KR102387317B1 - 포지셔닝 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 드라이브(1) 및 베이스(16)를 통해 조정가능한 캐리지(3)를 위한 포지셔닝 유닛에 관한 것이며, 여기서 선형 드라이브(1), 특히 스핀들 드라이브 또는 선형 모터는 기다란 부품 및 짧은 부품을 가진다. 본 발명에 따라, 2 개 이상의 보상 로드들(4a, 4b)을 가지는 포지셔닝 유닛(10)에 대한 제공이 이루어지며, 여기서 각각의 경우에 2 개의 인접한 보상 로드들(4a, 4b)은 조인트(6)를 통해 일 단부에서 함께 연결되고, 각각의 경우에 선형 드라이브(1)의 기다란 부품의 단부에 각각 배열되는 2 개의 조인트 배열체들(5a, 5b) 중 하나의 조인트 배열체를 통해 다른 단부에서 선형 드라이브(1)의 기다란 부품에 연결되며, 여기서 보상 로드들(4a, 4b) 및 선형 드라이브(1)의 기다란 부품은 삼각형의 형태로 배열되며, 그리고 보상 로드들(4a, 4b)과 조인트(6) 사이의 각도는 선형 드라이브(1)의 기다란 부품의 길이에서의 열적 변경에 의해 변경가능하며, 그리고 캐리지(3)는 조인트(6)에 연결되며, 그리고 선형 드라이브(1)의 짧은 부품은 베이스(16)에 연결되거나 캐리지(3)는 선형 드라이브(1)의 짧은 부품에 연결되며, 그리고 베이스(16)는 조인트(6)에 연결된다.

Description

포지셔닝 유닛 {POSITIONING UNIT}

본 발명은 제 1 항의 전제부에 따라 선형 드라이브(linear drive)에 의해 조정가능한 캐리지(carriage)를 위한 포지셔닝 유닛(positioning unit)에 관한 것이다.

선형 드라이브들은 일반적으로 기다란 부품 및 짧은 부품, 예를 들어 스핀들 드라이브들(spindle drives)의 경우에, 서로에 대해 이동가능한 스핀들(spindle) 및 너트(nut)를 포함하며, 그리고 상기 부품들 중 하나의 부품은 캐리지에 연결된다. 게다가, 종래 기술은 실린더 및 피스톤 로드가 있거나 없는 피스톤을 가지는 유압식 또는 공압식 조정 디바이스를 갖는 선형 드라이브들, 또는 선형 모터를 개시한다. 선형 드라이브를 갖는 포지셔닝 유닛들이 예를 들어 가공물들(workpieces) 또는 샘플들(samples)이 조사(investigation)를 위해 장착되거나 체결되는 캐리지들을 포지셔닝하기 위해 사용된다. 이러한 유형의 포지셔닝 유닛들은 2 차원 또는 3 차원 포지셔닝을 허용하기 위해 서로에 대해 수직한 이동의 2 개 또는 3 개의 방향들로 종래 기술에 또한 배열되고 조합된다.

선형 드라이브들, 예를 들어 스핀들 작동부들의 작동 중에, 전기 모터들 또는 다른 드라이브들에 의해, 컴포넌트들의 마찰 및 드라이브의 가열, 또는 외부 영향들은 선형 드라이브의 가열을 유발시킨다. 결과적으로, 컴포넌트들은 또한 가열을 겪고, 사용된 재료들의 열 팽창 계수들에 따라 길이에서의 팽창 또는 변경을 겪는다. 길이에서의 이러한 변경을 수용하거나 허용할 수 있기 위해, 이러한 상황은 종래 기술에서, 예를 들어 스핀들의 장착에서 스핀들 드라이브들의 경우에 고려된다. 스핀들은 따라서 일 단부에 이동가능한 베어링이 그리고 다른 단부에 고정된 베어링이 제공된다. 고정된 베어링은 회전 축선을 따라 스핀들의 포지션을 결정하며, 그리고 이동가능한 베어링은 스핀들의 팽창을 허용한다. 이와 주로 연관된 과제는 이러한 방식으로 스핀들의 가열 중에, 스핀들에 연결되는 캐리지가 이의 의도된 포지션으로부터 오차 거리만큼 이동된다. 오차 거리의 크기 및 연관된 이탈(deviating) 포지셔닝은 고정된 베어링에 대한 스핀들 드라이브의 너트의 포지션에 의존한다(오차 거리 값은 또한 고정된 베어링으로부터의 증가 거리(increasing distance)를 증가시킴). 예를 들어, 150 mm의 길이를 갖는 스핀들 상의 스핀들 너트의 포지션 오차는 2.4 μm/°C 이하이다. 이러한 오차적인 포지셔닝은, 예를 들어 탐침 원자 현미경(scanning probe microscope)의 고정밀 조사의 경우에 또는 전기 인쇄 회로 기판들을 제조할 때, 허용불가능한 오차로 이어진다.

종래 기술은 선형 드라이브들에서의 온도-유도 포지션 오차들을 보상하기 위한 디바이스들 및 방법들을 개시한다. 종래 기술로부터 공지된 디바이스들 및 방법들에서, 선형 드라이브의 가열은 일반적으로 측정되며, 그리고 선형 드라이브는 이전에 결정된 모델에 의해 리포지셔닝된다. 대안적으로, 수치적으로 제어되는 프로세싱 기계들에서 통상적인 바와 같이, 온도-둔감형 길이 측정 시스템(temperature-insensitive length measurement system), 예를 들어 유리 스케일(glass scale)은 캐리지의 실제 포지션을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 선형 드라이브는 열 드리프트가 보상되는 방식으로 폐쇄 제어 회로를 통해 포지셔닝될 수 있다.

기계 공구의 스핀들 드라이브에서의 열 발생 및 열 전도로 인한 열적 변위에 대한 보정 값을 결정하는 것 그리고 보정 값을 기초로 하여 공구 포지션을 보정하는 것이 EP1170647로부터 공지되어 있다.

게다가, 예를 들어, JPH05208342는 이송 나사(feed screw)에 대한 포지션 검출기를 갖는 엑세스 드라이브 모터(access drive motor)를 개시한다. 갭 크기(gap amount)는 갭 센서(gap sensor)의 보조에 의해 검출되고, 검출 디바이스(detection device)에 의해 측정된다. 이송 나사의 길이 방향의 열적 변위는 측정된 변위 변수(variable), 기계적인 상수(mechanical constant) 등을 기초로 하여 계산되며, 그리고 포지션 오차에 대한 보정 값이 결정되며, 그리고 이송 나사의 포지션이 수치 제어 시스템(numerical control system)에 의해 보정된다.

그러나, 종래 기술로부터 공지된 방법들 또는 디바이스들에 의해 요구되는 “리포지셔닝”은 포지셔닝 유닛 또는 이의 부품들이 다시 가열되는 것(이는 추가적인 “리포지셔닝”을 요구하고, 포지셔닝 유닛을 다시 가열함) 등을 유발시킨다. 유사하게, 시스템의 후속적인 냉각 중에, 포지션 오차가 컴포넌트들의 축소(shortening)에 의해 다시 생성되며, 그 결과 캐리지의 갱신된(renewed) “리포지셔닝”이 요구되며, 이 때 추가적인 가열이 그로부터 발생한다. 이러한 상황은 연속적인 조정 및 포지셔닝 유닛의 캐리지의 “리포지셔닝”을 유발시키며, 그 결과 심지어 불가능하지 않다면, 컴포넌트들의 위의 모든 정확한 포지셔닝은 보다 어렵게 된다.

종래 기술로부터 공지된 추가적인 방법들은 예를 들어 구조물에서의 온도 분포를 다시 길이에서의 변경으로 계산하는 구조물 모델-기반 접근 방식(model-based approach)에 의해, 또는 적합한 길이 측정 시스템, 예를 들어 비싼 유리 스케일들(glass scales)의 사용에 의해 선형 드라이브의 열적 팽창/수축을 기초로 하여 샘플(sample)의 변위를 결정할 수 있으며, 그리고 캐리지는 선형 드라이브의 보조에 의해 다시 대략적으로 정확하게 포지셔닝될 수 있다. 포지션 오차들 또는 온도 프로파일들(profiles)을 검출하기 위해 요구되는 센서 기술 상의 높은 경비(outlay)와 별개로, 드라이브의 활성화는 다양한 부정적 결과들, 예컨대 스틱 슬립 효과들(stick slip effects)로 인한 쉐이킹(shaking), 진동의 가진(excitation) 또는 포지셔닝 오차를 갖는 시스템 내의 동적 간섭(dynamic intervention)을 나타낸다. 이러한 간섭은 측정 시스템의 경우에 측정 결과에서의 아티팩트(artifact)의 형태로 그리고 프로세싱 기계의 경우에 바람직하지 않은 표면 구조물로서 반영될 수 있다. 또한, 편차가 선형 드라이브의 분해능(resolution)의 단위(the order of magnitude) 내에 놓인 경우에, 이러한 방식의 열적 드리프트(drift)는 오직 제거될 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 선형 드라이브의 열적 팽창으로 인한 포지션 오차들을 최소화하거나 전반적으로 방지하는 도입부에서 언급된 유형의 디바이스를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 제 1 항의 특징들을 특징으로 함으로써 달성된다. 본 발명에 따라, 포지셔닝 유닛이 2 개 이상의 보상 로드들을 가지는 것이 제공되며, 여기서, 각각의 경우에 2 개의 인접한 보상 로드들은 조인트(joint)를 통해 이들의 일 단부에서 서로 연결되고, 각각의 경우에 선형 드라이브의 기다란 부품의 단부에 각각 배열되는 2 개의 조인트 배열체들 중 하나의 조인트 배열체를 통해 선형 드라이브의 기다란 부품에 이들의 다른 단부에서 연결되며, 여기서 보상 로드들 및 선형 드라이브의 기다란 부품은 삼각형의 형태로 배열되며, 그리고 보상 로드들 사이의 각도는 선형 드라이브의 기다란 부품의 길이에서의 열적 변경에 의해 조인트에서 변경가능하며, 여기서 캐리지는 조인트에 연결되며, 그리고 선형 드라이브의 짧은 부품은 베이스에 연결되거나, 캐리지는 선형 드라이브의 짧은 부품에 연결되며, 그리고 베이스는 조인트에 연결된다.

보상 로드들 갖는 디바이스 및 조인트들 그리고 또한 조인트 배열체들의 구성에 의해, 선형 드라이브의 길이에서의 변화는 조인트를 통해 연결되는 인접한 보상 로드들 사이의 각도에서의 변화로 이어진다. 각도는 선형 드라이브의 기다란 부품의 냉각 및 연관된 축소 중에 더 작아지게 되며, 그리고 각도는 선형 드라이브의 기다란 부품의 가열 또는 온도에서의 증가 및 연관된 연장(lengthening) 중에 더 커지게 된다. 선형 드라이브 내의 열 팽창(thermal expansion)에 의해 유도되는 응력들이 따라서 방지되며, 그리고 동시에 선형 드라이브에 체결되는 캐리지의 포지션 오차가 보상된다. 최적의 경우에, 스핀들의 중심에서의 포지셔닝에 의해, 보상은 캐리지가 리포지셔닝해야함 없이 발생 시 완벽하게 그리고 직접적으로 보상된다. 따라서, 캐리지 상에 배열되는 샘플들의 측정은 간섭 없는 방식으로 가능하거나, 제조가 간섭 없이 그리고 포지셔닝 후에 과도 응답(transient response)─포지셔닝, 가열, 리포지셔닝, 냉각, 갱신된 리포지셔닝─을 예상해야함 없이 실시될 수 있다.

게다가, 신규의 콤팩트한 그리고 열적으로 안정한, 모니터링된 포지셔닝 유닛(motorized positioning unit)이 생성되며, 이 포지셔닝 유닛은 포지셔닝 유닛 내의 컴포넌트들의 길이에서의 열적 변화를 보상하고, 빠르고 신뢰가능한 포지셔닝을 허용한다. 온도에서의 큰 급등들(jumps)을 갖는 환경들에서의 모니터링된 포지셔닝 유닛을 사용하는 가능성들은 온도 변화들로 인해 수용불가능한 드리프트(drift) 이동들이 발생함 없이 따라서 가능하다. 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛은 가공물들의 정밀한 포지셔닝을 위해 또는 현미경, 탐침 원자 현미경, 스캐닝 포스 현미경(scanning force microscope), 전자 현미경 등을 위한 샘플들의 포지셔닝을 위해 제공된다.

디바이스의 특히 유리한 실시예들은 종속항들의 특징들에 의해 더 자세하게 규정된다:

선형 드라이브 자체가 스핀들 축선을 따라 지향되는 로드들(loads)(예를 들어 스핀들 축선에 대해 횡 방향으로 축선들을 중심으로한 토크(torques))과 다른 로드들을 수용해야하는 것을 방지하기 위해, 대칭적인 구성이 유리하다. 4 개의 보상 로드들이 사용되는 것이 여기서 제공되며, 각각의 경우에 2 개의 인접한 보상 로드들은 각각의 경우에 조인트를 통해 일 단부에서 연결되고, 각각의 경우에 선형 드라이브의 기다란 부품의 단부에 각각 배열되는 2 개의 조인트 배열체들 중 하나의 조인트 배열체를 통해 다른 단부에서 선형 드라이브의 기다란 부품에 연결되며, 각각의 경우에 2 개의 보상 로드들(조인트들을 통해 연결됨), 및 선형 드라이브의 기다란 부품은 삼각형의 형태로 배열되며, 그리고 2 개의 보상 로드들 사이의 각도(조인트들에서 연결됨)는 각각의 경우에 선형 드라이브의 기다란 부품의 길이에서의 열적 변화에 의해 조인트들에서 변경가능하며, 4 개의 보상 로드들은 평행사변형(parallelogram)의 형태로 배열되며, 그리고 캐리지는 조인트들에 연결되며, 그리고 선형 드라이브의 짧은 부품은 베이스에 연결되거나, 캐리지는 선형 드라이브의 짧은 부품에 연결되며, 그리고 베이스는 조인트들에 연결된다.

선형 드라이브의 기다란 부품은 따라서 굽힘 응력(bending stress)을 겪지 않으며, 그리고 선형 드라이브의 매끄러운 진행(smooth running)이 보장되며, 그리고 또한 캐리지의 틸팅(tilting)이 방지된다.

2 개의, 특히 4 개의 보상 로드들이 동일한 길이를 가지며, 그리고 각각의 경우에 2 개의 보상 로드들(조인트를 통해 연결됨)이 이등변삼각형의 형태로 선형 드라이브의 기다란 부품과 함께 배열되며, 그리고 특히 4 개의 보상 로드들은 평행사변형의 형태로 배열되기 때문에, 특히 보상 로드들 내의 힘의 바람직한 배열 및 분포가 달성된다.

2 개의, 특히 4 개의 보상 로드들은 바람직하게는 쌍들로(in pairs) 상이한 길이들을 가지며, 그리고 각각의 경우에 2 개의 보상 로드들(조인트를 통해 연결됨)은 일반적인 삼각형의 형태로 선형 드라이브의 기다란 부품과 함께 배열되며, 그리고/또는 특히 4 개의 보상 로드들은 일반적인 정사각형의 형태로 배열되기 때문에, 대안적인 실시예가 제공된다.

조인트 배열체의 구성은 간소화되며, 그리고 본 발명에 따른 디바이스의 비용들은 따라서, 조인트 배열체들 각각의 2 개 이상의 부분 조인트들을 가진다면, 감소되며, 여기서 각각의 부분 조인트는 각각 하나의 보상 로드에 조인트 배열체들을 연결시킨다.

조인트 배열체들 및/또는 부분 조인트들이 솔리드 조인트들(solid joints)로서 설계되기 때문에, 디바이스의 크기가 감소된다.

솔리드 조인트들의 사용은 별개의 조인트들에 대해 중요한 장점들을 제공한다. 이 솔리드 조인트들은 합리적인 비용으로 유격(play)이 없는 방식으로, 마찰이 없는 방식으로, 즉 이들의 거동에서 매우 실질적으로 선형적인 그리고 비교적으로 작은 구성 공간에서 실현될 수 있다.

조인트들, 조인트 배열체들 및 선형 드라이브가 한 평면 내에 배열된다면(여기서 조인트들은 상기 평면 내에서 변위가능함), 디바이스는 특히 평탄하도록 구성될 수 있으며, 그리고 응력들은 특히 디바이스에 효과적으로 분포된다.

보상 로드들, 조인트들 및/또는 조인트 배열체들이 더 강성인(stiffer) 디자인(design)을 위해 두 개로(in duplicate) 구현되고, 각각의 경우에 모든 2 개의 평면들마다(이 평면들은, 특히 서로에 대해 평행하게 배열됨), 특히 선형 드라이브에 대해 미러링된(mirrored) 배열로 선형 드라이브의 이동의 평면으로부터 이격되게 배열된다면, 포지셔닝 유닛의 강성(rigidity)은 증가된다.

캐리지가 하나 이상의 가이드(guide), 특히 크로스 롤러 가이드(cross roller guide) 내에서 안내된다면, 이상의 캐리지는 회전 및 재밍(jamming)에 대해 보호된다. 게다가, 선형 볼 가이드들, 공기정역학적(aerostatic) 또는 유체정역학적(hydrostatic) 선형 가이드들이 대안적으로 사용가능하다.

선형 드라이브가 스핀들 드라이브(spindle drive)로서 설계되며, 기다란 부품이 스핀들(spindle)로서 설계되며, 그리고 짧은 부품이 스핀들 상에서 이동하는 너트(nut)로서 설계되며, 보상 로드들은 조인트 배열체를 통해 스핀들의 단부들 중 하나의 단부에, 특히 부분 조인트들에 각각 연결되며, 그리고 캐리지가 너트에 연결되며, 그리고 베이스가 조인트에, 특히 2 개의 조인트들에 연결되거나, 캐리지가 조인트에, 특히 2 개의 조인트들에 연결되며, 그리고 베이스가 너트에 연결된다면, 디바이스의 바람직한 실시예가 달성된다.

스핀들이 각각의 경우에 조인트 배열체들 상에서 베어링, 특히 고정된 베어링 내에 장착된다면, 스핀들의 길이에서의 변화는 디바이스 내에서 특히 용이하게 수용된다.

일측에 형성된(one-sided), 클램핑된 베어링의 사용의 경우에, 프리텐셔닝(pretensioning)은 시스템 내에서 구현되어야 하며, 구조적으로 일측에 형성된 베어링이 그럼에도 불구하고 고정된 베어링의 역할을 하는 것을 보장한다.

디바이스가 스프링들(springs)을 가진다면(여기서 각각의 경우에 하나의 스프링은 하나의 조인트를 각각의 경우에 캐리지 또는 베이스에 연결시키며, 그리고/또는 조인트들은 각각 스프링들에 의해 프리텐셔닝가능함(pretensionable)), 캐리지 또는 베이스에 대한 연결은 개선될 수 있다.

프리텐셔닝은, 선형 드라이브의 기다란 부품 상의 초기의 텐션 또는 초기의 압력의 세팅 및 조인트를 통해 연결되는 보상 로드들 사이의 각도가 변화되는 것을 추가적으로 허용한다.

보상 로드들 및/또는 조인트 배열체들이 바람직하게는 평탄한 플레이트(plate), 특히 금속 플레이트 내에 통합되고, 상기 플레이트로서 설계되며, 바람직하게는 플레이트 내의 조인트들 및/또는 부분 조인트들이 솔리드 조인트들(solid joints)로서, 특히 보상 로드들 및/또는 조인트 배열체들을 연결시키는 웨브들(webs)로서 설계되기 때문에, 포지셔닝 유닛의 간단한 실시예가 달성된다.

플레이트는, 플레이트, 예컨대, 레이저 또는 다른 적합한 제조 방법에 의한 금속 플레이트를 예컨대, 펀칭, 침식 또는 절취시킴으로써 제조된다.

2 개 이상의, 특히 4 개의 플레이트들이 제공된다면, (여기서 포지셔닝 유닛은 플레이트들의 2 개의 층들을 각각 가지는 조인트 구조물들의 2 개의 서로 평행한 평면들에 의해 형성됨), 포지셔닝 유닛의 강성은 추가적으로 증가될 수 있다.

스프링들이 평행사변형 구조물로서 설계되며, 여기서 평행사변형 구조물은 보상 로드들 내에, 특히 플레이트들 내에 통합되기 때문에, 포지셔닝 유닛의 간단하고 얇은(slender) 실시예가 달성될 수 있다.

보상 로드들이 바람직하게는 조인트들의 구역 내에서 특히 평행사변형 구조물 상에 배열되는 연결 지점들을 가진다면(여기서 각각의 조인트를 통해 연결되는 보상 로드의 연결 지점들과 함께 보상 로드의 연결 지점들은 각각의 경우에 연결 엘리먼트를 통해 캐리지에 또는 베이스에 연결됨), 조인트들 또는 보상 로드들은 캐리지에 또는 베이스에 연결될 수 있다.

보상 구조물로의 입열(heat input)을 낮은 상태로 유지시키기 위해 그리고 국부적인 온도 구배들을 방지하기 위해, 선형 드라이브, 조인트 배열체들 및 보상 로드들이 예를 들어 재료, 예컨대 예를 들어 동일한 재료들 또는 적합한 열 전도율들(coefficients of heat conduction)을 가지는 재료들의 적합한 선택을 통해 서로에 대해 양호한 열적 커플링을 가지며, 그리고/또는 큰 접촉 표면들이, 그러나, 예를 들어 작은 접촉 표면들 및 절연 층들, 예를 들어 플라스틱(plastics) 층들 또는 공기 갭들(gaps)의 특정 사용에 의해 포지셔닝 유닛의 잔여부(rest), 예를 들어 캐리지, 베이스 및 모터로부터 매우 실질적으로 열적으로 분리되는 것이 제공된다. 또한, 보상 구조물의 열적 매스(mass)는 의식적으로 낮게 유지되는 반면에, 포지션을 결정하지 않는 컴포넌트의 열적 매스는 비교적으로 크다. 이러한 특징들의 협동에 의해, 포지셔닝 유닛 내로 도입되는 열은 바람직하게는 포지션을 결정하지 않는 부품들 내에 분포된다. 작은 양의 열(이는 그럼에도 불구하고 열적 분리를 통해 보상 구조물 내로 유동함)은 보상 구조물 내로 빠르게 분포되는데, 이는 양호한 열적 커플링 및 낮은 열적 매스 때문이며, 그리고 이 작은 양의 열은 온도 구배들이 실제로 상승하는 것을 전혀 허용하지 않는다.

2 개의 포지셔닝 유닛들 및 포지셔닝 유닛들에 할당된 각각의 선형 드라이브가 제공되며, 여기서 선형 드라이브들의 캐리지들의 이동 방향들은 바람직하게는 서로 수직으로 이어지며, 그리고 여기서 캐리지들 중 하나의 캐리지는 각각의 경우에 다른 포지셔닝 유닛의 캐리지에 또는 베이스에 연결가능하다는 점에서, 2 차원적으로 포지셔닝될 수 있는 캐리지를 갖는 포지셔닝 유닛이 제공된다.

3 차원 포지셔닝을 위해, 추가적인 포지셔닝 유닛이 제공되며, 여기서 추가적인 포지셔닝 유닛은 바람직하게는 2 개의 포지셔닝 유닛들에 수직으로 배열되고, 2 개의 포지셔닝 유닛 중 하나의 포지셔닝 유닛의 캐리지에 또는 베이스에 연결가능하다는 점에서, 3 차원적으로 포지셔닝될 수 있는 캐리지를 갖는 포지셔닝 유닛이 제공된다.

본 발명의 추가적인 장점들 및 개량예들은 설명 및 첨부된 도면들로부터 나타난다.

본 발명은 특히 유리한 예시적 실시예들을 사용하여 도면들에서 아래에서 개략적으로 예시되며, 그러나 이는 제한하는 것으로 이해되지 않아야 하고, 도면들을 참조로 하여 예로써 설명된다:
도 1a는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛의 실시예에 대한 개략도를 도시하며, 도 1b는 4 개의 보상 로드들(compensation rods)을 갖는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛의 실시예에 대한 개략도를 도시하며, 도 2는 기준 시스템(reference system)에 체결되는 너트를 갖는 또는 베이스에 대해 체결되는 너트(nut)를 갖는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛의 실시예에 대한 개략도를 도시하며, 도 3은 사시도로 캐리지를 갖는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛의 실시예를 도시하며, 도 4는 도 3에 따른 단면 사시도를 도시하며, 도 5a는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛의 보상 구조물의 실시예에 대한 사시도를 도시하며, 도 5b는 4 개의 플레이트들을 갖는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛의 보상 구조물의 실시예에 대한 사시도를 도시하며, 도 6 및 도 7은 변형되지 않은 그리고 변형된 상태의 조인트들의 실시예에 대한 상세도를 도시하며, 도 8은 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛에 대한 단면 사시도를 도시하며, 도 9는 디바이스의 실시예에 대한 기본 아웃라인(basic outline)을 도시하며, 도 10은 서로에 대해 수직으로(orthogonally) 포지셔닝되는 2 개의 포지셔닝 유닛들을 갖는 본 발명의 실시예를 도시한다.

도 1a는 2 개의 보상 로드들(4a, 4b)를 갖는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛(10)의 실시예를 도시하며, 이 보상 로드들은 조인트(6)를 통해 연결되고, 선형 드라이브(1)의 긴 부품과 이등변 삼각형(isosceles triangle)으로 배열된다. 이러한 실시예는 도 1b의 실시예를 위한 도면의 설명에서 유사하게 설명된다.

도 1b는 개략도로 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛(10)의 실시예를 예시한다. 포지셔닝 유닛(10)은 기다란 부품 및 짧은 부품을 포함하는 선형 드라이브(1)를 가진다. 이러한 실시예에서, 선형 드라이브(1)는 스핀들 드라이브로서 설계되며, 여기서 기다란 부품은 스핀들(2)이며, 그리고 짧은 부품은 너트(7)이다. 너트(7)는 스핀들(2) 상에 놓이고, 캐리지(3)에 체결된다. 스핀들(2)이 회전될 때, 캐리지(3)는 스핀들 축선을 따른 병진 운동 방식으로 너트(7)에 의해 이동된다. 스핀들(2)은 2 개의 베어링들(15a 및 15b)에 의해, 이러한 실시예에서 고정된 베어링들로서 설계된 롤링 베어링들에 의해 이의 단부들에서 회전가능하게 장착되고, 각각의 경우에 조인트 배열체(5a 및 도 5b)에 의해 베어링들(15a 및 도 15b)에 연결된다. 포지셔닝 유닛(10)은 4 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c 및 4d)을 갖는 보상 구조물(11)을 가진다. 인접한 보상 로드들(4a, 4b, 4c 및 4d) 중 2 개의 보상 로드들, 즉 보상 로드들(4a 및 4b)은 각각의 경우에 조인트(6a), 이러한 실시예에서는 예를 들어 힌지 조인트(hinge joint)를 통해 이들의 단부들 중 하나의 단부에서 서로 연결되고, 각각의 경우에 조인트 배열(5a 및 도 5b)을 통해 선형 드라이브(1)의 스핀들(2)에 대해 이들의 다른 단부에서 연결된다. 보상 로드들(4a, 4b)과 유사하게, 2 개의 추가적인 보상 로드들(4c, 4d)은 마찬가지로 조인트(6b)를 통해 서로에 대해 이들의 단부들 중 하나의 단부, 인접한 단부에서 연결되고, 마찬가지로 각각의 경우에 조인트 배열체(5a 및 5b)에 대해 다른 단부에서 체결된다. 보상 로드들(4a 및 4b) 및 보상 로드들(4c 및 4d)은 각각의 경우에 함께 평행사변형(parallelogram)을 형성한다. 보상 로드들(4a 및 4b) 및 보상 로드들(4c 및 4d)은 각각의 경우에 각각의 조인트들(6a 및 6b)을 통해 선형 드라이브(1)의 스핀들(2)과 함께 이등변삼각형을 형성한다. 조인트들(6a 및 6b)은 스프링(9a, 9b)을 통해 베이스(16)에, 즉 포지셔닝 유닛의 프레임(frame)에 각각 연결된다. 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 피봇가능한 힌지 조인트들에 의해 회전가능한 방식으로 조인트들(6a 및 6b)에서 서로 연결되고, 조인트 배열체(5a, 5b)에서, 각각의 경우에 부분 조인트(13a, 13b 및 14a, 14b) 상에서, 이러한 실시예에서는 마찬가지로 힌지 조인트를 통해 피봇가능하게 장착된다. 힌지 조인트들뿐만 아니라, 볼 조인트들 또는 다른 회전가능한 조인트들은 또한 조인트들(6a, 6b) 및 부분 조인트들(13a, 13b 및 14a, 14b)에 대해 또한 적합하고, 유사하게 사용될 수 있다.

스핀들(2)의 길이에서 열적으로 유도된 변화의 경우에, 2 개의 조인트 배열체들(5a 및 5b) 사이의 거리는 증가된다. 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 조인트 배열체들(5a 및 도 5b)을 통해 경사지며(inclined), 그리고 부분 조인트들(13a, 13b 및 14a, 14b) 및 조인트들(6a, 6b)은 스핀들 축선에 대해 수직으로 스핀들(2)의 방향으로 변위된다. 게다가, 이는 보상 로드들(4a 및 4b 또는 4c 및 4d) 사이의 각도의 증가를 유발시킨다. 베이스(16)에 대한 조인트들(6a 및 6b)의 체결에 의해, 스핀들(2)의 길이에서의 변화는 캐리지(3)에 전달되지 않는데, 이는 보상 로드들(4a 및 4b 또는 4c 및 4d) 사이의 각도의 변화 및 스핀들(2)의 방향으로의 조인트들(6a, 6b)의 변위 때문이며, 그리고 캐리지(3)는 그 제자리를 유지한다. 베이스(16)에 조인트들(6a, 6b)을 연결시키는 스프링들(9a 및 9b)은 조인트들(6a, 6b) 사이의 거리의 더 양호한 세팅(setting)을 위해 또는 조인트 배열체들(5a 및 5b) 내의 베어링 유격(bearing play)을 방지하기 위해 프리텐셔닝(pretensioning)을 가질 수 있거나 이 프리텐셔닝을 적용할 수 있다. 스프링들(9a, 9b)은 공압식(pneumatic) 또는 제어되는 유압식 실린더들로 또는 다른 유형들의 스프링으로 또한 동등하게 교체될 수 있다.

도 2에서 예시되는 실시예는 도 1에서 설명되는 실시예와 포지셔닝 유닛(10)의 유사한 구성을 가진다. 그러나, 너트(7)는 베이스(16)에, 즉 포지셔닝 유닛(10)의 프레임에 그리고 기준 시스템에 고정되게 연결된다. 이러한 실시예에서, 캐리지(3)는 스프링들(9a 및 9b)을 통해 조인트들(6a, 6b)에 연결된다. 이러한 배열에서, 스핀들(2)이 회전될 때, 스핀들(2)은 고정된 너트(7)에 의해 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d), 조인트 배열체(5a 및 5b), 조인트들(6a, 6b) 및 병진 운동 방식으로 조인트들(6a, 6b)에 연결되는 캐리지(3)를 이동시킨다. 더 양호한 안내(guidance)를 위해, 캐리지(3)는 각각의 가이드(guide)(8a, 8b), 예를 들어 크로스 롤러 가이드들(cross roller guides)을 통해 2 개의 길이 방향 측면들 상에서 안내되고 장착된다.

도 3은 캐리지(3) 및 선형 드라이브(1)를 갖는 포지셔닝 유닛(10)의 추가적인 실시예를 사시도로 예시한다. 이러한 목적을 위하여, 도 4는 이러한 실시예의 단면도를 도시한다. 스핀들(2)은 모터(23)(도 8)에 의해 회전되며, 그리고 이 스핀들(2)은 베이스(16) 또는 프레임에 체결되는 너트(7)에 대해 이동한다. 스핀들(2)은 스핀들(2)의 양 단부들에 부착되는 롤링 베어링들(18a, 18b)을 통해 장착된다. 롤링 베어링들(18a, 18b)의 내부 링은 스핀들(2)의 샤프트 숄더(shaft shoulder)에 클램핑되며, 그리고 외부 링은 각각의 경우에 베어링 쉘(17a, 17b) 내에서 클램핑된다. 조인트 배열체들(5a, 5b)은 베어링 쉘들(17a, 17b)의 상부 및 하부 측면 상에 작용한다.

도 5a는 도 3 및 도 4에서 설명되는 배열의 포지셔닝 유닛(10)의 보상 구조물(11)을 예시한다. 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 2 개의 플레이트들(20a 및 20b), 예를 들어 얇은 금속 플레이트들 내에서 조인트 배열체들(5a, 5b)과 함께 형성되거나 통합된다. 베어링 쉘들(17a, 17b)은 조인트 배열체들(5a, 5b)에 연결된다. 전체 보상 구조물(11)은 플레이트들(20a 및 20b) 중 하나의 플레이트를 갖는 조인트 구조물들의 2 개의 서로 평행한 평면들에 의해 형성되며, 여기서 조인트 구조물들의 2 개의 평면들은 스핀들(2)의 축선을 중심으로 미러링된 방식으로 또는 선형 드라이브(1)에 대해 미러링된 방식으로 배열된다. 이는 캐리지(3)와 베이스(16) 사이의 강성을 증가시킨다. 또한, 구성은, 보상 구조물(11)이 스핀들과 같은 높이에 놓여야 함 없이 이러한 방식으로 대칭 상태로 유지된다.

도 5b는 4 개의 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)을 갖는 포지셔닝 유닛(10)의 보상 구조물(11)의 추가적인 실시예를 도시한다. 전체 보상 구조물(11)은 서로에 대해 인접한 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d) 중 2 개의 층들을 각각 가지는 조인트 구조물들의 2 개의 서로 평행한 평면들에 의해 형성되며, 여기서 조인트 구조물들의 2 개의 평면들은 스핀들(2)의 축선을 중심으로 미러링된 방식으로 또는 선형 드라이브(1)에 대해 미러링된 방식으로 배열된다. 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)은 동일한 디자인을 가지고, 커버하는(covering) 방식으로 하나가 다른 하나 위에 놓인다. 조인트들(6a, 6b) 및 부분 조인트들(13a, 13b, 14a, 14b)은 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)(FIG_ 9) 내에 솔리드(solid) 조인트들로서 설계된다. 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d) 및 조인트 배열체들(5a, 5b)은 솔리드 조인트들로서 설계된 조인트들(6a, 6b) 및 부분 조인트들(13a, 13b, 14a, 14b)에 의해, 이러한 실시예에서는 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d) 내에 형성되는 웨브들(webs)에 의해 관절결합(articulated) 방식으로 연결된다.

플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)은 일체형(self-contained)이고, 너트(7)를 통해 베이스(16)에 연결된다. 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)은 4 개 쌍들의 연결 지점들(19a, 19b, 19c, 19d)을 통해 캐리지(3)에 연결된다. 도 5a 및 도 5b에서 예시되는 바와 같이, 연결 지점들(19a, 19b, 19c, 19d)은 스크류들(screws)을 통해 연결 엘리먼트들(21a, 21b, 21c, 21d)에 의해 쌍들로 연결될 수 있으며, 그리고 오직 상기 연결 엘리먼트들(21a, 21b, 21c, 21d)은 그 후 캐리지(3)에 연결된다. 대안적으로, 연결 지점들(19a, 19b, 19c, 19d)은 캐리지(3)에 직접 연결될 수 있다.

스핀들(2)이 팽창될 때, 스핀들(2)의 장착부들은 스핀들(2)과 함께 이동하지만, 캐리지(3)는 제자리에 고정된 상태를 유지한다. 도 2에서 설명되는 실시예와 유사하게, 조인트들(6a, 6b) 및 부분 조인트들(13a, 13b 및 14a, 14b)은 스핀들(2)의 팽창을 보상하며, 그리고 이에 따라 캐리지(3) 및 캐리지(3) 상에 조사될(investigated) 가능한 샘플은 마찬가지로 포지셔닝 유닛(10) 상에서 제자리에 고정된 상태로 유지된다. 대안적으로, 구성은 이동 너트(7) 및 고정 스핀들(2)과의 작동에 대해 반대 방향으로 또한 가능하다.

연결 지점들(19a, 19b, 19c, 19d) 및 스프링들(9a, 9b, 9c, 9d)은 마찬가지로 솔리드 조인트들로서 설계되거나, 솔리드 조인트들에 대해 적응된다. 연결 지점들(19a, 19b)의 상세도는 도 6에서 변형되지 않은 상태로 그리고 도 7에서는 변형된 상태로 예시된다. 솔리드 조인트로서 설계되는 조인트(6a)는 서로에 대한 2 개의 보상 로드들(4a, 4b)의 상대적인 틸팅(tilting)을 허용하고, 매우 실질적으로 틸팅의 피봇 지점을 규정한다. 스핀들 축선에 대한 수직 방향의 피봇 지점의 포지션은 2 개의 보상 로드들(4a, 4b) 중 각각의 보상 로드 상에서 각각의 평행사변형 구조물(22a)을 통해 규정되며, 설치된 포지션의 이 평행사변형 구조물은 스핀들 축선에 대해 횡 방향으로 매우 실질적으로 직선 운동을 허용하지만, 스핀들 축선을 따른 조인트들(6a, 6b)의 병진 운동을 방지한다. 평행사변형 구조물들(22a) 그 자체는 연결 지점들(19a)을 통해 캐리지(3)에 연결된다. 포지셔닝 유닛(10)의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)을 통해 스핀들(2)의 프리텐셔닝이 요망된다면, 연결 지점들(19a, 19b, 19c, 19d)은 스핀들(2)의 방향으로 또는 설치 코스에 걸쳐 스핀들(2)로부터 멀어지게 텐셔닝될 수 있고, 따라서 스핀들(2) 상에 초기 텐션 또는 압력을 유발시킬 수 있다.

캐리지(3) 및 포지셔닝 유닛(10)의 보상 구조물(11)이 상이한 열 팽창 계수들을 가지는 재료들로 구성된다면, 각각의 경우에 우선적으로 포지셔닝 유닛(10)의 보상 구조물(11)과 같은 열 팽창 계수를 가지는 연결 엘리먼트들(21a, 21b, 21c, 21d)을 통해 2 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)의 연결 지점들(19a, 19b, 19c, 19d)을 연결시키는 것, 그리고 캐리지(3)에 상기 연결 엘리먼트들(21a, 21b, 21c, 21d)을 연결시키는 것은 가능하다. 이러한 방식으로, 평행사변형 구조물들(22a, 22b, 22c, 22d) 내의 연결 지점들(19a, 19b, 19c, 19d) 사이의 온도-유도 응력들(temperature-induced stresses)이 방지될 수 있다. 도 7은 변형된 상태의 보상 로드들(4a, 4b) 및 평행사변형 구조물들(22a)의 그 결과 발생하는 변형에 대한 상세도를 도시한다. 연결 지점들(19a) 및 조인트(6a)는 여기서 스핀들(2)의 축선에 대해 수직 방향으로 변위되며, 그리고 스핀들 축선을 따른 이동이 방지된다.

도 8은 선형 드라이브(1) 및 캐리지(3)를 갖는 본 발명에 따른 포지셔닝 유닛(10)의 실시예를 예시한다. 스핀들(2)의 회전을 야기하는 드라이브, 여기서 스테핑 모터(23)는 스핀들(2)의 일 단부에 체결된다. 너트(7)는 베이스(16)에 고정되게 연결된다. 스핀들(2)의 회전은 스핀들 축선을 따른 스핀들(2)의 변위 및 이에 따른 스핀들 축선의 방향의 캐리지(3)의 병진 운동을 유발시킨다.

도 9는 플레이트(20) 내에 또는 금속 플레이트 내에 통합되는 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d), 연결 지점들(19a, 19b), 조인트들(6a, 6b), 부분 조인트들(13a, 13b 및 14a, 14b)을 갖는 조인트 배열체들(5a, 5b) 및 평행사변형 구조물들(22a, 22b)을 갖는, 도 5에서 설명된 플레이트(20)에 대한 평면도를 도시한다.

디바이스의 추가적인 실시예는 쌍들로 상이한 길이 치수들을 가지는 4 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)을 포함하며, 예를 들어 보상 로드들(4a 및 4c 또는 4b 및 4d)은 상이한 길이들을 각각 가질 수 있고, 일반적인 정사각형의 형태로 배열될 수 있다.

도 10은 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한다. 온도 유도 포지션 오차들에 대해 보상하기 위한 각각의 선형 드라이브(1a, 1b) 및 캐리지(3a, 3b)를 각각 가지는 2 개의 포지셔닝 유닛들(10a, 10b)의 조합이 예시된다. 이러한 조합은 구현될 선형 조정 작동들뿐만 아니라, 회피될 2 차원 이동들 및 동시적인 온도-유도 포지션 오차들도 허용한다. 추가의 포지셔닝 유닛은 2 개의 포지셔닝 유닛들(10a 및 10b)에 대해 수직으로 존재하며, 그리고 이에 따라 3 차원 이동 그리고 동시적인 온도-유도 포지션 오차 보상이 마찬가지로 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 포지셔닝 유닛(10)을 위한 적합한 온도 관리를 제공하는 것은 본 발명의 추가적인 양태이다. 본 발명의 이전에 설명된 양태들 모두는 준 정적(quasi stationary) 상태로부터 이전에 유래되며, 즉 모든 컴포넌트들이 동일한 온도인 것으로 추정된다. 그러나, 예를 들어 스핀들(2) 내에서, 예를 들어 일 단부에서의 드라이브의 부착에 의해 더 확실한(probable) 온도 구배가 형성된다면, 스핀들(2)의 비균일 팽창이 발생된다.

도 3 내지 도 10에서 예시되는 실시예들에서, 보상 구조물(11)의 공급(provision) 이외에도, 열 절연(thermal insulation) 및 열 커플링(thermal coupling)의 특정 양태는 컴포넌트들에서 균일하지 않은 온도 분포의 효과를 저지한다(oppose). 이의 이동 방향을 따른 캐리지(3)의 포지션을 담당하는 컴포넌트들, 즉 스핀들(2), 너트(7), 베어링들(18a, 18b), 조인트 배열체들(5a, 5b) 및 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d) 및/또는 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)은 용이하게 서로에 대해 열적으로 커플링되며, 그리고 이의 열적 매스(thermal mass)는 의식적으로(consciously) 낮은 상태로 유지된다. 이는 상기 컴포넌트들까지 관통하는 열이 빠르게 그리고 균일하게 분포되며, 그리고 온도 구배들은 이에 의해 작게 유지되는 효과를 갖는다. 높은 열 절연은 둘러싸는 컴포넌트들, 예를 들어 캐리지(3) 및 모터(23)에 대해 요구된다. 또한, 상기 부품들의 높은 열적 매스가 요구된다. 그 결과, 예를 들어 모터(23)와 같은 다양한 소스들로부터의 열은 포지션을 결정하지 않는 컴포넌트들, 즉 캐리지(3), 베이스(16) 및 다른 구조 엘리먼트들 내로의 이의 경로를 보다 용이하게 찾는다. 또한, 포지션을 결정하는 구역 내로의 경계부들, 선형 드라이브(1), 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d), 조인트들(6a, 6b) 등에 걸친 열 유동은 이러한 구역의 내부에서 균일한 분포를 제공하는 열 유동에 비해 비교적으로 작다. (예를 들어 모터 드라이브에 의한) 12℃ 만큼의 온도의 실질적인 증가의 경우에, 스핀들(2)은 대략 5 μm만큼 팽창한다.

도 8 및 도 10의 실시예에서, 스테핑(stepping) 모터(23)의 프레임은 캐리지(3)에 연결된다. 베어링 쉘들(17a 또는 17b) 중 하나의 베어링 쉘 상에 모터(23)를 배열하는 것은 마찬가지로 또한 고려가능하다. 이러한 접근 방식은, 모터(23)가 구동 트레인(drive train) 내에서 직접 지지되고 비틀림 모멘트가 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)을 통해 지지되지 않다는 장점을 가진다.

예시된 실시예에서, 조인트들(6a, 6b) 및 조인트 배열체들(5a, 5b)은 솔리드 조인트들로서 실현된다. 솔리드 조인트들의 사용은 별개의 조인트들에 대해 중요한 장점들을 제공한다. 이 솔리드 조인트들은, 따라서 유격(play)이 없는 방식으로 그리고 마찰이 없는 방식으로, 즉 이들의 거동에서 매우 실질적으로 선형적으로 그리고 비교적으로 작은 구성 공간에서 실현될 수 있다. 이에 대해 대안적으로는, 별개의 조인트들은 플레인(plain) 및 롤링 베어링들(예를 들어 볼(ball) 베어링들, 실린더(cylinder) 베어링들 또는 니들(needle) 베어링들)이 또한 사용될 수 있다.

도면들의 설명에서 이미 언급된 바와 같이, 온도를 보상하기 위한 포지셔닝 유닛(10)의 온도-보상 컴포넌트들이 캐리지(3)의 부품이 아니라, 오히려 베이스(16)의 부품인 배열이 마찬가지로 고려가능하다.

상기 전술된 발명은 다른 선형 드라이브들 상에 유사하게 또한 사용될 수 있다. 이의 예들은 다음과 같다:

스핀들 드라이브들, 볼 스크류 드라이브들, 예를 들어 리서큘레이팅 볼 스크류(recirculating ball screw), 롤러 리턴(roller return)을 갖는 롤러 스크류 드라이브들, 유성 롤러 스크류 드라이브들(planetary roller screw drives), 사다리꼴 스크류 드라이브들, 빠른-작용 스크류 드라이브들, 유체정역학적(hydrostatic) 스크류 드라이브들; 선형 모터들; 전기기계식 실린더들(electromechanical cylinders), 예를 들어 스핀들 드라이브를 갖는 전기 모터; 공압식 실린더들; 유압식 실린더들; 가스-충전된 압축 스프링들(gas-filled compression springs); 랙(rack) 드라이브들; 스코치-요크 크랭크(scotch-yoke crank) 드라이브들, 예를 들어 크랭크 루프(loop); 또는 치형 벨트(toothed belt) 드라이브들.

선형 드라이브들의 길이에 대한 온도-유도 변화들을 보상하기 위한 포지셔닝 유닛(10)의 추가적 동등한 실시예는 또한 벤딩 로드들(bending rods)에 의해 가능하다. 벤딩 로드들은 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d) 및/또는 조인트들(6a, 6b) 및 조인트 배열체들(5a, 5b)을 대신할 수 있다. 벤딩 로드들은 커브형(curved) 형상으로 또는 삼각형 배열로 설계될 수 있다. 선형 드라이브(1)의 길이에서의 변화는, 그 후 벤딩 로드들을 변형시킬 것이고, 벤딩 로드의 곡률 또는 서로에 대한 벤딩 로드들의 각도를 변화시킬 것이고, 이에 의해 길이에서의 변화에 대한 보상의 본 발명에 따른 원리를 구현할 것이다.

Claims (19)

1. 선형 드라이브(linear drive)(1) 및 베이스(base)(16)에 의해 조정가능한 캐리지(carriage)(3)를 위한 포지셔닝 유닛(positioning unit)으로서,
   상기 선형 드라이브(1)는 상기 선형 드라이브(1)의 길이 방향으로 연장하는 제 1 부품 및 상기 제 1 부품을 따라 이동가능한 제 2 부품을 갖고,
   상기 포지셔닝 유닛(10)은 2 개 이상의 보상 로드들(compensation rods)(4a, 4b)을 가지며, 각각의 경우에 2 개의 인접한 상기 보상 로드들(4a, 4b)은 조인트(joint)(6)를 통해 일 단부에서 서로 연결되고, 각각의 경우에 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품의 단부에 각각 배열되는 2 개의 조인트 배열체들(5a, 5b) 중 하나의 조인트 배열체를 통해 다른 단부에서 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품에 연결되며, 상기 보상 로드들(4a, 4b) 및 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품은 삼각형의 형태로 배열되며, 그리고 상기 보상 로드들(4a, 4b) 사이의 각도는 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품의 길이에서의 열적 변경에 의해 상기 조인트(6)에서 변경가능하며, 그리고 상기 캐리지(3)는 상기 조인트(6)에 연결되고 상기 선형 드라이브(1)의 제 2 부품은 상기 베이스(16)에 연결되거나, 또는 상기 캐리지(3)는 상기 선형 드라이브(1)의 제 2 부품에 연결되고 상기 베이스(16)는 상기 조인트(6)에 연결되는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,
   4 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)이 제공되며, 각각의 경우에 2 개의 인접한 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 각각의 경우에 조인트(6a, 6b)를 통해 일 단부에서 연결되고, 각각의 경우에 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품의 단부에 각각 배열되는 상기 2 개의 조인트 배열체들(5a, 5b) 중 하나의 조인트 배열체를 통해 다른 단부에서 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품에 연결되며, 각각의 경우에 상기 조인트들(6a, 6b)을 통해 연결되는 상기 2 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d) 및 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품은 삼각형의 형태로 배열되며, 그리고 상기 조인트들(6a, 6b)에서 연결되는 상기 2 개의 보상 로드들(4a, 4b) 사이의 각도는 각각의 경우에 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품의 길이에서의 열적 변화에 의해 상기 조인트들(6a, 6b)에서 변경가능하며, 상기 4 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 평행사변형(parallelogram)의 형태로 배열되며, 그리고 상기 캐리지(3)는 상기 조인트들(6a, 6b)에 연결되고 상기 선형 드라이브(1)의 제 2 부품은 상기 베이스(16)에 연결되거나, 또는 상기 캐리지(3)는 상기 선형 드라이브(1)의 제 2 부품에 연결되고 상기 베이스(16)는 상기 조인트들(6a, 6b)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 2 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 동일한 길이를 가지며, 그리고 각각의 경우에 상기 조인트(6)를 통해 연결되는 상기 2 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품과 함께 이등변삼각형의 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 2 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 상이한 길이를 가지며, 그리고 각각의 경우에 상기 조인트(6)를 통해 연결되는 상기 2 개의 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 상기 선형 드라이브(1)의 제 1 부품과 함께 일반적인 삼각형의 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조인트 배열체들(5a, 5b) 각각은 2 개 이상의 부분 조인트들(partial joints)(13a, 13b, 14a, 14b)을 가지며, 상기 각각의 부분 조인트(13a, 13b, 14a, 14b)는 하나의 보상 로드(4a, 4b, 4c, 4d) 각각에 상기 조인트 배열체들(5a, 5b)을 연결시키는 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 조인트들(6a, 6b), 상기 조인트 배열체들(5a, 5b) 및/또는 상기 부분 조인트들(13a, 13b, 14a, 14b)은 솔리드 조인트들로서 설계되는 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조인트들(6a, 6b), 상기 조인트 배열체들(5a, 5b) 및 상기 선형 드라이브(1)는 일 평면 내에 배열되며, 그리고 상기 조인트들(6a, 6b)은 상기 평면 내에서 변위가능한 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보상 로드들, 상기 조인트들 및/또는 상기 조인트 조립체들은 더 강성인(stiffer) 디자인(design)을 위해 두 개로(in duplicate) 구현되고, 각각의 경우에 모든 2 개의 평면들에서, 상기 선형 드라이브(1)의 이동의 평면으로부터 이격되게 배열되는 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 캐리지(3)는 하나 이상의 가이드(guide)(8) 내에서 안내되는 것을 특징으로 하는,
   선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선형 드라이브(1)는 스핀들 드라이브(spindle drive)로서 설계되며, 상기 제 1 부품은 스핀들(spindle)(2)로서 설계되며, 그리고 상기 제 2 부품은 상기 스핀들(2) 상에서 이동하는 너트(nut)(7)로서 설계되며, 상기 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 상기 조인트 배열체(5a, 5b)를 통해 상기 스핀들(2)의 단부들 중 하나의 단부에 각각 연결되며, 그리고 상기 캐리지(3)는 상기 너트(7)에 연결되고 상기 베이스(16)는 상기 조인트(6)에 연결되거나, 또는 상기 캐리지(3)는 상기 조인트(6)에 연결되고 상기 베이스(16)는 상기 너트(7)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스핀들(2)은 각각의 경우에 상기 조인트 배열체들(5a, 5b) 상의 베어링(18a, 18b) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 유닛은 스프링들(springs)(9a, 9b)을 가지며, 각각의 경우에 하나의 스프링(9a, 9b)은 하나의 조인트(6a, 6b)를 각각의 경우에 상기 캐리지(3) 또는 상기 베이스(16)에 연결시키며, 그리고/또는 상기 조인트들(6a, 6b)은 상기 스프링들(9a, 9b)에 의해 각각 프리텐셔닝가능한(pretensionable) 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
13. 제 5 항에 있어서,
    상기 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d) 및/또는 상기 조인트 배열체들(5a, 5b)은 플레이트(plate)(20) 내에 통합되고, 상기 플레이트(20)로서 설계되며, 상기 조인트들(6a, 6b) 및/또는 상기 부분 조인트들(13a, 13b, 14a, 14b)은 솔리드 조인트들(solid joints)로서 설계되는 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
14. 제 13 항에 있어서,
    2 개 이상의 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)이 제공되며, 상기 포지셔닝 유닛(10)은 플레이트들(20a, 20b, 20c, 20d)의 2 개의 층들을 각각 가지는 조인트 구조물들의 2 개의 서로 평행한 평면들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 스프링들(9a, 9b)은 평행사변형 구조물(22a, 22b)로서 설계되며, 상기 평행사변형 구조물들(22a, 22b)은 상기 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d) 내에 통합되는 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)은 연결 지점들(19a, 19b)을 가지며, 각각의 조인트(6a, 6b)를 통해 연결되는 상기 보상 로드(4a, 4b, 4c, 4d)의 상기 연결 지점들(19a, 19b)과 함께 상기 보상 로드(4a, 4b, 4c, 4d)의 상기 연결 지점들(19a, 19b)은 각각의 경우에 연결 엘리먼트(21a, 21b)를 통해 상기 캐리지(3)에 또는 상기 베이스(16)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리지(3), 상기 베이스(16) 및 모터(23)는 상기 선형 드라이브(1), 상기 조인트 배열체들(5a, 5b) 및 상기 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)로부터 열적으로 분리되고(decoupled), 상기 선형 드라이브(1), 상기 조인트 배열체들(5a, 5b) 및 상기 보상 로드들(4a, 4b, 4c, 4d)의 열적 매스들에 비해 큰 열적 매스를 가지는 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 개의 포지셔닝 유닛들(10a, 10b) 및 상기 포지셔닝 유닛들(10a, 10b)에 할당된 각각의 선형 드라이브(1a, 1b)가 제공되며, 선형 드라이브들(1a, 1b)의 캐리지들(3a, 3b)의 이동 방향들은 서로 수직으로 이어지며, 그리고 상기 캐리지들(3a, 3b) 중 하나의 캐리지는 각각의 경우에 나머지 하나의 포지셔닝 유닛(10a, 10b)의 캐리지(3a, 3b)에 또는 베이스(16a, 16b)에 연결가능한 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.
19. 제 18 항에 있어서,
    3 차원 포지셔닝을 위해, 추가적인 포지셔닝 유닛이 제공되며, 상기 추가적인 포지셔닝 유닛은 상기 2 개의 포지셔닝 유닛들(10a, 10b)에 수직으로 배열되고, 상기 2 개의 포지셔닝 유닛들(10a, 10b) 중 하나의 포지셔닝 유닛의 캐리지(3a, 3b)에 또는 베이스(16a, 16b)에 연결가능한 것을 특징으로 하는,
    선형 드라이브 및 베이스에 의해 조정가능한 캐리지를 위한 포지셔닝 유닛.

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