KR20200108239A - 메인 지지부, 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부, 및 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함하는 어셈블리 - Google Patents

메인 지지부, 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부, 및 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함하는 어셈블리 Download PDF

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필리프 타미니오
피에르-안드레 자노니
데니스 스톤
고르카 갈도스
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에텔 쏘시에떼 아노님
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Abstract

어셈블리(10)는 메인 지지부(12); 상기 메인 지지부(12) 상에 배치되는 중간 지지부(14); 및 상기 중간 지지부(14) 상에 배치되는 스케일(16)을 포함한다. 상기 어셈블리(10)는 상기 메인 지지부(12)에 일체로 형성되는 제1 및 제2 고정요소(22, 24) 그리고 제3 및 제4 고정요소(26, 28)를 포함한다. 상기 제1 고정요소(22)는 제1 위치(P1)에서 중간 지지부(14)를 종방향(X)으로 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성된다. 상기 제2 고정요소(24)는 제1 위치(P1)와 다른 제2 위치(P2)에서 중간 지지부(14)를 종방향(X)으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성된다. 상기 제3 고정요소(26)는 상기 제1 위치(P1)에서 상기 스케일(16)을 종방향(X)으로 중간 지지부(14)에 고정적으로 지지하도록 형성된다. 상기 제4 고정요소(28)는 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)와 다른 제3의 위치(P3)에서 상기 스케일(16)을 종방향(X)으로 중간 지지부(14)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성된다.

Description

메인 지지부, 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부, 및 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함하는 어셈블리{AN ASSEMBLY COMPRISING A MAIN SUPPORT PORTION, AN INTERMEDIATE SUPPORT PORTION DISPOSED ON THE MAIN SUPPORT PORTION, AND A SCALE DISPOSED ON THE INTERMEDIATE SUPPORT PORTION}
본 발명은 청구항 1항의 상위 개념에 따른, 메인 지지부, 상기 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부, 및 상기 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함하는 어셈블리에 관한 것이다.
이러한 종류의 위치 측정 장치는 특히, 가공 대상인 제작품에 대한 도구의 상대적인 위치를 측정하는 가공 기계, 검사 대상의 위치 및 치수를 검출하는 좌표 측정 기계, 및 반도체 산업에서도 사용된다. 이때 스케일은 지지부, 예를 들어 구동부(예: 리니어 모터)에 바로 장착되거나 또는 스케일은 구동부에 의해 구동되는 부품에 장착된다. 이동되는 스케일에 비해서 위치 측정 장치의 스캐닝부는 지지부에 대한 상대적 위치가 측정되어야 하는 제2 물체에 고정 상태로 배치된다.
위치 측정 장치에 대한 요구 사항은 계속 높아지고 있다. 해상도가 더 높으면서 정확도 및 재현성 역시 더 높은 위치 측정이 계속 요구되는 실정이다. 지지부에 대한 스케일의 고정점을 형성하는 방법으로 고정점을 지지부의 일 지점에 측정 방향으로 고정적으로 배치하는 방법이 알려져 있다.
대부분의 경우 스케일과 지지부는 열팽창 거동이 서로 다른 물질로 구성된다. 상기한 고정 배치는 온도 변화 시 지지부의 구속력이 스케일에 영향을 미치지 않도록 구현된다.
종래의 위치 측정 장치는 DE 195 12 892 A1 에 공지되어 있다. 상기 위치 측정 장치에서는 스케일이 지지부 몸체와 측정 눈금기로 구성된다. 상기 측정 눈금기는 서로 이격된 두 개의 지지부에 의해 상기 지지부 몸체에 연결된다. 두 지지부 중 하나는 측정 눈금기를 지지부 몸체에 고정하기 위한 고정점을 형성한다. 두 번째 지지부는 탄성적인 고정점을 형성함으로써, 고정되는 지지부를 기준으로 측정 눈금기가 지지부 몸체에 대하여 열에 따라 다르게 종방향 이동을 할 수 있도록 한다.
본 발명의 과제는 메인 지지부, 상기 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부, 및 상기 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함하는 어셈블리를 제공하는 것으로서, 소형으로 제작되면서도 정밀한 위치 측정을 가능하게 하는 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 상기한 과제는 청구항 1항에 따른 특징을 가지는 어셈블리에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 형성되는 어셈블리는 메인 지지부; 상기 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부; 및 상기 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함한다. 상기 스케일은 종방향으로 신장한다. 상기 스케일은 측정 눈금 평면에 배치되는, 위치 측정용 측정 눈금을 적어도 종방향으로 포함한다. 상기 메인 지지부는 제1 고정요소 및 제2 고정요소를 포함한다. 상기 제1 고정요소 및 제2 고정요소는 상기 메인 지지부에 일체로 형성된다. 상기 제1 고정요소 및 제2 고정요소는 종방향으로 서로 이격되어 배치된다. 상기 제1 고정요소는 제1 위치에서 중간 지지부를 종방향으로 메인 지지부에 고정적으로 지지하도록 형성된다. 상기 제2 고정요소는 제1 위치와 다른 제2 위치에서 중간 지지부를 종방향으로 메인 지지부에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성된다. 상기 어셈블리는 제3 고정요소 및 제4 고정요소를 포함한다. 상기 제3 고정요소 및 제4 고정요소는 종방향으로 서로 이격되어 배치된다. 상기 제3 고정요소는 상기 제1 위치에서 상기 스케일을 종방향으로 중간 지지부에 고정적으로 지지하도록 형성된다. 상기 제4 고정요소는 제1 위치 및 제2 위치와 다른 제3의 위치에서 상기 스케일을 종방향으로 중간 지지부에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성된다.
상기 제1 위치, 제2 위치, 및 제3 위치는 각각 서로 다른 종방향 위치들인 것이 바람직하다.
상기 제1 고정요소는 제1 위치에서 상기 중간 지지부를 상기 제1 위치에 매칭되고 측정 눈금 평면에 수직인 회전축을 중심으로 메인 지지부에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되는 것이 바람직하고, 상기 제2 고정요소는 제2 위치에서 상기 중간 지지부를 상기 제2 위치에 매칭되고 측정 눈금 평면에 수직인 회전축을 중심으로 메인 지지부에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 메인 지지부가 다수의 또다른 고정요소들을 포함하고, 상기 또다른 고정요소들이 상기 메인 지지부에 일체로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 또다른 고정요소들은 종방향으로 상기 제1 고정요소와 제2 고정요소 사이에 분산되어 배치되고 상기 중간 지지부를 제1 위치 및 제2 위치와 다른, 다수의 또다른 위치들에서, 종방향 및 종방향에 수직인 횡방향으로 메인 지지부에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 다수의 또다른 고정요소들은 또다른 위치에서 상기 중간 지지부를 상기 또다른 위치에 매칭되고 각각 측정 눈금 평면에 수직인 회전축들을 중심으로 메인 지지부에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 한편으로는 메인 지지부에 대하여 스케일을 (국부적으로) 고정적으로 고정시키는 역할을 하고, 다른 한편으로는 상기 스케일을 메인 지지부로부터 이중적으로 디커플링하는 역할을 하는, 소형으로 제작되는 어셈블리가 구현된다. 이를 위하여 메인 지지부와 중간 지지부 사이에 디커플링부가 구비되고, 또다른 디커플링부가 중간 지지부와 스케일 사이에 구비된다. 상기 디커플링부들은 각각 적어도 평행이동(translation) 자유도, 즉, 적어도 종방향(측방향)으로 수행된다. 상기한 이중의 디커플링에 의해서 온도 변화 시에도 메인 지지부로부터의 구속력이 스케일에 영향을 미치지 않게 된다. 상기 중간 지지부는 또한 열 절연요소 역할을 하여 스케일에 대한 메인 지지부로부터의 직접적인 열 전달을 방지한다. 또한, 상기 중간 지지부는 스케일이 부서지거나 손상된 경우 쉽게 교체될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 나와 있다.
본 발명에 따른 어셈블리의 세부사항 및 이점은 도면을 참조하여 기술되는, 실시예에 대한 하기 설명에 나와 있다.
도 1은 메인 지지부, 상기 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부, 및 상기 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함하는, 본 발명에 따라 형성된 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 어셈블리의 평면도이다.
도 3은 상기 메인 지지부에 일체로 형성된 제1 고정 요소 및 상기 메인 지지부에 일체로 형성된 제2 고정요소를 포함하는 메인 지지부의 사시도이다.
도 4는 중간 지지부의 사시도이다.
도 5는 서로 대향 배치되는 측면에서 제3 고정요소 및 제4 고정요소에 의해 접촉될 수 있는 스케일의 평면도이다.
도 6은 제1 고정요소의 사시도이다.
도 7은 제2 고정요소의 사시도이다.
도 8은 제3 고정요소의 사시도이다.
도 9는 제4 고정요소의 사시도이다.
도 10은 메인 지지부에 일체로 형성되는, 또다른 고정요소들의 사시도이다.
도 11은 고정된 기준부에 대한 스케일의 고정점의 위치를 측정하고 도 1에 따른 어셈블리를 포함하는 측정 어셈블리의 평면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따라 형성되는 어셈블리(10)는 메인 지지부(12), 상기 메인 지지부(12) 상에 배치되는 중간 지지부(14), 및 상기 중간 지지부(14) 상에 배치되는 스케일(16)을 포함한다. 상기 스케일(16)은 종방향(X)으로 신장하고 측정 눈금 평면(20)에 배치되는 측정 눈금(18)을 포함한다. 상기 측정 눈금(18)은 종방향(X) 및 추가적으로 상기 종방향에 수직인 제2 방향인 횡방향(X) 상의 위치를 고도로 정확하게 측정하기 위한, 광전기적으로 스캐닝이 가능한 증분형 눈금으로서 형성된다. 상기 스케일(16)은 무시해도 될 정도로 작은 열팽창 계수를 가진 물질로 형성되는 것이 바람직한데, 특히 열팽창 계수(α)가 온도 범위 0° 내지 50°에서 1.5 x 10-6K-1 보다 작고, 특히 0.1 x 10-6K- 1 보다 작은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 물질들은 예를 들면 유리 내지 유리 세라믹(예: 제로듀어(ZERODUR)) 또는 인바(invar) 등의 금속이다.
상기 메인 지지부(12) 및 중간 지지부(14)는 열팽창 계수가 대략 10.5 x 10-6K-1 인 강으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 메인 지지부(12) 및 중간 지지부(14)는 각각 판 형 구조로 형성된다. 상기 스케일(16)은 서로 대향하고 각각 종방향(X)을 가로지르는 측면(62, 64)을 가지는 직사각형 단면을 가진다(도 5 참조).
메인 지지부(12), 중간 지지부(14), 및 스케일(16)로 이루어지는 상기한 3단 구조는 도 1 및 도 2에 도시된다. 각각의 구성요소, 즉, 메인 지지부(12), 중간 지지부(14), 및 스케일(16)은 도 3 내지 도 5에 도시된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 메인 지지부(12)는 상기 메인 지지부(12)에 일체로 형성되는 제1 고정요소(22) 및 상기 메인 지지부(12)에 일체로 형성되는 제2 고정요소(24)를 포함한다. 상기 제1 고정요소(22) 및 상기 제2 고정요소(24)는 종방향(X)으로 서로 이격되어 배치된다. 또한, 도 1을 참조하면, 상기 어셈블리(10)는 제3 고정요소(26) 및 제4 고정요소(28)를 포함한다. 상기 제3 고정요소(26) 및 제4 고정요소(28)는 종방향(X)으로 서로 이격되어 배치된다. 도 1 및 도 5를 참조하면 상기 제3 고정요소(26) 및 제4 고정요소(28)는 중간 지지부(14) 상에 배치되고, 서로 대향하는 측면(62, 64)에서 상기 스케일(16)에 접촉하도록 형성된다.
상기 제1 내지 제4 고정요소(22 내지 28)는 한편으로는 메인 지지부(12)에 대하여 스케일(16)을 (국부적으로) 고정적으로 고정하는 역할을 하고, 다른 한편으로는 상기 스케일(16)을 메인 지지부(12)로부터 각각 적어도 평행이동(translation) 자유도 내에서, 즉, 종방향(X)(측정 방향)으로 이중적으로 디커플링하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 제1 고정요소(22)는 제1 위치(P1)에서 중간 지지부(14)를 종방향(X)으로 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성된다. 상기 제2 고정요소(24)는 제1 위치(P1)와 다른 제2 위치(P2)에서 중간 지지부(14)를 종방향(X)으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성된다. 상기 제3 고정요소(26)는 상기 제1 위치(P1)에서 상기 스케일(16)을 종방향(X)으로 중간 지지부(14)에 고정적으로 지지하도록 형성된다. 상기 제4 고정요소(28)는 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)와 다른 제3의 위치(P3)에서 상기 스케일(16)을 종방향(X)으로 중간 지지부(14)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성된다. 상기 제1 위치(P1) 내지 제3 위치(P3)는 각각 길이 방향의 서로 다른 위치, 즉, 종방향(X)에 따른 위치들이며, 이는 도 2에 도시되어 있다.
도 3을 참조하면 상기 메인 지지부(12)는 상기 제1 및 제2 고정요소(22, 24)에 더하여 추가적으로 (즉, 메인 지지부(12)의 서로 대향하는 단부에 배치되는 고정요소들) 상기 메인 지지부(12)에 일체로 형성되는 다수의 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)은 종방향(X)으로 상기 제1 고정요소(22)와 제2 고정요소(24) 사이에 분산되어 배치된다. 상기 고정요소들은 특히 상기 중간 지지부(14)를 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)와 다른, 또다른 다수의 위치들(Q1 내지 Q4)에서, 종방향(X) 및 종방향(X)에 수직인(즉, 측정 눈금 평면(20)에 평행한) 횡방향(Y)에서 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하는 역할을 한다. 상기한 또다른 위치들(Q1 내지 Q4)은 각각 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2) 사이에 있고 길이 방향의 서로 다른 위치, 즉 종방향(X)에 따른 위치들인 것이 바람직하다. 이 역시 도 2에 도시되어 있다.
상기 고정요소들(22, 24 및 30.1 내지 30.4)은 와이어 방전 가공(wire cut EDM)방법으로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로 공지된 다른 가공 방법이 위 고정요소들을 제작하는데 사용될 수 있다. 상기 고정요소들(22, 24 및 30.1 내지 30.4)은 도 3에 도시한 바와 같이 메인 지지부(12)의 표면(S)에 형성되는 리세스에 의해 형성된다.
도 4에 도시된 중간 지지부(14)는 고정 나사를 수용하는 여러 쌍의 리세스(52 내지 60)를 포함한다. 이에 따라 상기 중간 지지부(14)는 한편으로는 상기 메인 지지부(12)에 고정될 수 있고, 다른 한편으로는 상기 스케일(16)이 제3 및 제4 고정요소(26, 28)에 의해 상기 중간 지지부(14)에 고정될 수 있다. 이를 위하여 상기 제3 및 제4 고정요소(26, 28)는 도 5에 도시된 바와 같이 리세스(56, 58)의 쌍에 각각 매칭되고 고정 나사를 수용하는 리세스(46.1, 46.2; 48.1, 48.2)의 쌍을 포함한다.
도 6 내지 도 10에는 상기 제1 내지 제4 고정요소(22 내지 28) 및 고정요소들(30.1 내지 30.4) 중 하나(이하 "또다른 고정요소(30)")가 확대되어 도시된다. 도 6 내지 도 10의 도면은 각각 고체 조인트로서 형성되는 고정요소(22 내지 28, 30)의 작동 방식을 보여준다.
도 6은 제1 고정요소(22)의 사시도이다. 상기 제1 고정요소(22)는 네 개의 리프 스프링(32.1 내지 32.4)을 포함한다. 상기 리프 스프링(32.1 내지 32.4)은 고체 조인트(32)를 형성한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 리프 스프링(32.1 내지 32.4)은 각각 메인 지지부(12)의 기본 몸체(G)로부터 제1 고정요소(22)의 고정 섹션(42)까지 신장한다. 두 리프 스프링(32.1 및 32.2)은 횡방향(Y)으로 신장하고, 두 리프 스프링(32.3 및 32.4)은 종방향(X)으로 신장한다. 또한, 각각의 리프 스프링(32.1 내지 32.4)은 측정 눈금 평면(20)에 수직인 높이 방향(Z)으로 신장한다.
상기 제1 고정요소(22)의 고정섹션(42)은, 고정 나사를 수용하고 중간 지지부(14)의 리세스에 매칭되는 한 쌍의 리세스(42.1, 42.2)를 포함한다. 이에 따라 상기 중간 지지부(14)가 상기 제1 고정요소(22)에 고정될 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 고정요소(22)는 제1 위치(P1)에서 상기 중간 지지부(14)를 제1 위치(P1)에 매칭되고 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축(R1)을 중심으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성된다. 또한, 상기 제1 고정요소(22)는 제1 위치(P1)에서 상기 중간 지지부(14)를 횡방향(Y) 및 높이 방향(Z)으로 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성된다.
도 7은 제2 고정요소(24)의 사시도이다. 상기 제2 고정요소(24)는 두 개의 리프 스프링(34.1, 34.2)을 포함한다. 상기 리프 스프링(34.1, 34.2)은 고체 조인트(34)를 형성한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 리프 스프링(34.1, 34.2)은 각각 메인 지지부(12)의 기본 몸체(G)로부터 제2 고정요소(24)의 고정 섹션(44)까지 신장한다. 상기 두 리프 스프링(34.1, 34.2)은 각각 횡방향(Y)으로 신장한다. 또한, 각각의 리프 스프링(34.1, 34.2)은 높이 방향(Z)으로 신장한다.
상기 제2 고정요소(24)의 고정섹션(44)은, 고정 나사를 수용하고 중간 지지부(14)의 리세스(54)에 매칭되는 한 쌍의 리세스(44.1, 44.2)를 포함한다. 이에 따라 상기 중간 지지부(14)가 상기 제2 고정요소(24)에 고정될 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 제2 고정요소(24)는 제2 위치(P2)에서 상기 중간 지지부(14)를 상기 제2 위치(P2)에 매칭되고 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축(R2)을 중심으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성된다. 또한, 상기 제2 고정요소(24)는 제2 위치(P2)에서 상기 중간 지지부(14)를 횡방향(Y) 및 높이 방향(Z)으로 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성된다.
도 8은 제3 고정요소(26)의 사시도이다. 상기 제3 고정요소(26)는 높이 방향(Z)으로 신장하는, 브릿지 형태의 섹션(36.1)을 포함한다. 상기 브릿지 형태의 섹션(36.1)은 고체 조인트(36)를 형성한다. 상기 제3 고정요소(26)는 중간 지지부(14)에 고정되는 제1 고정 섹션(46) 및 스케일(16)이 측방향으로 접촉되는 제2 고정 섹션(66)을 포함한다. 상기 제1 고정 섹션(46)은 리세스(46.1, 46.2)를 포함한다. 상기 리세스(46.1, 46.2)는 리세스(56) 내 고정 나사를 위하여 구비된다. 상기 제2 고정 섹션(66)은 높이 방향(Z)으로 신장하는 두 개의 돌출부(66.1, 66.2)를 포함한다. 상기 돌출부(66.1, 66.2)는 스케일(16)의 측면(62)이 확실하고 정밀하게 접촉하도록 하는 역할을 한다. 상기 돌출부(66.1, 66.2)에 의해 접착 간격이 주어지며, 상기 간격에 횡방향(Y)으로 보았을 때 각각 돌출부(66.1, 66.2)의 양쪽에 접착제가 삽입된다. 이에 따라 상기 스케일(16)이 제3 고정요소(26)에 고정된다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 제3 고정요소(26)는 제1 위치(P1)에서 상기 스케일(16)을 상기 제1 위치(P1)에 매칭된 회전축(R1)을 중심으로 중간 지지부(14)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성된다. 또한, 상기 제3 고정요소(26)는 제1 위치(P1)에서 상기 스케일(16)을 횡방향(Y) 및 높이 방향(Z)으로 중간 지지부(14)에 고정적으로 지지하도록 형성된다.
도 9는 제4 고정요소(28)의 사시도이다. 상기 제4 고정요소(28)는 두 개의 지지대(38.1, 38.2) 및 테이퍼링된 섹션(38.3)을 포함한다. 상기 지지대(38.1, 38.2)는 테이퍼링된 섹션(38.3)과 함께 고체 조인트(38)를 형성한다. 상기 제4 고정요소(28)는 중간 지지부(14)에 고정되는 제1 고정 섹션(48) 및 스케일(16)이 측방향으로 접촉되는 제2 고정 섹션(68)을 포함한다. 상기 제1 고정 섹션(48)은 리세스(48.1, 48.2)를 포함한다. 상기 리세스(48.1, 48.2)는 리세스(58) 내 고정 나사를 위하여 구비된다. 상기 제2 고정 섹션(68)은 높이 방향(Z)으로 신장하는 두 개의 돌출부(68.1, 68.2)를 포함한다. 상기 돌출부(68.1, 68.2)는 스케일(16)의 측면(64)이 확실하고 정밀하게 접촉하도록 하는 역할을 한다. 상기 돌출부(68.1, 68.2)에 의해 접착 간격이 주어지며, 상기 간격에 횡방향(Y)으로 보았을 때 각각 돌출부(68.1, 68.2)의 양쪽에 접착제가 삽입된다. 이에 따라 상기 스케일(16)이 제4 고정요소(28)에 고정된다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 상기 제4 고정요소(28)는 제3 위치(P3)에서 상기 스케일(16)을 상기 제3 위치(P3)에 매칭되고 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축(R3)을 중심으로 중간 지지부(14)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성된다. 또한, 상기 제4 고정요소(28)는 제3 위치(P3)에서 상기 스케일(16)을 횡방향(Y) 및 높이 방향(Z)으로 중간 지지부(14)에 고정적으로 지지하도록 형성된다.
도 10은 또다른 고정요소(30)의 사시도이다. 상기 또다른 고정요소(30)는 두 개의 U자 형태의 리프 스프링(40.1, 40.2)을 포함한다. 상기 리프 스프링(40.1, 40.2)은 종방향(X)의 대칭축에 대하여 서로 대칭적으로 배치된다. 상기 두 리프 스프링(40.1, 40.2)은 함께 고체 조인트(40)를 형성한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 리프 스프링(40.1, 40.2)은 각각 메인 지지부(12)의 기본 몸체(G)로부터 또다른 고정요소(30)의 대응되는 고정 섹션(50)까지 신장한다. 상기 고정 섹션(50) 각각은 고정 나사를 수용하는 리세스(50.1, 50.2)를 포함한다. 또다른 고정요소(30)의 리세스(50.1, 50.2)는 중간 지지부(14)의 리세스(60)에 매칭된다. 이에 따라, 상기 중간 지지부(14)가 상기 또다른 고정요소(30)에 고정될 수 있다.
도 2, 3, 및 10을 참조하면, 상기 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)이 (도 3을 참조하여 기술한 기능에 더하여 추가적으로) 중간 지지부(14)를, 또다른 위치(Q1 내지 Q4)에서 상기 또다른 위치(Q1 내지 Q4)에 매칭되고 각각 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축들을 중심으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하는 역할을 한다. 도 10에는 또다른 고정요소(30)에 대한 회전축들 중 하나(회전축(O))만 예시적으로 도시된다.
도 10에서 또다른 고정요소(30)에 대해서만 예시적으로 도시된 바와 같이, 상기 리프 스프링(40.1, 40.2)은 적어도 높이 방향(Z)으로 신장함으로써 중간 지지부(14)가 높이 방향(Z)으로 이동되지 못하도록 한다. 도 2, 3, 및 10을 참조하면, 이에 따라 상기 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)이 상기 중간 지지부(14)를 또다른 위치(Q1 내지 Q4)에서 높이 방향(Z)으로 상기 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성된다.
도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 고정요소(22 내지 28)는 각각 평행이동 자유도, 즉, 자유도(X)뿐만 아니라, 회전 자유도, 즉, 자유도(RZ)에서도 스케일(16)을 메인 지지부(12)로부터 이중적으로 디커플링하는 역할을 한다. 또한, 상기 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)은 모든 면내(in-plane) 자유도, 즉 자유도(X, Y, 및 RZ)(도 10 참조)에서의 디커플링을 수행하는 역할을 한다.
도 11은 고정된 기준 부분(B)(예를 들어 기계 받침대)에 대한 스케일(16)의 고정점(기준점)의 위치를 측정하고 도 1에 따른 상기 어셈블리(10)를 포함하는 측정 어셈블리의 평면도이다. 도 11에 도시된 측정 어셈블리에는, 상기 고정된 기준 부분(B)에 고정되는 두 개의 스케일(2, 6)이 더 구비된다. 상기 어셈블리(10)는 횡방향(Y)으로 상기 고정된 기준 부분(B)에 대하여 이동 가능하게 지지된다. 상기 스케일(2)은 종방향(X) 및 횡방향(Y)에서의 위치 확인을 위한 측정 눈금을 포함하고, 상기 스케일(6)은 단지 횡방향(Y)에서의 위치 확인을 위한 측정 눈금을 포함한다. 스케일(2)의 측정 눈금은 어셈블리(10)의 일단에 결합된 두 개의 스캐닝 헤드(4.1, 4.2)에 의해 스캐닝 가능하다. 스케일(6)의 측정 눈금은 어셈블리(10)의 타단에 결합된 스캐닝 헤드(8)에 의해 스캐닝 가능하다. 세 개의 스캐닝 헤드(4.1, 4.2, 8)를 사용함으로써, 고정된 기준 부분(B)에 대한 기준점(즉, 고정된 회전점 및 고정된 회전축(R1); 각각의 고정 상태는 메인 지지부(12)를 기준으로 함)의 위치가 검출될 수 있다.
이에 관련하여 도 11에 도시된 측정 어셈블리에 의해서 자유도(X, Y, 및 RZ)에서의 상기 고정된 기준 부분(B)에 대한 어셈블리(10)의 위치가 확인될 수 있다. 이와 관련하여 독일출원 DE 10 2008 010 284 A1, 특히 제1 실시예를 참조할 수 있으며, 그 내용은 본 출원에 포함되어 있다.
상기 스케일(16)은 예를 들어 이른바 1Dplus Encoder 로 형성된다. 이와 관련하여서도 독일출원 DE 10 2008 010 284 A1, 특히 도 2 내지 도 5에 대한 설명을 참조할 수 있다.
본 발명은 광전기적 스캐닝 원리에만 한정되지 않는다. 특히 상기 측정 눈금(18)은 자기적으로 스캐닝 가능하거나 또는 유도 스캐닝 가능하도록 형성될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 메인 지지부(12);
    상기 메인 지지부(12) 상에 배치되는 중간 지지부(14); 및
    상기 중간 지지부(14) 상에 배치되는 스케일(16)을 포함하고,
    상기 스케일(16)은 종방향(X)으로 신장하고, 상기 스케일(16)은 측정 눈금 평면(20)에 배치되는 위치 측정용 측정 눈금(18)을 적어도 종방향(X)으로 포함하는, 어셈블리(10)에 있어서,
    상기 메인 지지부(12)는 제1 고정요소(22) 및 제2 고정요소(24)를 포함하고, 상기 제1 고정요소(22) 및 제2 고정요소(24)는 상기 메인 지지부(12)에 일체로 형성되고, 상기 제1 고정요소(22) 및 제2 고정요소(24)는 종방향(X)으로 서로 이격되어 배치되고,
    상기 제1 고정요소(22)는 제1 위치(P1)에서 중간 지지부(14)를 종방향(X)으로 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성되고, 상기 제2 고정요소(24)는 제1 위치(P1)와 다른 제2 위치(P2)에서 중간 지지부(14)를 종방향(X)으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성되고,
    상기 어셈블리(10)는 제3 고정요소(26) 및 제4 고정요소(28)를 포함하고, 상기 제3 고정요소(26) 및 제4 고정요소(28)는 종방향(X)으로 서로 이격되어 배치되고,
    상기 제3 고정요소(26)는 상기 제1 위치(P1)에서 상기 스케일(16)을 종방향(X)으로 중간 지지부(14)에 고정적으로 지지하도록 형성되고, 상기 제4 고정요소(28)는 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)와 다른 제3의 위치(P3)에서 상기 스케일(16)을 종방향(X)으로 중간 지지부(14)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고정요소(22)는 제1 위치(P1)에서 상기 중간 지지부(14)를 상기 제1 위치(P1)에 매칭되고 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축(R1)을 중심으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되고, 상기 제2 고정요소(24)는 제2 위치(P2)에서 상기 중간 지지부(14)를 상기 제2 위치(P2)에 매칭되고 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축(R2)을 중심으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되는,
    어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 고정요소(22) 및 제2 고정요소(24)는 각각 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)에서 상기 중간 지지부(14)를 종방향(X)에 수직인 횡방향(Y) 및 측정 눈금 평면(20)에 수직인 높이 방향(Z)으로 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성되는,
    어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 고정요소(26)는 제1 위치(P1)에서 상기 스케일(16)을 상기 제1 위치(P1)에 매칭되고 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축(R1)을 중심으로 중간 지지부(14)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되고, 상기 제4 고정요소(28)는 제3 위치(P3)에서 상기 스케일(16)을 상기 제3 위치(P3)에 매칭되고 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축(R3)을 중심으로 중간 지지부(14)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되는,
    어셈블리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 고정요소(26) 및 제4 고정요소(28)는 상기 스케일(16)을 각각 제1 위치(P1) 및 제3 위치(P3)에서 종방향(X)에 수직인 횡방향(Y) 및 측정 눈금 평면(20)에 수직인 높이 방향(Z)으로 중간 지지부(14)에 고정적으로 지지하도록 형성되는,
    어셈블리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 지지부(12)는 다수의 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)을 포함하고, 상기 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)은 상기 메인 지지부(12)에 일체로 형성되고, 상기 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)은 종방향(X)으로 상기 제1 고정요소(22)와 제2 고정요소(24) 사이에 분산되어 배치되고 상기 중간 지지부(14)를 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)와 다른, 다수의 또다른 위치들(Q1 내지 Q4)에서, 종방향(X) 및 종방향(X)에 수직인 횡방향(Y)으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 이동될 수 있게 지지하도록 형성되는,
    어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)은 또다른 위치(Q1 내지 Q4)에서 상기 중간 지지부(14)를 상기 또다른 위치(Q1 내지 Q4)에 매칭되고 각각 측정 눈금 평면(20)에 수직인 회전축들을 중심으로 메인 지지부(12)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있게 지지하도록 형성되는,
    어셈블리.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 또다른 고정요소들(30.1 내지 30.4)은 상기 중간 지지부(14)를 또다른 위치(Q1 내지 Q4)에서, 측정 눈금 평면(20)에 수직인 높이 방향(Z)으로 상기 메인 지지부(12)에 고정적으로 지지하도록 형성되는,
    어셈블리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고정요소(22) 및 제2 고정요소(24)는 상기 메인 지지부(12)의 서로 대향하는 단부에 배치되는,
    어셈블리.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스케일(16)은 서로 대향하고 각각 종방향(X)을 가로지르는 측면(62, 64)을 가지는 직사각형 단면을 가지고, 상기 제3 고정요소(26) 및 제4 고정요소(28)는 중간 지지부(14) 상에 배치되고, 상기한 서로 대향하는 측면(62, 64)에서 상기 스케일(16)에 접촉하도록 형성되는,
    어셈블리.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고정요소(22), 제2 고정요소(24), 제3 고정요소(26), 및/또는 제4 고정요소(28)는 각각 고체 조인트(32 내지 38)를 포함하는,
    어셈블리.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고정요소(22) 및/또는 상기 제2 고정요소(24)는 각각 적어도 두 개의 리프 스프링(32.1 내지 32.4; 34.1, 34.2)을 포함하고, 상기 각각의 리프 스프링(32.1 내지 32.4; 34.1, 34.2)은 측정 눈금 평면(20)에 수직인 높이 방향(Z)으로 신장하는,
    어셈블리.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 지지부(12) 및 상기 중간 지지부(14)는 동일한 열팽창 계수를 가지는,
    어셈블리.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 지지부(14)와 스케일(16)은 서로 다른 열팽창 계수를 가지는,
    어셈블리.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스케일(16)은 온도 범위 0° 내지 50°에서 열팽창 계수가 1.5 x 10-6K-1 보다 작은 물질, 바람직하게는 0.1 x 10-6K- 1 보다 작은 물질로 형성되는,
    어셈블리.
KR1020200000757A 2019-03-06 2020-01-03 메인 지지부, 메인 지지부 상에 배치되는 중간 지지부, 및 중간 지지부 상에 배치되는 스케일을 포함하는 어셈블리 KR20200108239A (ko)

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