber­ tragungsvorrichtungen an einen Motor angekoppelt. Diese Kopplung gewährleistet, daß die Bewegungen der Schlittenkörper weitestgehend synchron zuein­ ander erfolgen. Entscheidend für die Synchronizi­ tät ist es, daß das Kopplungsspiel der beweglich miteinander verbundenen Übertragungselemente ge­ nügend klein ist, um das sich ergebende Ge­ samt spiel der einzelnen Antriebswege möglichst klein zu halten. Unter Einsatz wirtschaftlich vertretbarer Fertigungstechniken, sind jedoch nicht beliebig kleine Kopplungsspieltoleranzen erzielbar, so daß als Nachteil der bekannten Ver­ fahrensvorrichtungen die gewünschte Synchronizi­ tät in dem Bewegungsablauf zweier simultan beweg­ ter Schlittenkörper nicht oder nur einschränkend erzielbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verfahrvorrichtung, insbesondere für Schlitten­ körper zu schaffen, die die vorgenannten Nachtei­ le vermeidet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine gat­ tungsgemäße Schlittenverfahrvorrichtung gelöst, bei welcher die, die Antriebsbewegung von der Antriebs­ vorrichtung auf die Schlittenkörper und funktions­ gleich eingesetzten Antriebselemente jeweils minde­ stens paarweise aus demselben, vorzugsweise ein­ stückigen Fertigungsteil hergestellt werden. Die derartig hergestellten Antriebsübertragungselemente weisen erfindungsgemäß nicht nur dieselben äußeren Abmessungen auf, sondern besitzen auch identische Fertigungstoleranzen. Werden derartig hergestellte Antriebsübertragungselemente jeweils paarweise in einer Bewegungsübertragungskette eingesetzt, so wir­ ken sich fertigungsbedingte Toleranzen absolut in die gleiche Bewegungsrichtung aus, und da keine re­ lativen Toleranzunterschiede zwischen den funktions­ gleichen Antriebselementen vorhanden sind, erfolgt die Bewegung der einzelnen Antriebselemente und schließlich der Vortrieb der Schlittenkörper syn­ chron.

Vorteilhaft erweist sich die Erfindung bei der Verwendung eines Schlittenkörperpaars, das eine Sender- bzw. Empfangsvorrichtung bewegt. Dabei werden der Sender und der Empfänger synchron zu einander in einem definierten Abstand zueinander vorzugsweise gleichförmig bewegt, wobei zwischen dem Sender und dem Empfänger eine sich über den gesamten Verfahrweg der Schlittenkörper er­ streckende Meßprobe befindet. Das von dem Sender abgegebene Signal wird entsprechend der ortsab­ hängigen (lokalen) Beschaffenheit der Meßprobe verändert und das derartig modifizierte Signal vom Empfänger registriert. Mittels einer dem Emp­ fänger nachgeschalteten Auswertevorrichtung kann dann die registrierte Signalveränderung bei be­ kannter Schlittenkörperposition einem Ort auf der Meßprobe zugeordnet werden. Wird die Meßprobe quer zur Fahrtrichtung der Schlittenkörper zwi­ schen dem Sender und dem Empfänger durchgeführt, so kann die gesamte Fläche der Meßprobe durch das Signal abgerastert werden und 2-dimensional orts­ abhängig analysiert werden.

Wird als Meßprobe eine lichttransparente Folie eingesetzt, welche partiell lichtundurchlässige Bereiche aufweist, und als Sender eine Licht­ quelle, so ist mittels des lichtempfindlichen Sensors, zum Beispiel eines lichtempfindlichen Fotowiderstandes die Ausdehnung der Flächenstruk­ tur und Lage der nicht transparenten, be­ schichteten Bereiche ermittelbar. Von Vorteil ist es, als Lichtquelle eine Laserlicht emittierende Lichtquelle einzusetzen, da hierdurch eine hohe Ortsauflösung bei der Abrasterung der Meßprobe erzielbar ist, da der Laserstrahl auch bei ausrei­ chender Intensität auf kleine Durchmesser kolli­ mierbar ist und entsprechend kleine Flächenberei­ che der Meßprobe abtasten kann.

Wie in Anspruch 4 angegeben, hat es sich als vor­ teilhaft erwiesen, die einzelnen Schlittenkörper jeweils mittels eines mit den Schlittenkörpern fest verbundenen und jeweils zwischen zwei Zahn­ riemenrädern eingespannten und über eine An­ triebsachse vortreibbaren Zahnriemens zu bewegen. Wie der Zahnriemen, so sind auch die Zahnriemen­ räder und die Drehachsen jeweils paarweise aus einstückigen Vorfertigteilen hergestellt. Eine derartige Verfahrvorrichtung ist vorteilhaft zum Beispiel für die im Nachgang zu einem vakuumge­ stützten Bedampfungsprozeß auf einer Folie aufge­ dampften Aluminiumfilm durchgeführte Schicht­ dickenkontrolle einzusetzen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1a eine erfindungsgemäße Verfahrvor­ richtung in der Aufsicht und

Fig. 1b eine Schnittansicht der in Fig. 1a gezeigten Verfahrvorrichtung entlang der Schnittlinie A-A′.

Die in Fig. 1a dargestellte Verfahrvorrichtung 2 besteht im wesentlichen aus zwei zueinander pa­ rallel verlaufenden Führungsschienen 6a, 6b, die in einem Abstand d zueinander angeordnet sind. Die Führungsschienen 6a und 6b sind an in Fig. 1a nicht dargestellten Haltevorrichtungen raum­ fest gehaltert. Auf den Führungsschienen 6a und 6b sind jeweils Schlittenkörper 4a, 4b über die gesamte Länge der Führungsschienen 6a bzw. 6b auf diesen verfahrbar gelagert. Der Vorschub der bei­ den Schlittenkörper 4a und 4b erfolgt jeweils mittels zwischen zwei Zahnriemenrädern (8a, 8d und 8b, 8c) gespannten Zahnriemen 12a, bzw. 12b, die ihrerseits fest mit dem Schlittenkörper 4a, bzw. 4b verbunden sind. Die Zahnriemenräder 8a, 8b ei­ nerseits sowie 8c und 8d andererseits sind dreh­ bar auf der Achse 20 bzw. der Antriebsachse 18 angeordnet. Die Achsen 18 und 20 sind in den Achsaufnahmen 22a bzw. 22b gelagert. Die An­ triebsachse 18 wird mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Antriebseinrichtung vorge­ trieben und überträgt die Rotationsbewegung auf die im wesentlichen parallel zueinander laufenden Zahnriemen 12a und 12b simultan, wodurch die mit den Zahnriemen 12a, 12b verbundenen Schlittenkör­ per 4a, 4b auf den Führungsschienen 6a, 6b ver­ fahren werden.

An dem Schlittenkörper 4a ist ein Senderelement 15 und an dem Schlittenkörper 4b ein dem Sender­ element gegenüberliegend angeordnetes Sensorele­ ment 14 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel ist das Senderelement 15 als Laserlicht emittierende Lichtquelle 15 ausgebildet und das Empfängerelement 14 als lichtsensitiver Detektor. Zwischen den Führungsschienen 6a und 6b und den Zahnriemenrädern 8a, 8b einerseits und 8c, 8d an­ dererseits wird als Meßprobe 10 eine zum Beispiel mittels eines vakuumgestützten Bedampfungsverfah­ rens metallbeschichtete Folie zwischen den Schlittenkörpern 4a und 4b quer zur Verfahrrich­ tung der Schlittenkörper 4a und 4b frei entlang­ geführt. Der aus dem Senderelement 15 austretende Laserlichtstrahl trifft zunächst im wesentlichen senkrecht auf die Folie 10 und kann diese in Ab­ hängigkeit vom Vorhandensein einer lichtundurch­ lässigen Schicht, insbesondere einer Metall­ schicht durchsetzen und auf das Empfängerelement 14 mit einem durch die Einwirkung der Folie modi­ fizierten entsprechenden Signal einwirken. Bei gleichzeitigem Vorschub der mit einer Aluminium­ schicht bedampften Folie 10 und der Verfahrbewe­ gung der Schlittenkörper 4a und 4b ist damit die gesamte Folienoberfläche 10 abrastbar. Das vom Sensorelement 14 detektierte Signal läßt sich mittels einer nachgeschalteten und in den Figuren nicht dargestellten Auswertevorrichtung, zum Bei­ spiel einer Auswerteelektronik analysieren, um derartig die Schichtbeschaffenheit und Struktur der aufgedampften Metallschicht zu untersuchen.

Erfindungsgemäß sind sowohl die Zahnriemen 12a und 12b wie die Antriebselemente 8b und 8c einer­ seits und 8a und 8d andererseits paarweise aus demselben Fertigungsteil hergestellt. So sind die Zahnriemenräder 8a, 8b, 8c, 8d aus demselben Zahn­ riemenvorfertigungsteil, das in vier Zahnriemen geschnitten wird, angefertigt. Weiterhin sind die Zahnriemen 12a und 12b durch Teilen eines Vorfer­ tigungszahnriemens in Umlaufrichtung gefertigt. Die Achsen 18 und 20 sind durch Teilung des sel­ ben Achsenkörpers hergestellt. Mit dem in den Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel werden Ortsauflösungen auf der Meßprobe 10 von kleiner als 0,2 mm bei einem Verfahrweg der Schlittenkörper 4a und 4b von ca. 1000 mm er­ zielt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Verfahren, insbesondere zum gleichgerichteten Verfahren mindestens zwei­ er, mittels mechanisch gekoppelter An­ triebselemente (8a, 8b, 8c, 8d, 12a, 12b, 18, 20) von einer Antriebseinrichtung bewegter Schlittenkörper (4a, 4b), dadurch gekennzeich­ net, daß die jeweils zum Antrieb der einzel­ nen Schlittenkörper (4a, 4b) vorgesehenen funktionsgleichen Antriebselemente (8a, 8b, 8c, 8d, 12a, 12b, 18, 20) mindestens paar­ weise aus einem einzigen, vorzugsweise ein­ stückigen Fertigungsteil hergestellt sind, wodurch die funktionsgleich eingesetzten An­ triebselemente (8a, 8b, 8c, 8d, 12a, 12b, 18, 20) insbesondere in ihren Abmessungen ferti­ gungsidentisch herstellbar sind, und wodurch die Bewegungsübertragung von einer An­ triebseinrichtung auf die Schlittenkörper (4a, 4b) mit identischem Bewegungsspiel er­ folgt, so daß die Schlittenkörper (4a, 4b) mit einer vorbestimmten maximalen Relativbewegung zueinander verfahrbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - mindestens zwei zueinander parallel ange­ ordnete Führungsschienen (6a, 6b),
• - mindestens zwei, jeweils auf den Füh­ rungsschienen (6a, 6b) fahrbar gelagerten Schlittenkörpern (4a, 4b),
• - mindestens zwei, jeweils im endseitigen Bereich der Führungsschienen (6a, 6b) in Achsaufnahmen (22a, 22b) gelagerten Achsen (18, 20), wobei eine der Achsen (18) als Antriebsachse (18) von einer mit dieser verbundenen Antriebseinrichtung antreib­ bar ist,jeweils zwei abständig zueinander auf den Achsen (18, 20) angeordneten Transmissionsführungselemente, vorzugs­ weise Zahnriemenräder (8a, 8b, 8c, 8d), und mindestens zwei Transmissionsbänder, vor­ zugsweise Zahnriemen (12a, 12b), wobei die Zahnriemen (12a, 12b) einerseits auf den auf der Antriebsachse (18) angeordneten Transmissionsführungselementen (8c, 8d) und andererseits auf den als Umlenkrollen wirkenden Transmissionsführungselementen (8a, 8b) lagern, vorzugsweise gespannt sind, und wobei die Zahnriemen (12a, 12b) jeweils fest mit einem der Schlittenkör­ per (4a, 4b) verbunden sind, wodurch die Schlittenkörper (4a, 4b) auf den Führungs­ schienen (6a, 6b) bei Rotation der An­ triebsachse (18) gemeinsam, vorzugsweise richtungsgleich verfahrbar sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (4a, 4b) jeweils ein Senderelement (15) und/oder jeweils ein Sensorelement (14) aufweisen, wobei die von dem Senderele­ ment (15) emittierten und auf das Sensorele­ ment (14) gerichteten Signale in Abhängigkeit von der Verfahrposition der Schlitten (4a, 4b) einerseits und einer das Signal in seiner Wirkung auf das Sensorelement (14) verändern­ den, zwischen den Schlitten (4a, 4b) vorzugs­ weise quer zur Verfahrrichtung der Schlitten (4a, 4b) angeordneten Meßprobe veränderbar ist, so daß die quer zur Fahrrichtung und zwischen den Schlittenkörpern (4a, 4b) hin­ durchgeführte Meßprobe (10) mit dem vom Sen­ derelement (15) emittierten Signal flächig abrastbar ist, wodurch die signalverändernde Beschaffenheit der Meßprobe (10) über die ge­ samte Meßprobenfläche meßbar ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (15) ein lichtemittierendes Senderelement (15) und das Sensorelement (14) ein lichtempfindlicher Detektor ist, und daß die Meßprobe (10) eine teil- oder ganzflächig beschichtete, vorzugsweise metallbeschichte­ te, lichttransparente Folie (10) ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendervorrichtung (15) eine laserlichtemit­ tierende Lichtquelle ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Transmissionsführungselement (8a, 8b, 8c, 8d) jeweils als Zahnriemenrad (8a, 8b, 8c, 8d) und das Transmissionselement (12a, 12b) als Zahn­ riemen ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (10) in einem vakuumgestützten Be­ schichtungsprozeß, vorzugsweise in einem Be­ dampfungsprozeß mit mindestens einer Metall­ schicht, vorzugsweise einer Aluminiumschicht bedampft ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die auf die Folie (10) aufge­ brachte, vorzugsweise aufgedampfte Metall­ schicht, eine in Abhängigkeit vom Beschich­ tungsort auf der Folienfläche unterschiedli­ che Schichtdicke aufweist, wobei die Schicht­ dickenunterschiede zu Signalunterschieden des die Folie (10) durchsetzenden Signals führen.