DE60209367T2 - Vorrichtung zur messung oder maschinellen bearbeitung eines objekts mit einer verschiebungsstufe mit keilförmigen führungen - Google Patents

Vorrichtung zur messung oder maschinellen bearbeitung eines objekts mit einer verschiebungsstufe mit keilförmigen führungen Download PDF

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird hiernach im Detail in Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei entsprechende Elemente mit entsprechenden Verweiszahlen bezeichnet sind. Wobei:
  • 1 in Diagrammform das Prinzip einer Verschiebungsstufe gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht;
  • 2a in Diagrammform die Bauweise einer Vorrichtung zur Messung oder maschinellen Bearbeitung gemäß der Erfindung zeigt;
  • 2b ein Seitenaufriss einer keilförmigen Verschiebungsführung mit ihrer linearen Führung gemäß der Erfindung ist;
  • 2c ein Grundriss einer keilförmigen Verschiebungsführung gemäß der Erfindung ist;
  • 2d eine perspektivische Ansicht des Verschiebungselements gemäß der Erfindung ist;
  • 2e eine diagrammatische Darstellung der Flüssiglager für den y-Antrieb ist;
  • 3a eine erste perspektivische Ansicht der der Erfindung entsprechenden Vorrichtung ist; und
  • 3b eine zweite perspektivische Ansicht der der Erfindung entsprechenden Vorrichtung ist.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Messung oder maschinelle Bearbeitung eines Objekts (37), wobei die Vorrichtung mit einer Verschiebungsstufe (48) für die Verschiebung in zumindest eine Koordinatenrichtung eines Teil der Vorrichtung (32, 34) ausgestattet ist, die man in Bezug auf einen Rahmen (2) der Vorrichtung verschiebt, und die Verschiebungsstufe enthält: – Zwei tragende keilförmige Verschiebungsführungen (24, 26), gelagert an einer Aufnahmefläche (20) der Vorrichtung, die jeweils mit einer Keilfläche (28, 30) ausgestattet sind, wobei die besagten Führungen derart zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, dass ihre Keilflächen gegenüber liegen, – ein Verschiebungselement (32), welches mit dem zu verschiebenden Teil der Vorrichtung verbunden ist und mit zwei Keilseiten (34, 36) ausgestattet ist, die mit den Keilseiten (28, 30) der Verschiebungsführungen zusammenarbeiten, wobei das Verschiebungselement als Ergebnis der besagten Zusammenarbeit von den Keilseiten der Verschiebungsführungen getragen wird, – wobei die Vorrichtung auch mit Antriebsmitteln ausgestattet ist für die Verschiebung der zwei Verschiebungsführungen auf eine Weise, dass die Distanz zwischen ihren Keilseiten variiert, während die Ausrichtung der Keilseiten in gegenseitigem Bezug gleich bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 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.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Keilseiten des Verschiebungselements die Keilseiten der Verschiebungsführungen mit Flüssiglagern gelagert sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der die Verschiebungsführungen an der Aufnahmefläche der Vorrichtung mit Flüssiglagern gelagert sind.
  4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in der man die Verschiebungsführungen (24, 26) über die Aufnahmefläche (20) der Vorrichtung entlang linearer Führungen (56), die an der Aufnahmefläche vorgesehen sind, verschieben kann, wobei die Verschiebungsführungen an den linearen Führungen mit Flüssiglagern gelagert sind.
  5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in der – das Verschiebungselement (32) in Bezug auf die Verschiebungsführungen (24, 26) in die Richtung der Schnittstellenline seiner Keilseiten (y-Richtung) verschiebbar ist, – die Vorrichtung mit einem Antriebselement (70) in Verbindung mit dem Verschiebungselement ausgestattet ist, um die besagte Verschiebung anzutreiben, und – die Verbindung zwischen dem Verschiebungselement (32) und dem Antriebselement (70) in der Form eines Flüssiglagers hergestellte wird.
  6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in der der zu verschiebende Teil der Vorrichtung (32, 34) mit mindestens einer Spiegelfläche (beispielsweise 38) ausgestattet ist und wobei die Verschiebung in zumindest eine Koordinatenrichtung (x-Richtung) mittels einem Laserdistanzsensor (74, 38, 40) gemessen wird, welcher die besagte Spiegelfläche aufweist.
  7. Eine Verschiebungsstufe, die für eine Vorrichtung zur Messung oder maschinellen Bearbeitung eines Objekts wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert geeignet ist.
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