带有探测单元和装配辅助件的装置及装配探测单元的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的带有探测单元和装配辅助件的装置。
[0002]此外本发明涉及一种根据权利要求10所述的用于装配探测单元的方法。
【背景技术】
[0003]位置测量设备尤其地使用在加工机械中以用于测量工具相对于待加工的工件的相对位置，使用在坐标测量机械中以用于获得检验对象的位置和尺寸，以及也使用在半导体工业中例如使用在晶片步进式曝光机(Waferstepper)以及键合机中。在此，将标尺直接安装在驱动单元(例如线性马达)处或者将标尺安装在通过驱动单元驱动的构件处。位置测量设备的探测单元以相对于运动的标尺静止的方式布置在另一机械部件处，该另一机械部件的位置应被测量。
[0004]由于对位置测量的分辨率或精度的要求越来越高，在装配时探测单元相对于标尺的精确的关联越来越重要。为了实现这种所需的关联，已经已知不同的措施。
[0005]例如，在文献EP 0 397 970 A1中描述了这种类型的探测单元和位置测量设备。为了装配探测单元，设置装配辅助件作为在待测量的对象和探测单元之间的构件。装配辅助件包括销，探测单元可借助于带有偏心的附接部的调整螺钉绕该销旋转或摆动。该装配辅助件的中间连接部(Zwischenschaltung)需要相对多的结构空间。此外，为了达到无间隙的调整，对加工公差的要求很高。
【发明内容】
[0006]因此本发明的目标是，给出一种带有位置测量设备的探测单元和装配辅助件的装置，利用该装置使带有高精度的简单装配成为可能。
[0007]该目标通过带有权利要求1所述的特征的装置实现。
[0008]此外本发明的目标是，给出一种用于尽可能简单地装配的方法，利用该方法实现在探测单元和标尺之间的关联的所需精度。
[0009]该目标通过带有权利要求10所述的特征的方法实现。
[0010]从在从属权利要求中阐述的措施中得到根据本发明的装置和根据本发明的方法的有利的实施方案。
【附图说明】
[0011]根据以下结合图纸对实施例进行的描述来解释本发明的其它细节和优点。
[0012]图1显示了长度测量设备的标尺和探测单元；
图2显示了在第一装配步骤中的探测单元；
图3显示了装配辅助件；
图4显示了在第二装配步骤中的探测单元以及装配辅助件； 图5显示了在已调整的状态中的探测单元；
图6显示了用于实施第一装配步骤的另一可行性；
图7显示了用于利用工具调整探测单元的可行性；
图8显示了装配辅助件的第二实施例；
图9显示了在第二装配步骤中的探测单元以及根据图8的装配辅助件，以及图10显示了本发明在角度测量设备中的应用。
【具体实施方式】
[0013]下面根据图1至5和7解释根据本发明的装置的第一实施例。
[0014]所示出的位置测量设备实施成长度测量设备并且包括标尺1和可相对于标尺1在测量方向X上运动的探测单元2。标尺1载有递增式测量刻度11，其可由探测单元2的检测单元探测。在探测测量刻度11时，检测单元以已知的方式产生与位置相关的周期性的电测量信号。在此，探测单元2包括对于探测射线束可透射的探测窗23，其在位置测量时待探测的标尺1的方向上指向，并且因此在图1中不可见。根据图2，4，5以及7的没有标尺1的视图显示了探测单元2的探测窗23。
[0015]在将探测单元2装配到待测量的对象5处时，应根据探测原理的类型并且根据测量刻度11的刻度周期遵守规定的安装尺寸(Anbaumass)。该安装尺寸由位置测量设备的制造商预定并且在安装到待测量的对象5处时使用者必须遵守该安装尺寸。在图1中绘出的垂直于测量方向X的方向Z和Y上的安装尺寸通常可相对简单地借助于止挡部和间隔保持件遵守。但是已表明，相对困难地可调节探测单元2相对于标尺1的角度方面的关联。在此这涉及角位置R。该角位置R是绕轴线Z的旋转角度，其中Z垂直于测量刻度11的平面取向。也就是说方向Z是这样的方向，即标尺1在该方向上由探测单元2探测。角度R也被称为偏转角或莫尔波纹角(Moir6-Winkel)，并且该角度的调节被称为莫尔波纹调节。对于探测单元2和标尺1的每个组合都应独立地调节该角度方面的关联。
[0016]现在根据本发明借助于装配辅助件3调节探测单元2的所需角位置或旋转位置，即角度R。在调整期间监视探测装置2的电探测信号，其中探测信号中的多个的振幅和/或彼此的相位是用于探测信号的品质的度量并且由此也是用于在探测单元2和标尺1之间所需的关联的品质的度量。
[0017]装配辅助件3如此构造，即使得探测单元2可绕参考元件4的旋转轴线D旋转。旋转轴线D在此平行于在图1中绘出的轴线Z伸延。
[0018]图2显示了在第一装配步骤中的探测单元2。在此参考元件4是销，其位置固定地固定在待测量的对象5处。该参考元件4形成旋转轴线D，为了调整波纹角使探测单元2绕该旋转轴线D旋转。代替销也可使用套管。
[0019]探测单元2构造成用于通过贴靠与参考元件4 一起形成形状配合部，其横向于旋转轴线D在方向X，Y上相对于参考元件4束缚探测单元2。由此使绕通过该形状配合部明确地限定的旋转轴线D的旋转运动成为可能。通过以下方式以有利的方式形成该形状配合部，即在探测单元2的外壁21中设置有凹口 22。在该示例中该凹口 22构造成V形的凹槽或切口(圆形的参考元件4的外面可被插入该凹槽或切口中)并且与圆形的参考元件4的外面一起形成旋转支承部。凹口 22尽可能布置在探测部的重心附近，即与探测窗23的距离尽可能短。
[0020]现在根据本发明设置在图3中详细示出的装配辅助件3，其构造成如此将探测单元2保持在装配辅助件3处，即使得探测单元2可借助于承载探测单元2的装配辅助件3绕参考元件4的旋转轴线D摆动。该保持如此实现，即装配辅助件3将探测单元2挤压到参考元件4处。由此保证了探测单元2无间隙地贴靠到参考元件4处。该保持也通过以下方式实现，即装配辅助件3与探测单元2 —起形成抗扭的形状配合部，其保证探测单元2可借助于装配辅助件3绕旋转轴线D旋转。在图4中示出了另一装配步骤，在其中装配辅助件3在方向+X上被推上到探测单元2上，并且装配辅助件3将探测单元2挤压到销形的参考元件4处，并且在装配辅助件3和探测单元2之间建立抗扭的形状配合部。
[0021]装配辅助件3具有两个彼此相对的臂31，32，其包围探测单元2并且以夹持的方式在其之间容纳和保持探测单元2。为了产生夹持力，两个臂31，32中的至少一个构造成弹簧般弹性的，从而将探测单元2挤压到参考元件4处。臂31和32如此产生力F1和反作用力F2，即一方面探测单元2以夹持的方式保持在装配辅助件3处，并且另一方面探测单元2被挤压到参考元件4处。如可从图4中看出的那样，尤其有利的是，装配辅助件3在所示出的装配位置中也形状配合地如此固定在参考元件4处，即在方向X，Y上即横向于旋转轴线D确保位置固定的束缚。该形状配合部通过参考元件4的圆形的外面和在装配辅助件3中对应的尤其地再次以V形凹槽或切口的形式的凹口 33形成。由此探测单元2夹紧在参考元件4和装配辅助件3的臂32之间，并且参考元件4夹紧在探测单元2和装配辅助件3的臂31之间。
[0022]在所示出的实施例中，探测窗23以及由此同样探测单元2的凹口 22不是布置在中间(在X方向上观察)。为了在这种情况中实现装配辅助件3备选地也可从-X的方向上被推上到探测单元2上，在装配辅助件3中存在另一凹口 35。现在如果在图4中绘出的-X方向上推上装配辅助件3，则凹口 35与参考元件4形状配合地共同作用。
[0023]仅仅通过设置装配辅助件3已经改进了在装配和调整期间探测装置2的可操作性。但是通过针对性的措施还可进一步改进可操作性。如在图3中示出的那样，为此可在装配辅助件3中设置至少一个孔34，其横向于旋转轴线D伸延。该孔34可如此设计尺寸，即可尽可能准确配合地插入工具6例如螺丝起子，以使装配辅助件3以及夹紧在其中的探测单元2绕旋转轴线D尤其灵敏地摆动，如图7显示的那样。这种设计方案尤其适合用于狭窄的安装情况。可为有利的是，设置多个这种孔34，其可在X-Y平面之内从不同的侧边或方