长度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的长度测量装置。
【背景技术】
[0002]这样的长度测量装置尤其在加工机床中用于测量工具关于待加工的工件的相对位置、在坐标测量机中用于测定被测对象的位置和尺寸以及也在半导体工业中得到使用。在此，将标尺(Mafistab)直接加装在基座处、例如在驱动单元(例如线性马达)处或者将标尺加装在通过所述驱动单元驱动的部件处。将长度测量装置的扫描单元相对于运动的标尺静止地布置在第二对象处，该第二对象相对于所述基座的相对位置应该得到测量。
[0003]为了形成所述标尺相对于所述基座的固定点，已知的是，将所述标尺在基座处的一个部位处沿测量方向位置固定地固定。
[0004]在大多数情况下，所述标尺和所述基座由具有不同的热膨胀性能的材料制成。该位置固定的固定如下构造，使得在温度变化时没有约束力由基座施加到所述标尺上。
[0005]根据EP O 264 801 Al，所述标尺的位置固定的固定借助于一方面装入在所述标尺的V槽中并且另一方面装入在夹具(Fassung)的V槽中并且由此形成形状配合的球体实现。所述标尺借助于弹簧挤压到所述球体处，从而一方面确保所述球体和所述标尺之间的形状配合以及另一方面确保所述球体和所述夹具之间的形状配合。
[0006]根据WO 02/27265 A2，沿测量方向的位置固定的固定借助于具有第一紧固区段和第二紧固区段的装配元件实现，所述装配元件利用第一紧固区段位置固定地在所述标尺处紧固，所述装配元件利用第二紧固区段在基座处紧固。在所述第一紧固区段和所述第二紧固区段之间设置滚子轴承，该滚子轴承允许所述标尺相对于所述基座垂直于测量方向的移动。
【发明内容】
[0007]本发明的任务在于，说明一种长度测量装置，所述长度测量装置紧凑地构造并且利用该长度测量装置实现精确的位置测量。
[0008]根据本发明，该任务通过具有权利要求1所述特征的长度测量装置得到解决。
[0009]根据本发明构造的长度测量装置包括沿纵向方向延伸的并且具有用于沿纵向方向位置测量的测量刻度的标尺。所述标尺借助于至少一个装配元件能够沿纵向方向刚性地紧固在基座处，所述装配元件具有第一紧固区段和第二紧固区段，所述装配元件利用第一紧固区段位置固定地布置在所述标尺处，构造所述第二紧固区段用于与所述基座位置固定地紧固，其中，在所述第一紧固区段和所述第二紧固区段之间设置允许所述第一紧固区段相对于所述第二紧固区段垂直于纵向方向的运动的机构。根据本发明，所述机构是多个能够弯曲的撑杆的布置(Anordnung)，所述布置通过弯曲允许所述第一紧固区段相对于所述第二紧固区段垂直于纵向方向的运动，其中，构造所述撑杆的布置用于如下补偿撑杆的通过弯曲引起的长度变化，使得从中不产生所述第一紧固区段和所述第二紧固区段之间沿纵向方向的运动。
[0010] 在未加载并且由此未偏移的状态下，所述撑杆以有利的方式平行于纵向方向延伸。由此，确保沿纵向方向特别稳定的并且刚性的固定。
[0011 ] 所述撑杆的每一个构造成沿纵向方向刚性的并且垂直于纵向方向能够弯曲的固体铰链。
[0012]所述撑杆的长度变化的要求的补偿能够通过所述撑杆的伸长实现。为此，将撑杆从第一紧固区段出发沿相反的方向朝着刚性的桥件延伸地布置，所述桥件将所述撑杆沿纵向方向刚性地相互连接，并且由此，由撑杆的弯曲引起的长度变化通过所述撑杆的伸长得到补偿。所述撑杆在此作为沿纵向方向的拉杆并且作为沿相对于所述纵向方向的横向方向的弯曲梁起作用。
[0013]沿相反的方向延伸的撑杆具有相同的弹簧特性，从而其对称地变形。
[0014]所述撑杆的长度变化的要求的补偿也能够通过以下方法实现，即从第一紧固区段出发以及从第二紧固区段出发分别有撑杆沿相同的方向朝着将所述两个撑杆相互连接的联接件延伸，并且由所述撑杆的弯曲引起的长度变化通过所述联接件沿纵向方向的移动得到补偿。
[0015]所述撑杆的这种布置能够以有利的方式又在两侧对称于固定点地延伸，使得相应两个撑杆沿共同的方向延伸并且所述撑杆分别在其端部处利用联接件相互连接，所述联接件在所述两个撑杆偏移时沿纵向方向(测量方向)移动并且所述联接件补偿所述两个相互连接的撑杆的反向的弯曲。
[0016]当在所述标尺的彼此对置的位置处分别布置所述装配元件之一时，是尤其有利的。对置地在此意味着对称于标尺的沿纵向方向(测量方向)延伸的对称轴线。
[0017]通过本发明，以简单的和节省空间的机构实现了标尺的位置固定的固定，利用所述机构确保了，即使在温度变化时也没有约束力由基座施加到所述标尺上。
[0018]根据本发明的长度测量装置的有利的实施方案由在从属权利要求中举出的措施得出。
【附图说明】
[0019]本发明的另外的细节和优点根据实施例的以下的说明结合附图进行解释。附图示出:
图1示出根据本发明的长度测量装置的示意性的图示；
图2示出根据图1的长度测量装置的剖面I1-1I ;
图3示出了图1的长度测量装置的装配元件的透视的视图；
图4示出了根据本发明的长度测量装置的第二实施方式；
图5示出了根据本发明的长度测量装置的第三实施方式；以及，
图6示出了第四实施方式。
【具体实施方式】
[0020]本发明的第一实施方式接下来根据图1至3进行解释。所述根据本发明构造的长度测量装置包括标尺I，所述标尺沿纵向方向X延伸并且所述标尺具有测量刻度11。所述测量刻度11构造为用于沿纵向方向X高精确地位置测量的能够光电扫描的增量刻度。替代地，所述测量刻度也可以是绝对编码(Absolutcodierung)或者是用于沿纵向方向X以及额外地垂直于其延伸的第二方向Y测量的测量刻度。用于在两个维度X和Y中测量的测量刻度可以构造为十字栅格(Kreuzgitter)或者棋盘栅格(Schachbrett-Gitter)。
[0021]所述标尺I优选由具有能够忽略得小的热膨胀系数的材料制成，尤其是具有在
O。至50°的温度范围中小于1.SX1V1、然而尤其小于0.1XlO6K1的热膨胀系数α。这样的材料是玻璃或者说玻璃陶瓷(例如ZERODUR)或者金属如例如殷钢(Invar)。
[0022]所述标尺I优选具有带有两个沿纵向方向延伸的彼此对置的侧面12和13的矩形的横截面。所述测量刻度11布置在垂直于所述侧面12和13延伸的测量刻度平面14中。
[0023]所述标尺I能够在其整个长度上放置在基座5上、例如机床或者测量机的工作台上并且以最不同的方式保持在其处。所述保持能够借助于夹板实现或者借助于弹性的粘合剂或者通过粘性的或者粘弹性的液体膜借助于附着保持实现或者也能够通过空气支承或者球支承实现。在示出的例子中，所述标尺I的保持借助于膜层4实现，设计所述膜层用于将标尺I附着地保持在所述基座5处。通过在所述标尺I和所述基座5之间设置所述膜层4确保，所述标尺I与所述基座5机械地脱耦。在温度变化时，基座5和标尺I能够彼此独立地膨胀。
[0024]为了形成固定点，也称作参考点，所述标尺I必须在位置Pl处沿纵向方向X位置固定地固定在所述基座5处。为此设置至少一个装配元件2，所述标尺I利用该装配元件沿纵向方向X能够刚性地紧固在所述基座5处。所述装配元件2具有第一紧固区段21，装配元件利用该第一紧固区段位置固定地布置在所述标尺I处，并且所述装配元件2具有第二紧固区段22，构造所述第二紧固区段用于与所述基座5位置固定地紧固。
[0025]在所述第一紧固区段21和所述第二紧固区段22之间设置允许标尺I相对于基座5垂直于纵向方向X、即沿方向Y的由热引起的膨胀的机构。为此，所述第一紧固区段21借助于两个平行于纵向方向X定向的撑杆23和24与所述第二紧固区段22连接，所述撑杆通过弯曲和伸长允许所述第一紧固区段21相对于所述第二紧固区段22垂直于纵向方向X的运动，其中，所述两个撑杆23和24从第一紧固区段21出发分别沿相反的方向延伸。所述撑杆23、24的布置通过弯曲允许所述第一紧固区段21相对于所述第二紧固区段22垂直于纵向方向X的运动，其中，此外构造该布置用于如下补偿所述撑杆23、24的由所述弯曲引起的长度变化，使得在所述第一紧固区段21和所述第二紧固区段22之间没有产生沿纵向方向X的运动。
[0026]所述撑杆23、24关于所述位置Pl镜像对称地布置并且具有相同的弹簧特性。所述第一紧固区段21关于纵向方向X中心地在所述两个撑杆23、24之间布置。通过设置所述撑杆23、24作为弯曲铰链(Biegegelenke)并且同时作为伸长元件确保，实现所述标尺I和所述基座5之间的横向运动，然而，所述标尺I在此相对于所述基座5沿纵向方向X保持了其位置固定的位置P1。
[0027]当所述第二紧固区段22包括将所述两个撑杆23和24在端侧相互连接的刚性的桥件25时，获得了所述装配元件2的特别稳定的结构。
[0028]根据本发明，在固定点Pl处设置至少一个装配元件2。特别有利的是在对置的点Pl和P2处两个同类型地构造的装配元件2相对于标尺I的对称轴线S的对称的布置。由此，获得以下优点，即沿方向Y的热的伸长相对于对称线S对称地实现并且由此所述标尺I关于所述对称线S热稳定地得到紧固。因为所述两个装配元件2同类型地构造，所以这些装配元件设有相同的附图标记并且在图1中仅仅其中一个装配元件设有所有的附图标记。
[0029]所述装配元件2的第一紧固区段21相应地布置在所述两个侧面12、13之一处。当所述第一紧固区段21通过材料融合的连接紧固在所述侧面12或者13处时，获得了特别有利的装配。该材料融合的连接尤其通过牢固地硬化的粘结剂3实现。在所述装配元件2处设置配量凹口 27用于容纳所述粘结剂3。为了在所述标尺I和所述装配元件2之间形成限定的粘合缝隙，在所述装配元件2处安装间距保持件28，将所述间距保持件与所述标尺I的侧面12或者13置入接触中。沿测量方向X相互间隔的间距保持件2