DE68907411T2

DE68907411T2 - Trägerstrukturen.

Info

Publication number: DE68907411T2
Application number: DE89904580T
Authority: DE
Inventors: James Woodlands Road Bury
Original assignee: LK Ltd
Current assignee: Nikon Metrology UK Ltd
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPH03505369A; DE68907411D1; US5125163A; WO1989009920A1; EP0452310A1; EP0452310B1; GB8808281D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochgenauigkeitsmeß- und Prüfmaschine und insbesondere auf eine Führungsbahntragbasis hiervon.
Bisher ist es zu Zwecken der Genauigkeit erforderlich gewesen, Koordinatenmeßmaschinen unter Verwendung von schwergewichtigem Material wie Granit zu konstruieren, d.h. von Material, das bei Temperaturänderungen aufgrund hoher thermischer Trägheit, niedriger thermischer Leitfähigkeit und niedrigem Ausdehnungskoeffizienten so stabil wie möglich bleibt. Nicht praktikabel ist es gewesen, leichtgewichtige Basisstrukturen mit niedrigen thermischen Trägheiten zu verwenden, da thermische Expansion des Materials zu einer Verformung und einem Genauigkeitsverlust führen konnte.
Bei Maschinen, die am Werkzeugbett Wärme erzeugen, sind kürzlich Anordnungen zum Steuern der Temperatur am Werkzeugbett vorgeschlagen worden, bei solchen Anordnungen spielen jedoch Fluktuationen in der Umgebungstemperatur keine Rolle, so daß sie keinen Hinweis mit Bezug auf die Verwendung einer leichtgewichtigen Basisstruktur mit ausreichender Stabilität für die Verwendung bei einer Hochgenauigkeitskoordinatenmeßmaschine geben. Außerdem ist in der DE-A-33 25 387 eine Anordnung vorgeschlagen worden, die eine Struktur mit einer Fluktuationen in der Umgebungstemperatur berücksichtigenden Temperaturkontrolle vorsieht, diese komplexe Struktur ist jedoch nicht dazu bestimmt, die für eine Hochgenauigkeitskoordinatenmeßmaschinenbasisstruktur, die eine Meßeinrichtung und Führungsbahnen hierfür trägt, benötigten Parameter aufzuweisen. Daher gibt es keinen Hinweis auf eine Anordnung, die zu der Entwicklung einer solchen Basisstruktur führen könnte, die relativ leichtgewichtig ist und trotzdem eine ausreichende Stabilität für eine solche Hochgenauigkeitsmaschine aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Koordinatenmeßmaschine mit einer bei Fluktuationen in der Umgebungstemperatur im wesentlichen unverändert bleibenden Führungsbahntragbasis vorgeschlagen, bei der die Tragbasis eine Mehrzahl von miteinander verbundenen länglichen Hohlelementen enthält, die eine verhältnismäßig leichtgewichtige Struktur mit einem durchgehenden Durchgang, in dem Durchgang vorgesehenen Heizmitteln und Mitteln zum Steuern der Heizmittel bilden, wobei die Heizmittel und die Steuermittel die Temperatur der Tragbasis auf einem bei oder oberhalb der Umgebungstemperatur liegenden Niveau halten können.
Zweckmäßigerweise enthalten die Heizmittel einen oder mehrere elektrisch beheizte Streifen, die zentral in dem Durchgang aufgehängt sein können.
Vorzugsweise sind ferner die länglichen Hohlelemente in einer rechteckigen Konfiguration miteinander verbunden.
Die länglichen Hohlelemente können aus Stahl oder einem Granit- Verbundmaterial bestehen, und eine äußere Isolierung kann vorgesehen sein.
Innerhalb der länglichen Hohlelemente können Gebläsemittel vorgesehen sein, um Luft hindurchzubewegen und hierdurch zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Vorrichtung hinweg beizutragen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun nur beispielhaft mit Bezug auf die angefügte Zeichnung erläutert, in der
Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Figur 2 einen vergrößerten Schnitt gemäß AAAA der Figur 1 und
Figur 3 einen Schnitt gemäß B-B der Figur 2 zeigt.
Mit Bezug auf die Zeichnung enthält eine Führungsbahnbasis einer dreiachsigen Koordinatenmeßmaschine ein erstes Paar von länglichen Hohlkomponenten 10, die an ihren Enden durch ein Paar von Hohlkomponenten 12 kleinerer Länge miteinander verbunden sind, so daß eine rechteckige Konfiguration mit einem durch sie verlaufenden kontinuierlichen Durchgang gebildet wird. Zur Verstärkung der Basis erstreckt sich zwischen nach innen gerichteten Außenwänden der Elemente 10, 12 eine Anordnung länglicher Hohlstreben 14 in jeder geeigneten Anordnung. Die Elemente 10, 12 und die Streben 14 bestehen aus einem Material, vorzugsweise Stahl oder ein Granitstücke und Epoxid enthaltendes Granit-Verbundmaterial, das in der hohlen Form relativ zu einer aus herkömmlich verwendetem Material, d.h. festem Granit, hergestellten Basis eine relativ leichtgewichtige Basis ergibt.
Zum Erhitzen der Basis ist innerhalb der Elemente 10, 12 und der Streben 14 ein sich um die Basis herum erstreckender Streifen 16 angeordnet, der einen oder mehrere Widerstandsdrähte beinhaltet. Der Streifen 16 ist vorzugsweise im Zentrum der Elemente 10, 12 angeordnet, indem er über Arme 17 an deren Seitenwänden hängend angebracht ist, so daß das Entstehen von Temperaturgradienten in den Wänden der Elemente 10, 12 vermieden wird. Der Streifen 16 ist zum Erhitzen des Streifens und somit der Basis in geeigneter Weise mit einem elektrischen Kreis (nicht dargestellt) verbunden.
Zusätzliche Heizstreifen können erforderlichenfalls zur Anwendung kommen, und bei einer Modifikation braucht sich der Streifen 16 nicht um die ganze Basis herum erstrecken.
Innerhalb der Basis ist in dem durchgehenden Durchgang eine Mehrzahl elektrisch betriebener Gebläse 18 vorgesehen. Diese bewirken eine Zirkulation der erhitzten Luft durch die Basis und begünstigen somit die Schaffung einer überall im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur.
Um einen Temperaturgradienten quer durch die Wände zu vermeiden, ist für die Elemente 10, 12 eine äußere Isolierung vorgesehen. Die Isolierung kann mit den äußeren Wänden der Elemente 10, 12 einen Abstand bilden, um eine Luftschicht zu schaffen, und es ist beabsichtigt, daß Vorkehrungen getroffen sein können, damit die Luft aus dem Durchgang in der Basis in den Zwischenraum zwischen den Außenwänden und der Isolationsschicht hinein austreten kann.
Beim Betrieb steuert der Heizkreis den Heizstreifen so, daß die Temperatur der Basisstruktur auf einem konstanten Niveau bei oder oberhalb der Raumtemperatur gehalten wird. Auf diese Weise führen Änderungen in der Umgebungstemperatur zu keiner thermischen Expansion des Materials der Basisstruktur, so daß eine Deformation und ein Verlust an Meßgenauigkeit vermieden werden kann.
Verschiedene Abänderungen können vorgenommen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Konfiguration der Basisstruktur von der beschriebenen und gezeigten abweichen und andere geeignete Heizmittel können innerhalb der Elemente vorgesehen werden. Auch kann die Struktur aus irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein.
Besonders passend ist es, eine Koordinatenmeßmaschine mit einer solchen leichtgewichtigen Basis außerdem mit einer Dreipunktunterstützung gemäß unserer Anmeldung mit dem Titel "Support Assemblies" (Veröffentlichungsnummer WO 89/09676), einer leichtgewichtigen Struktur für die anderen Komponenten der Maschine gemäß unserer Anmeldung mit dem Titel "Machine Structure" (Veröffentlichungsnummer WO 89/09677) und einer linearen Führungsbahn gemäß unserer Anmeldung mit dem Titel "Linear Guiding Apparatus" (Veröffentlichungsnummer WO 89/09887) zu versehen.

Claims

1. Koordinatenmeßmaschine mit einer bei Fluktuationen in der Umgebungstemperatur im wesentlichen unverändert bleibenden Führungsbahntragbasis (10, 12, 14), dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbasis eine Mehrzahl von miteinander verbundenen länglichen Hohlelementen (10, 12) enthält, die eine verhältnismäßig leichtgewichtige Struktur mit einem durchgehenden Durchgang, in dem Durchgang vorgesehenen Heizmitteln (16) und Mitteln zum Steuern der Heizmittel bilden, wobei die Heizmittel (16) und die Steuermittel die Temperatur der Tragbasis auf einem bei oder oberhalb der Umgebungstemperatur liegenden Niveau halten können.

2. Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel einen oder mehrere elektrisch beheizte Streifen (16) enthalten.

3. Meßmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstreifen (16) zentral in dem Durchgang aufgehängt sind.

4. Meßmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Hohlelemente in einer rechteckigen Konfiguration miteinander verbunden sind.

5. Meßmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlelemente (10, 12) aus Stahl bestehen.

6. Meßmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlelemente (10, 12) aus einem Granit-Verbundmaterial bestehen.

7. Meßmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Isolierung vorgesehen ist.

8. Meßmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der länglichen Hohlelemente (10, 12) Gebläsemittel (18) vorgesehen sind, um Luft hindurchzubewegen und hierdurch zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Vorrichtung hinweg beizutragen.