[发明专利]框架结构中的定位装置

说明书

本发明涉及框架结构中的定位装置，其具有在一个基座(G)上彼此平行布置的两个线性引导件(FX1、FX2)，它们使第一横梁(FY1)和第二横梁(FY2)在第一方向上能运动地保持，Y运行车(LY)利用功能元件(T)在第二方向(Y)上能运动地保持在第一横梁(FY1)处，并且在第二横梁(FY2)和Y运行车(LY)处布置用于检测Y运行车(LY)相对第二横梁(FY2)的位置的位置测量装置(Mxy、Mz、AKz2、Mxy1、AKxy1)。功能元件(T)借助Z运行车(LZ)与Y运行车(LY)相对在第三方向(Z)上能运动地保持，在Y运行车(LY)和功能元件(T)处布置用于检测功能元件(T)相对Y运行车(LY)的位置的另外的位置测量装置(AKxy2、AKxy2'、Mxy2、Mxy2')。

技术领域

本发明涉及一种框架结构中的定位装置，其具有用于第一方向的、两个平行延伸的受驱动的线性轴、以及能沿着这些线性轴平移的横梁，该横梁在第二方向上能平移地保持功能元件，以使该功能元件能够定位在两个平行的线性轴之间的平面内或者平行于该平面。定位装置还包括另一个受驱动的线性轴，利用该线性轴能够垂直于该平面地调节功能元件的位置，以便例如给电路板装配构件或者布线。

这种定位装置也被称为平台驱动器或者XY龙门架，并且应用在许多技术领域。平的基座、如晶片或电路板的加工是这种平台驱动器的典型应用场合。由于不断发展的小型化，在此也需要越来越好的定位精度。

背景技术

在EP 2066996 B1中描述了一种框架结构中的定位装置，其中为了更加准确地确定位置而使用位置测量系统，除了检测在沿着线性引导件的本来测量方向上的位置外，这些位置测量系统还能在横向于该方向的方向上检测位置的小偏差（也就是例如引导误差）。为此用到的测杆除了具有测量方向上的本来轨道之外还具有所谓的平直度轨道，在平直度轨道处能够读取横向于测量方向的小偏差。这种测杆也被称为1D加测杆（1Dplus-Maßstaebe），因为其除了测量方向（1D）的检测外还允许在其他方向上进行测量，即使在该方向上只有小偏差。这种测杆和相应的位置测量系统在海德公司（HEIDENHAIN IFO）2009年第一部电子的公司介绍中进行描述。在此也示出这种测杆在框架结构中的定位装置上的应用。

典型的1D加测杆为本来测量方向具有递增轨道或者一般而言的轨道，该轨道能够由横向于测量方向的细且短的线条构成，这些线条例如通过光学方式由可相对于测杆移动的扫描头扫描。平直度轨道由平行于本来测量方向（从而横向于引导误差方向）的、位于递增轨道旁的少量长线条构成。这些平直度轨道也由扫描头扫描。通过扫描测杆轨道，在测杆和扫描头之间发生相对运动时产生周期性的信号。通过数周期并且划分各个周期（内插法）能够确定平移的量以及位置。因此，能够由1D加测杆在两个彼此独立的方向上读取位置值。

在现有技术中还公知所谓的双龙门架装置，其中在第一方向上在两个线性引导件之间布置有两个可平移的横梁。WO 02/067648 A1描述了一种用于加工具有印刷电路的电路板的机床，该机床为了提升产量而具有一个配有附加加工工具的第二横梁。

由作为本发明出发点的US 2015/0280529 A1中公知一种框架结构中的定位装置，其具有在一个基座上彼此平行布置的两个线性引导件，它们使第一横梁和第二横梁在第一方向上可运动地保持。Y运行车利用功能元件在第二方向上可运动地保持在第一横梁处。在Y运行车和第二横梁处布置有用于检测Y运行车相对于第二横梁的位置的位置测量装置。现在通过测量Y运行车相对于第二横梁的位置，就可以基本上更准确地检测Y运行车的空间位置，该第二横梁既不受机械影响也不受热影响，也就是相比承载Y运行车的第一横梁在造型上基本更稳定。通过在Y运行车和功能元件之间起作用的、用于精确定位的附加驱动器，因此可以在所有自由度上更加准确地定位功能元件，而与第一横梁的变形无关。

然而，在这种定位装置中，功能元件的垂直于基座的定位却是不受监控的，该定位借助另外的受驱控的线性引导件实现。不能检测并且也不能补偿功能元件的作用点（工具中心点，TCP）的、平行于基座平面的平移，该平移在功能元件垂直运动时产生。

发明内容