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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung oder maschinellen
Bearbeitung eines Objekts, wobei die Vorrichtung mit einer Verschiebungsstufe
für die
Schubverschiebung in zumindest eine Koordinatenrichtung eines Teil
der Vorrichtung ausgestattet ist, die man in Bezug auf einen Rahmen
der Vorrichtung verschiebt, und die Verschiebungsstufe enthält:
- – Zwei
tragende keilförmige
Verschiebungsführungen,
gelagert an einer Aufnahmefläche
der Vorrichtung, die jeweils mit einer Keilfläche ausgestattet sind, wobei
die besagten Führungen derart
zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, dass ihre Keilflächen gegenüber liegen,
- – ein
Verschiebungselement, welches mit dem zu verschiebenden Teil der
Vorrichtung verbunden ist und mit zwei Keilseiten ausgestattet ist,
die mit den Keilseiten der Verschiebungsführungen zusammenarbeiten, wobei
das Verschiebungselement als Ergebnis der besagten Zusammenarbeit von
den Keilseiten der Verschiebungsführungen getragen wird, und
- – die
Vorrichtung auch mit Antriebsmitteln für die derartige Verschiebung
der zwei Verschiebungsführungen
ausgestattet ist, dass die Distanz zwischen ihren Keilseiten variiert,
während
die Ausrichtung der besagten Keilseiten in gegenseitigem Bezug gleich
bleibt.
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Eine
Vorrichtung dieser Art kann beispielsweise in Bauteilmontiermaschinen,
in Waferschrittverfahren für
die Herstellung integrierter Schaltungen, in Druckern oder in Koordinatenmessmaschinen für die Bestimmung
der Gestalt eines zu messenden Objekts verwendet werden. Der Teil
der Vorrichtung, der in Bezug auf einen Rahmen der Vorrichtung zu verschieben
ist, ist generell ein Objektträger
für ein mittels
der Vorrichtung maschinell zu bearbeitendes oder zu messendes Objekt.
Allerdings ist es alternativ für
dieses Objekt auch möglich,
in Bezug auf die Vorrichtung während
der Messungs- oder maschinellen Bearbeitungsoperation eine feste
Position einzunehmen; in diesem Fall ist der zu verschiebende Teil der
Vorrichtung ein Messsample oder ein maschinell zu bearbeitendes
Werkzeug wie beispielsweise ein Schneidewerkzeug.
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Eine
Verschiebungsstufe zur Verwendung in einer Vorrichtung dieser Art
ist bekannt aus dem „Motion
Control 1997 Product Catalog",
herausgegeben von der „Micro-Controle, Member
of the Newport Group".
Die in dem zitierten Dokument, insbesondere auf den Seiten 2 bis
38, beschriebenen Verschiebungsstufen werden darin als „UZM Series
Motorized Vertical Translation Stages" bezeichnet. Die zwei Keilseiten der
zwei tragenden Verschiebungsführungen
bilden in dieser bekannten Verschiebungsstufe zusammen einen Durchgang
mit einem V-förmigen Querschnitt.
Das Verschiebungselement ist in dem besagten Durchgang angeordnet,
wobei die Keilseiten des Verschiebungselements an den Keilseiten der
Verschiebungsführungen
gelagert sind. Das Verschiebungselement wird somit von den Keilseiten
der Verschiebungsführungen
getragen. Um das Verschiebungselement in dieser bekannten Verschiebungsstufe
in eine Koordinatenrichtung (beispielsweise in vertikale Richtung)
zu verschieben werden die Verschiebungsführungen in gegenseitigem Bezug
mittels Antriebsmitteln in der Form einer Führungsschraube in horizontaler
Richtung verschoben. Weil die the Verschiebung der zwei Verschiebungsführungen
derart ist, dass die Distanz zwischen ihren Keilseiten variiert,
wobei die Ausrichtung dieser Keilseiten in gegenseitigem Bezug gleich
bleibt, wird der V-förmige Durchgang
weiter oder enger, ohne dass dabei die Ausrichtung des Durchgangs
geändert wird.
In einer Art, um das Verschiebungselement daran zu hindern, selbst
einer unerwünschten
Verschiebung in eine Richtung transversal zur gewünschten Richtung
unterworfen zu werden, müsste
eine Verschiebungsführung
Gegenstand einer Verschiebung sein, die identisch, aber entgegengesetzt
zu der der anderen Verschiebungsführung ist. Eine weitere Art ist
die Führung
der durch die Verschiebungsführungen
und das Verschiebungselement gebildeten Anordnung in einem Gehäuse.
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Im
technischen Bereich bezüglich
einer Vorrichtung zur Messung oder maschinellen Bearbeitung eines
Objekts, und insbesondere einer Vorrichtung dieser Art zur Präzisionsverschiebung,
besteht oft eine Erfordernis für
eine kontrollierte Verschiebung in mehr als eine Koordinatenrichtung.
Wenn die bekannte Verschiebungsstufe verwendet wird, kann der gewünschte Effekt
erreicht werden, indem man eine Vielzahl von Stufen derart stapelt,
dass jede Stufe des Stapels eine Verschiebung in eine respektive zu
den anderen zweien transversale Koordinatenrichtung bewerkstelligt.
Somit kann eine x- Verschiebung,
eine y-Verschiebung und eine z-Verschiebung erhalten werden, indem
drei Stufen verwendet werden, was es ermöglicht, jeder der drei Verschiebungen
eine individuelle Größe, also
unabhängig
von der Größe der anderen
Verschiebungen, zuzuteilen.
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Allerdings
führt die
besagte Stapelung der Verschiebungsstufen zu einer Bauweise, in
der die positionsbedingte Ungewißheit eines Teils der von einem
derartigen Stapel getragenen Vorrichtung erhöht wird. Eine derartige positionsbedingte
Ungewißheit
wird inter alia verursacht durch eine Akkumulation positionsbedingter
Ungewißheiten,
die durch die nicht unendliche Starrheit jeder der Verschiebungsstufen
des Stapels und eine Akkumulation der geometrischen Abweichungen
der Bauteile in den Verschiebungsstufen bedingt sind. Außerdem sind
die Dimensionen eines derartigen Stapels vergleichsweise groß und es
ist zusätzlich
notwendig, Antriebsmittel wie Motoren zu verschieben, womit aufgrund
der Kabelversorgung und der zusätzlich
zu verschiebenden Masse Kräfte
entstehen.
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Ein
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung der
dargelegten Art, wobei die Kumulation von positionsbedingten Ungewißheiten
aufgrund von nicht unendlichen Starrheiten stark reduziert wird
und eine vergleichsweise kompakte Bauweise möglich ist.
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Für diesen
Zweck ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Kontrollmitteln für die Kontrolle
der Antriebsmittel ausgestattet ist und dass die Antriebsmittel
und die Kontrollemittel für
eine zueinander unabhängige
Verschiebung der zwei Verschiebungsführungen angeordnet sind. Da
die Verschiebungsführungen
unabhängig
verschiebbar sind kann hierzu wie in der bekannten Verschiebungsstufe
eine zueinander identische aber entgegengesetzt gelegene Verschiebung zugeteilt
werden. Demnach wird der V-förmige Durchgang
durch das weiter oder enger werdende Verschiebungselement gebildet,
wobei allerdings das Zentrum des Durchgangs nicht verschoben wird. Demnach
verschiebt sich das in dem Durchgang verbleibende Verschiebungselement
auf bekannte Art und Weise, also rechtwinklig zu der Verschiebungsrichtung
der Verschiebungsführungen,
beispielsweise in die z-Richtung. Allerdings ist es unter Verwendung
der unabhängigen
Bewegung gemäß der Erfindung
auch möglich,
den Verschiebungsführungen eine
zueinander ungleiche und entgegengesetzt gelegene Verschiebung zuzuteilen.
Beispielsweise kann den Führungen
dieselbe Verschiebung in dieselben Richtung zugeteilt werden; in
diesem Fall bewegt sich das Verschiebungselement in eine zur vorherigen
Richtung rechtwinklige Richtung, beispielsweise in die x-Richtung.
Unter Verwendung einer arbiträr
gewählten
Kombination von Verschiebungen der Verschiebungsführungen
kann somit jede beliebige gewünschte
Verschiebung in der z-Richtung und auch in der x-Richtung erhalten
werden, ohne Stapelung der Verschiebungsführungen und folglich ohne die
einhergehende Akkumulation von positionsbedingten Ungewißheiten.
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In
einer vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung sind an den Keilseiten des Verschiebungselements die
Keilseiten der Verschiebungsführungen mit
Flüssiglagern
gelagert. Lagerungen dieser Art, hauptsächlich als Luftlager gebaut,
sind generell bekannt. Es ist eine bekannte Eigenschaft derartiger Lagerungen,
dass ihre Lagerstarrheit sehr hoch gemacht werden kann. Eine weitere
bekannte Eigenschaft ist, dass sie nur geringfügige Dreh- und/oder Versetzungsfehlbewegungen
aufweisen. Ihre Verwendung in einer Präzisionsvorrichtung gemäß der Erfindung
bietet den Vorteil, dass die positionsbedingte Ungewißheit des
zu verschiebenden Teils der Vorrichtung von der nicht unendlichen
Starrheit der Lagerung des Verschiebungselements an den Verschiebungsführungen
beträchtlich
reduziert werden kann und dass bei der Führung der Bewegung nur geringfügige Fehler
auftreten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind die Verschiebungsführungen an der Aufnahmefläche der
Vorrichtung mit Flüssiglagern
gelagert. Dies bietet erneut den Vorteil, dass die positionsbedingte
Ungewißheit
des zu verschiebenden Teils der Vorrichtung durch die nicht unendliche
Starrheit der Lagerung der Verschiebungsführungen an der Aufnahmefläche der
Vorrichtung beträchtlich
reduziert werden kann und dass nur geringfügige Fehler bei der Führung der
Bewegung auftreten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind die Verschiebungsführungen über die Aufnahmefläche der
Vorrichtung entlang linearer Führungen,
die an der Aufnahmefläche
vorgesehen sind, verschiebbar, wobei die Verschiebungsführungen
an den linearen Führungen
mit Flüssiglagern
gelagert sind. Dies bietet erneut den Vorteil, dass die positionsbedingte
Ungewißheit
des zu verschiebenden Teils der Vorrichtung durch die nicht unendliche
Starrheit der Lagerung der Verschiebungsführungen an den linearen Führungen
beträchtlich
reduziert werden kann und dass nur geringfügige Fehler bei der Führung der
Bewegung auftreten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das Verschiebungselement in Bezug auf die Verschiebungsführungen
in die Richtung der Schnittstellenline seiner Keilseiten verschiebbar,
wobei die Vorrichtung mit einem Antriebselement in Verbindung mit
dem Verschiebungselement ausgestattet ist, um die besagte Verschiebung
anzutreiben, und die Verbindung zwischen dem Verschiebungselement
und dem Antriebselement über
ein Flüssiglager
erhalten wird. Die besagte Verschiebbarkeit des Verschiebungselements
in die Richtung der Schnitstellenline kann direkt mit dem Flüssiglager
zwischen den Keilseiten des Verschiebungselements und den Verschiebungsführungen
erreicht werden. Diese liegt daran, dass eine Lagerung dieser Art
eine gegenseitige Verschiebung der zwei Seiten in zwei zueinander rechtwinklige
Richtungen ermöglicht.
Im Falle einer festen Verbindung des Antriebselements mit dem Verschiebungselement
müsste
sich das Antriebselement für
den Antrieb des Verschiebungselements in Richtungen transversal
zu seiner Antriebsrichtung bewegen, womit unerwünschte Kräfte zwischen den zwei Bauteile
entstehen würden.
Mit der Verwendung eines Flüssiglagers
zwischen den zwei Bauteile wird erreicht, dass das Antriebselement
eine Kraft ausschließlich
in die Richtung der besagte Schnittstellenline ohne Berücksichtigung
der lateralen Position des Verschiebungselement ausüben kann.
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Der
zu verschiebende Teil der Vorrichtung ist in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung mit mindestens einer Spiegelfläche ausgestattet, wobei die
Verschiebung in zumindest eine Koordinatenrichtung mittels einem
Laserdistanzsensor gemessen wird, welcher die besagte Spiegelfläche aufweist.
Für die
Präzision
der Bestimmung der Position des zu messenden oder maschinell zu
bearbeitenden Objekts ist es wichtig, Quellen positionsbedingter
Ungewißheit
soweit möglich
zu vermeiden. Dies bedeutet, dass es vorteilhaft ist, die Position
des zu verschiebenden Teils der Vorrichtung selbst zu bestimmen, anstatt
beispielsweise die der Verschiebungsführungen. Deshalb ist der Spiegel
als Teil des Laserdistanzsensors an dem zu verschiebenden Teil der
Vorrichtung selbst vorgesehen. Wenn eine Präzisionsvorrichtung verwendet
wird, ist nicht nur die erforderliche Präzision von Bedeutung, sondern
auch die größten Dimensionen
des zu messenden Objekts und somit der Messbereich der Vorrichtung.
Entsprechend der Erfindung eignet sich ein Messbereich von 100 mm
sehr gut. Für
eine geeignete Messung der positionsbedingten Präzision, die im Falle eines
solchen Messbereichs (also unter Vermeidung der Einführung von
substanziell zusätzlichen
Ungewißheiten durch
die Messung selbst) von dem zu verschiebenden Teil der Vorrichtung
erreicht werden muss, wird ein Laserdistanzsensor für die Bestimmung
der Verschiebung gewählt.
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Die
Erfindung wird hiernach im Detail in Bezug auf die Figuren beschrieben,
wobei entsprechende Elemente mit entsprechenden Verweiszahlen bezeichnet
sind. Wobei:
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1 in
Diagrammform das Prinzip einer Verschiebungsstufe gemäß dem Stand
der Technik veranschaulicht;
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2a in
Diagrammform die Bauweise einer Vorrichtung zur Messung oder maschinellen
Bearbeitung gemäß der Erfindung
zeigt;
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2b ein
Seitenaufriss einer keilförmigen Verschiebungsführung mit
ihrer linearen Führung
gemäß der Erfindung
ist;
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2c ein
Grundriss einer keilförmigen
Verschiebungsführung
gemäß der Erfindung
ist;
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2d eine
perspektivische Ansicht des Verschiebungselements gemäß der Erfindung
ist;
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2e eine
diagrammatische Darstellung der Flüssiglager für den y-Antrieb ist;
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3a eine
erste perspektivische Ansicht der der Erfindung entsprechenden Vorrichtung
ist; und
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3b eine
zweite perspektivische Ansicht der der Erfindung entsprechenden
Vorrichtung ist.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zur Messung oder maschinellen Bearbeitung eines
Objekts wie nach dem Stand der Technik generell bekannt. Die Vorrichtung
enthält
einen Rahmen 2 in der Form einer Grundplatte. Es wird vorausgesetzt,
dass die in 1 gezeigte Vorrichtung zur Messung
eines Objekts angeordnet ist. Das zu messende Objekt kann auf der
Grundplatte 2 positioniert werden, wobei die Form und/oder
die Dimension des Objekts durch ein Scanning mittels einem Messsample 4 bestimmt wird.
Allgemein gesagt kann das Objekt in Bezug auf das Messsample verschoben
werden, das in Bezug auf die Vorrichtung fest angeordnet ist, oder
das Messsample kann in Bezug auf das Objekt verschoben werden, das
in Bezug auf die Vorrichtung fest angeordnet ist. 1 bezieht
sich auf die letzte Situation. Deshalb ist der zu verschiebende
Teil der Vorrichtung in Bezug auf den Rahmen 2 der Vorrichtung
in diesem Fall das Messsample 4. Das Messsample ist in
drei zueinander rechtwinklige Koordinatenrichtungen x, y und z verschiebbar,
wobei die besagte Verschiebungen von einer Anordnung von drei zueinander
unabhängigen
Verschiebungsstufen 6, 8 und 10 für eine Verschiebung
in die x-Richtung, die y Richtung und die z-Richtung durchgeführt werden.
Um die Position des Messsamples zu bestimmen werden drei optische
Maßstäbe 14, 16 und 18 für respektive die
x-Richtung, die y Richtung und die z-Richtung bereitgestellt. Das
Messsample 4 ist einem Verschiebungselement 12 angegliedert.
Um die gewünschten Verschiebungen
der respektiven Verschiebungsstufen durchzuführen können (nicht gezeigte) Antriebsmittel
für die
Verschiebung der Stufen, beispielsweise lineare Motoren, bereitgestellt
werden. Die Position des Messsamples 4 wird von der Summe
der Positionen der individuellen Stufen 6, 8 und 10 bestimmt.
Aufgrund dieser Addition der Positionen der Stufen wird jedoch die
positionsbedingte Ungewißheit
des Messsamples 4 auch aus der Summe der positionsbedingten
Ungewißheiten,
die durch die nicht unendliche Starrheit jeder der Stufen 6, 8 und 10 der
Anordnung bedingt sind, und aus der Addition der geometrischen Fehler
der Bauteile n jeder der Stufen gebildet. Außerdem hat eine derartige Anordnung
vergleichsweise große
Dimensionen, wie beispielsweise veranschaulicht durch die Dimensionen der
z-Stufe (unter Beachtung dessen, dass hierzu noch der Verschiebungsbereich
dieser Stufe addiert werden muss).
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2 ist eine diagrammatische Darstellung von
relevanten Elementen der Verschiebungsstufe gemäß der Erfindung. 2a ist
eine diagrammatische Drauficht der der Erfindung entsprechenden Vorrichtung
mit der Verschiebungsstufe und dem Messsample. Die wie in 2a gezeigte
Vorrichtung enthält
einen Rahmen 2, welcher eine Aufnahmefläche 20 und einen Träger 22 für das Messsample 4 aufweist.
An der Aufnahmefläche 20 sind
zwei keilförmige
tragende Verschiebungsführungen 24 und 26 angeordnet,
die jeweils respektive auf eine Weise mit einer Keilfläche 28 und 30 ausgestattet
sind, dass diese Keilseiten entgegengesetzt angeordnet sind, damit
sie gegenüber
liegen. Ein Verschiebungselement 32 ist zwischen den Verschiebungsführungen 24 und 26 angeordnet;
dieses Element ist mit zwei Keilseiten 34 und 36 ausgestattet,
die respektive mit den Keilseiten 28 und 30 respektive
der Verschiebungsführungen 24 und 26 zusammenarbeiten.
Diese Zusammenarbeit versichert, dass das Verschiebungselement 32 von
den Keilseiten 28 und 30 der Verschiebungsführungen 24 und 26 getragen
wird.
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An
das Verschiebungselement 32 ist ein Objektträger 34 montiert,
um ein mittels der Vorrichtung zu messendes Objekt 37 zu
tragen. Der Objektträger ist
als drei zueinander rechtwinklig verlaufende Flächen konfiguriert, wobei jede
der Außenseiten
mit einem Spiegel zur Bestimmung der Position des Objektträgers mittels
einem Laserdistanzsensor (in der Figur nicht gezeigt) ausgestattet
ist; nur zwei der besagten drei Spiegel werden gezeigt, d. h. der
Spiegel 38 und 40. Das Verschiebungselement 32 ist
mit einer vergleichsweise großen Öffnung 42 für den Durchgang
des die z-Position messenden Laserstrahls ausgestattet. Beide Verschiebungsführungen 24 und 26 sind
auch mit einer respektiven Öffnung 44 und 46 für den Durchgang
des besagten Laserstrahls ausgestattet; diese Öffnungen haben vergleichsweise
kleine Dimensionen, wie in Bezug auf 2c im Detail
beschrieben wird. Die aus den Verschiebungsführungen 24 und 26,
dem Verschiebungselement 32 und der Aufnahmefläche 20 gebildete
Anordnung bildet die Verschiebungsstufe 48. In der vorliegenden Ausführungsform
wird der zu verschiebende Teil der Vorrichtung aus der Kombination
des Verschiebungselements 32 und des Objektträgers 34 gebildet.
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Für die Verschiebung
der Verschiebungsführungen 24 und 26 werden
Antriebsmittel bereitgestellt, die nicht weiter spezifiziert und
in der Figur diagrammatisch mit Pfeilen 50 und 52 dargestellt
werden. Derartige Antriebsmittel können jede beliebige geeignete
Form haben, beispielsweise die eines linearen Elektromotors oder
eines Hydraulikantriebs. Die Antriebsmittel 50 und 52 sind
voneinander unabhängig,
d. h. die Verschiebung in die x-Richtung der Verschiebungsführung 24 kann
ohne Berücksichtigung der
Position der Verschiebungsführung 26 und
umgekehrt stattfinden. Aufgrund der Wahl der Keilform für die Verschiebungsführungen 24 und 26 kann
die Distanz zwischen ihren Keilseiten 28 und 30 während ihrer
Verschiebung über
die Aufnahmefläche 20 in die
x-Richtung variieren,
während
die Ausrichtung der besagten Keilseiten in gegenseitigem Bezug gleich
bleibt. Die Antriebsmittel 50 und 52 können auf beliebige
geeignete Art kontrolliert werden; vorzugsweise findet der Antrieb
unter der Kontrolle eines geeignet programmierten Rechners 54 statt.
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Die
Verschiebungsführungen 24 und 26 sind auf
der Aufnahmefläche 20 mittels
den bekannten Flüssiglagern
gelagert. Auch das Verschiebungselement 32 lagert auf den
Keilflächen 28 und 30 mittels Flüssiglagern.
Lagerungen dieser Art werden kurz in Bezug auf 2d beschrieben.
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Wenn
die Verschiebungsführungen 24 und 26 gemäß der Erfindung
angetrieben werden, kann sowohl eine Verschiebung des Verschiebungselements 32 in
die z-Richtung als auch in die x-Richtung erhalten werden. Bei der
vorherigen Verschiebung wird der Antrieb der Verschiebungsführungen 24 und 26 auf
eine Weise kontrolliert, um eine gleich große aber entgegengesetzt gelegene
Verschiebung, beispielsweise zueinander, durchzuführen. Dies
führt dazu,
dass das Verschiebungselement 32 in die positive z- Richtung verschoben
wird. Bei der letzten Verschiebung wird der Antrieb der Verschiebungsführungen 24 und 26 auf
eine Weise kontrolliert, um eine gleich große Verschiebung in dieselbe
Richtung, beispielsweise, in die positive x-Richtung, durchzuführen. Dies
führt dazu,
dass das Verschiebungselement 32 in die positive x-Richtung verschoben
wird. Selbstverständlich
ist jede beliebige Kombination der vorherigen und der letzten Verschiebung
machbar.
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2b ist
ein Seitenaufriss einer der Verschiebungsführungen, beispielsweise der
Führung 26.
Diese Figur zeigt, wie die Verschiebung dieses Bauteil in die x-Richtung
erhalten wird. Es wird eine lineare Führung 56, mit einem
rechteckigen Querschnitt versehen, an der Aufnahmefläche 20 bereitgestellt,
und es wird eine entsprechende Aussparung in der Verschiebungsführung 26 bereitgestellt.
Die Verschiebungsführung
wird von der linearen Führung in
der Form eines Flüssiglagers
getragen.
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2c ist
ein Grundriss einer der Verschiebungsführungen, beispielsweise der
Führung 26. Diese
Figur zeigt die Öffnung 46 für den Durchgang des
Laserstrahls des Distanzsensors. Es ist darauf hinzuweisen, dass
die Verwendung der Konfiguration gemäß der Erfindung die Verwendung
vergleichsweise kleiner Öffnungen
ermöglicht,
womit eine Verschiebung des Verschiebungselements 32 in
die y-Richtung mittels des besagten Flüssiglagers möglich ist,
also ohne dass für
diesen Zweck eine y-Verschiebung der Führungen 24 und 26 erforderlich
ist. Diese liegt daran, dass dieses Verschiebungsteil durch eine
y-Verschiebung des Verschiebungselements 32 erhalten wird.
Das letzte Element kann für den
Laserstrahl mit einer vergleichsweise großen Öffnung 42 ohne das
Tragen dieses Elements durch den Einbezug von Flüssiglagern bereitgestellt werden.
Diese liegt daran, dass eine derartige Lagerung an den Keilseiten 34 und 36 stattfindet.
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2d ist
eine detaillierte perspektivische Ansicht des Verschiebungselements 32,
wobei die Keilfläche 36 mit
den Elementen für
das Flüssiglager an
der entsprechenden Keilfläche 30 der
Verschiebungsführung 26 (2a)
sichtbar sind. Das Flüssiglager
enthält
vier Lagerbereiche 58a bis 58d, die jeweils mit
einer Anzahl von Zufuhrlöchern 60a bis 60d für die Zufuhr
der Flüssigkeit
(beispielsweise Luft) unter Druck zur Lageraussparung ausgestattet
sind. Die Fläche
des Lagerbereichs wird durch eine Rille (beispielsweise 62)
um diesen Bereich herum definiert. Außerdem ist die Keilfläche 36 mit
einem Vorladebereich 64 ausgestattet, wobei über Ablasslöcher ein
Unterdruck erzeugt wird, die in einer Rille 66 vorgesehen
sind, die um den Vorladebereich 64 verläuft. Die Fläche des Vorladebereichs 64 wird
auf bekannte Art und Weise durch die Kombination der Rillen 62, der
Rille 66 und des Zwischenbereichs definiert. Die aufgrund
des Flüssiglagers
auf die Keilfläche 36 wirkenden
Kräfte
(also vier Kräfte,
durch die vier Lagerbereiche 58 in die Richtung hin zur
Keilfläche
ausgeübt,
und eine Kraft, durch den Vorladebereich 64 in die Richtung
weg von der Keilfläche
ausgeübt)
verursachen am Verschiebungselement 32 generell ein Drehmoment;
ein derartiges Drehmoment hat einen ungünstigen Effekt auf die Präzision der
Positionierung dieses Elements. Aufgrund der symmetrischen Keilform
dieses Elements wird der Vorteil daraus gezogen, dass sich derartige
Momente gegenseitig aufheben.
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2e ist
eine diagrammatische Darstellung des Flüssiglagers des Verschiebungselements 32. Der
rechte Teil in dieser Figur ist eine Ansicht in dieselbe Richtung
wie in 2a, also auf eine Frontfläche des
Verschiebungselements 32 mit den Keilseiten 34 und 36,
die rechtwinklig zur Ebene der Zeichnung verlaufen. Der linke Teil
von 2 zeigt eine Fläche 68,
die mit der besagten Frontfläche
zusammenarbeitet und mit den für
ein Flüssiglager
notwendigen Elementen ausgestattet ist. Ein derartiges Flüssiglager
wurde bereits in Bezug 2d beschrieben
und erfordert keine weitere Ausführung. Die
Fläche 68 ist
Teil eines Antriebselements 70 in Verbindung mit dem Verschiebungselement 32 (siehe 3a, 3b),
um die y-Verschiebung und somit eine Verschiebung in einer zur Ebene
der Zeichnung rechtwinkligen Richtung anzutreiben. Der Umriss der
Fläche 68 wird
in der Frontfläche
des Verschiebungselements 32, also in einer zentralen Position
gezeigt. Das Verschiebungselement 32 kann in die x-Richtung
ebenso wie in die y-Richtung verschoben werden; an dieser Bewegung
sollte das Antriebselement für
die y-Richtung nicht gehindert werden. Dieser gewünschte Effekt
wird dadurch erreicht, dass die Verbindung der Frontfläche des
Verschiebungselements 32 mit dem Antriebselement 70 über das Flüssiglager
stattfindet.
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3 besteht aus 3a und 3b. 3a ist
eine erste perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung. 3b ist
eine zweite perspektivische Ansicht der der Erfindung entsprechenden
Vorrichtung, wobei (im Vergleich zu 3a) eine
Anzahl von Elementen weggelassen wurde, um eine besser Ansicht des
Laserdistanzsensors zu gewähren. 3 zeigt das Antriebselement 70 für die Steuerung
der y-Verschiebung des Verschiebungselements 32. Auch gezeigt
wird die Verschiebungsstufe 48, die mit der Kombination
der Verschiebungsführungen 24 und 26 und
des Verschiebungselements 32 gebildet wird. Diese Anordnung
ist auf einem festen Trägerrahmen 72 aufgebaut.
Das System für
die Laserdistanzmessung ist ebenso Teil der gezeigten Vorrichtung.
Diese System enthält
die drei bereits in Bezug auf 2a beschriebenen
Spiegel, wobei beide der besagten Spiegel in einer respektiven Koordinatenebene
an der Außenseite
des Objektträgers 37 angeordnet
sind. Mit jedem der Spiegel ist eine respektive Quelle des Laserlichts 74a, 74b und 746c verbunden.
Diese Quellen können
gesonderte Laser sein, aber können
auch von einem einzigen Laser gebildet werden, von dem aus das Laserlicht
an jeden der Spiegel geleitet wird, beispielsweise, über Glasfasern.
Mit der Hilfe derartiger Laserquellen und Spiegel wird ein Laserdistanzsensor
gebildet, der auf der Grundlage des bekannten Interferenzprinzips
für eine
präzise
Bestimmung der Position des Objektträgers arbeitet. Das von dem
Laserdistanzsensor abgeleitete Signal wird dem Rechner 54 zugeführt, der die
Antriebsmittel auf der Grundlage dieses Signals auf eine Weise kontrolliert,
dass das Antriebselement die gewünschte
Position erreicht.