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CN106715042A - 定位单元 - Google Patents

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CN106715042A CN201580034233.6A CN201580034233A CN106715042A CN 106715042 A CN106715042 A CN 106715042A CN 201580034233 A CN201580034233 A CN 201580034233A CN 106715042 A CN106715042 A CN 106715042A
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Abstract

本发明涉及一种用于可利用直线驱动器(1)调节的滑动座架(3)和底座(16)的定位单元，其中，直线驱动器(1)、尤其主轴驱动器或直线电机具有稍长的部分和较短的部分。根据本发明设置成，定位单元(10)具有至少两个补偿杆(4a,4b)，其中，相应地两个相邻的补偿杆(4a,4b)在一端处经由铰接部(6)彼此相连接而在相应地另一端处与直线驱动器(1)的稍长的部分经由两个相应地布置在直线驱动器(1)的稍长的部分的端部处的铰接组件(5a,5b)中的其中一个相连接，其中，补偿杆(4a,4b)和直线驱动器(1)的稍长的部分以三角形的形式布置且在铰接部(6)处在补偿杆(4a,4b)之间的角度可通过直线驱动器(1)的稍长的部分的热性长度变化而变化，且其中，滑动座架(3)与铰接部(6)而直线驱动器(1)的较短的部分与底座(16)相连接或滑动座架(3)与直线驱动器(1)的较短的部分而底座(16)与铰接部(6)相连接。

Description

定位单元
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于可利用直线驱动器调节的滑动座架的定位单元。
背景技术
直线驱动器通常包括稍长的部分和较短的部分，例如在主轴驱动器的情形中包括主轴和螺母，其彼此可移动且这些部分中的其中一个与滑动座架相连接或被连接。此外，由现有技术已知带有具有气缸和(带有或不带有活塞杆或直线电机的)活塞的液压或气动调节装置的直线驱动器。带有直线驱动器的定位单元例如被用于定位在其上安装或固定有用于试验的试样或工件的滑动座架。此类定位单元在现有技术中还在两个或三个彼此正交的运动方向上布置和组合，以便于使得二维或三维的定位成为可能。
在直线驱动器、例如主轴驱动器通过电动机或其它驱动器的运行的情形中，由于部件的摩擦、驱动器的生热或由于外部影响导致直线驱动器的生热。因此，部件同样经受生热且相应于所使用的材料的热膨胀系数经受膨胀或者长度变化。为了可承受或允许该长度变化，在现有技术中例如在主轴驱动器的情形中考虑在主轴支承中的该情况。如此，主轴在一端处设有浮动轴承，在另一端处设有固定轴承。固定轴承确定主轴沿着转动轴线的位置，浮动轴承允许主轴的膨胀。首先与此相联系的问题是，在该途径上在主轴生热的情形中与主轴相连接的滑动座架从其理论位置被移动以某一误差行程。误差行程的大小和与此相联系的偏差的定位取决于主轴驱动器的螺母关于固定轴承的位置(随着相对固定轴承的增加的距离，误差行程的值也增加)。例如，主轴螺母在带有150mm长度的主轴上的位置误差为直至2.4μm/ºC。此类误定位例如在扫描探针显微镜中的高精度试验的情形中或在电路板制造的情形中导致不可接受的误差。
由现有技术已知用于补偿在直线驱动器中由温度引起的位置误差的装置和方法。在由现有技术已知的装置和方法中，在此直线驱动器的生热大多被测量且借助于直线驱动器的事先被确定的模型被重新定位。备选地，如在数控加工机中常见的那样可使用温度不敏感的长度测量系统、例如玻璃线性标尺，以便于测定滑动座架的实际位置。在该情况中，经由闭合的调节回路可如此地定位直线驱动器，即使得热漂移被补偿。
由文件EP1170647所已知的是，基于在机床的主轴驱动器中的热产生和热传导测定用于热位移的修正值且在修正值的基础上修正刀具位置。
此外例如由文件JPH05208342已知一种带有用于螺旋输送器的位置探测器的进给马达。借助于间隙传感器检测间隙量且利用探测装置来测量。螺旋输送器的纵向的热位移基于测得的位移量、机械常数等来计算且测定用于位置误差的修正值且利用数控控制装置来修正螺旋输送器的位置。
通过由现有技术已知的方法或装置所需要的“重新定位”，定位单元或其部分然而被再一次生热，这要求进一步的“重新定位”且定位单元被再一次生热，以此类推。同样地，在系统紧接着的冷却的情形中位置误差由于部件的缩短被再次建立，由此随着由此导致的新的生热需要滑动座架的再一次的“重新定位”。该情况引起定位单元的滑动座架的不断的调整和“重新定位”，由此，如果不是甚至不可能，部件的尤其精确的定位则变得困难。
另外的由现有技术已知的措施是试样由于直线驱动器的热膨胀/收缩的位移，例如通过基于模型的方式，该方式将在结构中的温度分布回算到长度变化或通过使用合适的长度测量系统例如昂贵的玻璃线性标尺来确定且借助于直线驱动器又近似正确地定位滑动座架。除了用于检测位置误差或温度特征曲线的必要的传感装置的高的成本之外，驱动器的激活意味着带有多种负面结果的到系统中的动态干预，例如震动、振动激励或由于粘滑效应的定位误差。这样的干预可在测量系统的情况中表现为在测量结果中的人为因素、在加工机的情况中反映为非期望的表面结构。此外，当偏差处在直线驱动器的分辨率的数量级中时，在该途径上的热漂移才被消除。
发明内容
因此，本发明的目的在于，实现一种先前所提及的形式的装置，其最小化或完全避免由于直线驱动器的热膨胀的位置误差。
该目的通过权利要求1的表征的特征来实现。根据本发明设置成，定位单元具有至少两个补偿杆，其中，相应地两个相邻的补偿杆在其一端处经由铰接部彼此相连接而在其相应地另一端处在直线驱动器的稍长的部分处经由两个相应地在直线驱动器的稍长的部分的端部处布置的铰接组件中的其中一个相连接，其中，补偿杆和直线驱动器的稍长的部分以三角形的形式布置且在铰接部处在补偿杆之间的角度可通过直线驱动器的稍长的部分的热性长度变化而变化，且其中，滑动座架与铰接部而直线驱动器的较短的部分与底座相连接或滑动座架与直线驱动器的较短的部分而底座与铰接部相连接。
通过带有补偿杆和铰接部以及铰接组件的装置的构建，直线驱动器的长度变化引起在相邻的经由铰接部相连接的补偿杆之间的角度的变化。该角度在直线驱动器的稍长的部分的冷却和与此相联系的缩短的情形中变得更小而该角度在直线驱动器的稍长的部分的生热或者温度提高和与此相联系的延长的情形中变得更大。如此，由于热膨胀所引起的在直线驱动器中的应力被阻止且同时被固定在直线驱动器处的滑动座架的位置误差被补偿。该补偿在最佳情况中、在定位在主轴中间的情形中完全地且直接在出现时被补偿，而滑动座架无须又被重新定位。如此，可无干扰地实现布置在滑动座架上的试样的测量或可不间断地执行生产且无须在定位之后等待起振过程(定位、生热、重新定位、冷却、再一次的重新定位)。
此外，建立新的紧凑的且温度稳定的机动化的定位单元，其补偿在定位单元中的部件的热性长度变化且使得快速且可靠的定位成为可能。因此可实现机动化的定位单元在带有较大温度跃变的环境中的使用可能性，而不由于温度变化得出不可接受的漂移运动。提供一种根据本发明的用于精确定位工件或用于显微镜、扫描探针显微镜、扫描显微镜、电子显微镜等的试样定位的定位单元。
该装置的特别有利的实施形式通过从属权利要求的特征作进一步定义：
为了防止直线驱动器自身须承受不同于沿着主轴轴线指向的负荷、例如围绕横向于主轴轴线的轴线的转矩，对称的结构是有利的。在此设置成，使用四个补偿杆，其中，相应地两个相邻的补偿杆在一端处相应地经由铰接部相连接而在相应地另一端处在直线驱动器的稍长的部分处经由两个相应地在直线驱动器的稍长的部分的端部处布置的铰接组件中的其中一个相连接，其中，相应地两个经由铰接部相连接的补偿杆和直线驱动器的稍长的部分以三角形的形式布置且相应地在铰接部处在两个在铰接部处相连接的补偿杆之间的角度可通过直线驱动器的稍长的部分的热性长度变化而变化，其中，四个补偿杆以平行四边形的形式布置，且其中，滑动座架与铰接部而直线驱动器的较短的部分与底座相连接或滑动座架与直线驱动器的较短的部分而底座与铰接部相连接。
如此，不要求直线驱动器的稍长的部分弯曲且确保直线驱动器的轻载行程(Leichtlauf)以及阻止滑动座架的翻倾。
在补偿杆中的特别有利的布置和力分布以如下方式被实现，即通过使两个、尤其四个补偿杆具有相同的长度且相应地两个经由铰接部相连接的补偿杆与直线驱动器的稍长的部分以等边三角形的形式布置且尤其地四个补偿杆以平行四边形的形式布置。
一种备选的实施形式以如下方式被提供，即通过使两个、尤其四个补偿杆优选成对地具有不同的长度且相应地两个经由铰接部相连接的补偿杆与直线驱动器的稍长的部分以一般三角形的形式布置且/或尤其地四个补偿杆以一般四边形的形式布置。
铰接组件的结构被简化且如此以来当铰接组件相应地具有至少两个子铰接部时(其中，相应地每个子铰接部连接铰接组件与各一个补偿杆)，根据本发明的装置的成本被降低，。
装置的尺寸以如下方式被降低，即通过使铰接部、铰接组件和/或子铰接部构造成固体铰接部。
固体铰接部的使用相对分立的铰接部(diskret Gelenk)提供了明显的优点。如此，其可无间隙地、无摩擦地(即在其特性上尽可能直线地)、便宜地且以较小的结构空间来实现。
该装置可特别平整地实施，且当铰接部、铰接组件和直线驱动器布置在一个平面中时(其中，铰接部在该平面中可移动)，应力被特别有效地分布在装置中。
当补偿杆、铰接部和/或铰接组件为了更坚硬的实施而双重实施且相应地在各两个尤其彼此平行地布置的平面中以相对直线驱动器的运动平面的某一间距、尤其在绕直线驱动器的镜像布置中布置时，定位单元的刚性被提高。
当滑动座架在至少一个导轨、尤其交叉滚子导轨中被引导时，滑动座架被保护防止扭转和卡住。此外，备选地可使用直线滚珠导轨、空气静力学或流体静力学的直线导轨。
当直线驱动器构造成主轴驱动器时，实现该装置的一优选的实施方案，其中，稍长的部分构造成主轴而较短的部分构造成在主轴上运行的螺母，其中，补偿杆相应地与主轴的端部中的其中一个经由铰接组件、尤其利用子铰接部相连接，且其中，滑动座架与螺母而底座与铰接部、尤其两个铰接部相连接或滑动座架与铰接部、尤其两个铰接部而底座与螺母相连接。
当主轴相应地被支承在铰接组件处的轴承、尤其固定轴承中时，主轴的长度变化在该装置中被特别良好地承受。
在使用单侧被夹紧的轴承的情况中须实现在系统中的预紧，其考虑到，即使得尽管设计上单侧的轴承也充当固定轴承。
当该装置具有弹簧时，可改善到滑动座架或底座处的连结，其中，各一个弹簧相应地连接铰接部与滑动座架或底座且/或铰接部相应地可通过弹簧被预紧。
该预紧此外允许在直线驱动器的稍长的部分处的初始拉力或者初始压力的调整且改变在经由铰接部相连接的补偿杆之间的角度。
定位单元的一种简单的实施方案以如下方式被实现，即通过将补偿杆和/或铰接组件集成在优选平的板中、尤其板件中且构造成该板，其中，铰接部和/或子铰接部优选在板中构造成固体铰接部、尤其构造成连接补偿杆和/或铰接组件的接片。
板的制造例如通过由例如板件构成的板借助于激光或其它合适的生产措施的冲压、冲蚀或裁剪来实现。
当设置有至少两个、尤其四个板时，可进一步提高定位单元的刚性，其中，定位单元通过带有相应地两层板的铰接结构的两个彼此平行地布置的平面形成。
定位单元的一种简单的且狭窄构建的实施方案可以如下方式来实现，即通过使弹簧构造成平行四边形结构，其中，平行四边形结构被集成在补偿杆中、尤其被集成到板中。
当补偿杆具有尤其布置在平行四边形结构处的优选在铰接部的区域中的联接点时，可实现铰接部或者补偿杆与滑动座架或底座的连接，其中，一补偿杆的联接点与经由相应的铰接部相连接的补偿杆的联接点相应地经由连接元件与滑动座架或底座相连接。
为了将到补偿结构中的热输入保持较少且避免局部的温度梯度，设置成，直线驱动器、铰接组件和补偿杆彼此具有良好的热耦合，例如经由合适的材料选择(例如相同的材料或带有合适的导热系数的材料)，且/或相对定位单元的其余部分(例如滑动座架、底座和马达)的较大的接触面，例如通过绝缘层(例如塑料层或气隙)的适宜的使用和较小的接触面，然而被尽可能地热解耦。此外，补偿结构在其热质量上被有意地保持较小，而未确定位置的部件的热质量相对较大。通过这些特征的相互作用，被带入到定位单元中的热量优选地分散在未确定位置的部分中。尽管经由热解耦流动到补偿结构中的较小的热量在补偿结构中由于良好的热耦合和较小的热质量快速地分散且几乎不形成温度梯度。
以如下方式提供一种带有可二维定位的滑动座架的定位单元，即通过设置两个定位单元和各一个关联于定位单元的直线驱动器，其中，优选地直线驱动器的滑动座架的运动方向彼此正交地延伸，且其中，滑动座架中的其中一个可与相应地另一定位单元的底座或滑动座架相连接。
以如下方式提供一种带有可三维定位的滑动座架的定位单元，即通过设置另一用于三维定位的定位单元，其中，优选地该另外的定位单元正交于两个定位单元布置，且可与两个定位单元中的其中一个的底座或滑动座架相连接。
本发明的另外的优点和设计方案由说明书和任意的附图得出。
附图说明
接下来根据特别有利的、然而非限制性地来理解的实施例在附图中示意性示出地且参照附图示例地说明本发明：
图1a显示了根据本发明的定位单元的一实施形式的示意性视图，图1b显示了带有四个补偿杆的根据本发明的定位单元的一种实施形式的示意性视图，图2显示了带有被固定在参考系统处或者在底座处的螺母的根据本发明的定位单元的一实施形式的示意性视图，图3以透视视图显示了带有滑动座架的根据本发明的定位单元的一实施形式，图4显示了根据图3的透视截面视图，图5a显示了根据本发明的定位单元的补偿结构的一实施形式的透视视图，图5b显示了带有四个板的根据本发明的定位单元的补偿结构的一实施形式的透视视图，图6和7显示了在未变形和变形的状态中的铰接部的一实施形式的详细视图，图8显示了根据本发明的定位单元的透视截面视图，图9显示了装置的一实施形式的平面图且图10显示了带有两个彼此正交地被定位的定位单元的本发明的一实施形式。
具体实施方式
图1a显示了带有两个经由铰接部6相连接且与直线驱动器1的长的部分以等边三角形布置的补偿杆4a和4b的根据本发明的定位单元10的一实施形式。该实施形式在图1b的实施形式的附图说明中类似地被说明。
在图1b中以示意性视图形式示出了根据本发明的定位单元10的一实施形式。定位单元10具有包括稍长的部分和较短的部分的直线驱动器1。在该实施形式中，直线驱动器1构造成主轴驱动器，其中，稍长的部分是主轴2而较短的部分是螺母7。螺母7处在主轴2上且被固定在滑动座架3处。在主轴2旋转的情形中，滑动座架3通过螺母7沿着主轴轴线被平移地移动。主轴2在其端部处借助于两个轴承15a和15b(在该实施形式的情形中借助于实施成固定轴承的滚动轴承)被可转动地支承且在轴承15a和15b处相应地与铰接组件5a和5b相连接。定位单元10具有带有四个补偿杆4a,4b,4c和4d的补偿结构11。相邻补偿杆4a,4b,4c和4d中的其中两个(即补偿杆4a和4b)在其端部的其中一个处相应地经由铰接部6a(在该实施形式中例如铰链铰接部)彼此相连接且在其另一端部处相应地经由铰接组件5a和5b与直线驱动器1的主轴2相连接。两个另外的补偿杆4c和4d类似于补偿杆4a,4b同样经由铰接部6b在其端部的其中一个处(相邻的)彼此相连接且以相应地另一端部同样被固定在铰接组件5a和5b处。相应地补偿杆4a和4b和补偿杆4c和4d一起形成平行四边形。补偿杆4a和4b以及补偿杆4c和4d经由铰接部6a或者6b与直线驱动器1的主轴2相应地形成等边三角形。铰接部6a和6b相应地经由弹簧9a,9b与底座16(即定位单元10的框架)相连接。补偿杆4a,4b,4c,4d在铰接部6a和6b处借助于可摆动的铰链铰接部彼此可转动地相连接且在铰接组件5a,5b处相应地在子铰接部13a,13b和14a,14b处(在该实施形式中同样经由铰链铰接部)被可摆动地支承。除了铰链铰接部之外，球窝铰接部或其它可转动的铰接部同样适合用于铰接部6a,6b和子铰接部13a,13b和14a,14b且可被类似地使用。
在主轴2的热引起的长度变化的情形中，在两个铰接组件5a和5b之间的距离被增大。补偿杆4a,4b,4c,4d经由铰接组件5a和5b与子铰接部13a,13b和14a,14b被倾斜且铰接部6a,6b正交于主轴轴线在主轴2的方向上被移动。这另外引起在补偿杆4a和4b或者4c和4d之间的角度的增大。通过将铰接部6a和6b固定在底座16处，主轴2的长度变化由于在补偿杆4a和4b或者4c和4d之间的角度变化和铰接部6a,6b在主轴2的方向上的位移而不被传递到滑动座架3上且滑动座架3保持在其位置处。连接铰接部6a,6b与底座16的弹簧9a和9b为了更好地调整在铰接部6a,6b之间的距离或为了避免在铰接组件5a和5b中的轴承间隙可具有或施加预紧。弹簧9a,9b也可等价地通过气动缸或可控的液压缸或通过其它的弹簧类型来替代。
在图2中示出的实施形式具有定位单元10的相对在图1中所说明的实施形式类似的结构。然而螺母7牢固地与底座16(即定位单元10的框架和参考系统)相连接。在该实施形式中，滑动座架3与铰接部6a,6b经由弹簧9a和9b相连接。在该布置方案中，在主轴2的旋转时主轴2通过固定的螺母7、补偿杆4a,4b,4c,4d、铰接组件5a,5b、铰接部6a,6b和在铰接部6a,6b处相连接的滑动座架3被平移移动。滑动座架3为了在两个纵侧上的更好的引导相应地经由导轨8a,8b(例如交叉滚子导轨)被引导和支承。
在图3中以透视视图示出了带有滑动座架3和直线驱动器1的定位单元10的另一实施形式。图4对此显示了该实施形式的截面视图。主轴2通过马达23(图8)被旋转且相对于被固定在底座16或者框架处的螺母7移动主轴2。主轴2的支承经由被安装在主轴2的两个端部处的滚动轴承18a,18b实现。滚动轴承18a,18b的内圈在主轴2的轴肩处而外圈相应地在轴瓦17a,17b中被夹紧。在轴瓦17a,17b的顶侧和底侧处作用有铰接组件5a,5b。
在5a中示出了在图3和4中所说明的布置方案的定位单元10的补偿结构11。补偿杆4a,4b,4c,4d在两个板20a和20b(例如薄的金属板)中与铰接组件5a,5b共同地构造或者集成。轴瓦17a,17b与铰接组件5a,5b相连接。整个补偿结构11由带有板20a和20b的铰接结构的两个彼此平行地布置的平面形成，其中，铰接结构的两个平面绕主轴2的轴线镜像地或者相对直线驱动器1镜像地布置。这提高了在滑动座架3与底座16之间的刚性。此外，该设计如此地保持对称，即补偿结构11无须处在主轴的高度上。
图5b显示了带有四个板20a,20b,20c,20d的定位单元10的补偿结构11的另一实施形式。整个补偿结构11由相应地带有两层彼此贴靠的板20a,20b,20c,20d的铰接结构的两个彼此平行地布置的平面构成，其中，铰接结构的两个平面围绕主轴2的轴线镜像地或者相对直线驱动器1镜像地布置。板20a,20b,20c,20d相同地构造且覆盖地彼此叠加。铰接部6a,6b和子铰接部13a,13b,14a,14b在板20a,20b,20c,20d中构造成固体铰接部(图9)。补偿杆4a,4b,4c,4d和铰接组件5a,5b通过构造成固体铰接部的铰接部6a,6b和子铰接部13a,13b,14a,14b(在该实施形式中在板20a,20b,20c,20d中所构造的接片)被铰接地连接。
板20a,20b,20c,20d是闭合的且与底座16经由螺母7相连接。板20a,20b,20c,20d与滑动座架3经由四对联接点19a,19b,19c,19d相连接。如在图5a和5b中示出的那样，联接点19a,19b,19c,19d可借助于连接元件21a,21b,21c,21d成对地经由螺钉相连接且这些连接元件21a,21b,21c,21d然后才与滑动座架3相连接。备选地，联接点19a,19b,19c,19d可直接与滑动座架3相连接。
在主轴2膨胀的情形中，主轴2的支承部与主轴2一起移动，滑动座架3然而保持位置固定。铰接部6a,6b和子铰接部13a,13b和14a,14b类似于在图2中所说明的实施形式补偿主轴2的膨胀且因此滑动座架3和可能的在滑动座架3上待试验的试样在定位单元10上同样保持位置固定。备选地，结构还可在带有移动的螺母7和固定的主轴2的相反的功能方向上实现。
联接点19a,19b,19c,19d和弹簧9a,9b,9c,9d同样实施成固体铰接部或者被匹配于固体铰接部。联接点19a,19b的详细视图在图6中以未变形的状态而在图7中以变形的状态中示出。构造成固体铰接部的铰接部6a使得两个补偿杆4a,4b彼此的相对翻倾成为可能且尽可能固定翻倾的转动点。转动点的在相对主轴轴线的正交方向上的位置在两个补偿杆4a,4b的每个处经由各一个平行四边形结构22a来定义，其在安装位置中允许横向于主轴轴线的尽可能纯粹的运动，然而防止铰接部6a,6b沿着主轴轴线的平移。平行四边形结构22a自身经由联接点19a与滑动座架3相连接。如果期望主轴2经由定位单元10的补偿杆4a,4b,4c,4d的预紧，则联接点19a,19b,19c,19d可在装配过程中在主轴2的方向上或远离主轴2地被拉紧且如此引起朝向主轴2的初始拉力或压力。
如果定位单元10的补偿结构11和滑动座架3由带有不同热膨胀系数的材料构成，则可能的是，相应地两个补偿杆4a,4b,4c,4d的联接点19a,19b,19c,19d首先经由具有与定位单元10的补偿结构11相同的热膨胀系数的连接元件21a,21b,21c,21d来连接，且连接这些连接元件21a,21b,21c,21d与滑动座架3。以该方式可防止在平行四边形结构22a,22b,22c,22d中的联接点19a,19b,19c,19d之间的温度引起的应力。图7显示了在变形的状态中的补偿杆4a,4b的详细视图和平行四边形结构22a的由此所引起的变形。在此，联接点19a或者铰接部6a在相对主轴2的轴线的正交方向上被移动，沿着主轴轴线的运动被阻止。
在图8中示出了带有直线驱动器1和滑动座架3的根据本发明的定位单元10的一实施形式。在主轴2的一端处固定有驱动器、此处步进电机23，其产生主轴2的旋转。螺母7牢固地与底座16相连接。主轴2的旋转引起主轴2沿主轴轴线的位移且因此引起滑动座架3在主轴轴线的方向上的平移。
图9显示了带有被集成在板20或者板件中的补偿杆4a,4b,4c,4d、联接点19a,19b、铰接部6a,6b、带有子铰接部13a,13b和14a,14b的铰接组件5a,5b和平行四边形结构22a,22b的在图5中所说明的板20的顶视图。
该装置的另一实施形式包含四个补偿杆4a,4b,4c,4d，其成对地具有不同的长度尺寸(例如补偿杆4a和4c或者4b和4d相应地可具有不同的长度)且以一般四边形的形式布置。
图10显示了本发明的另一实施形式。示出了带有各一个滑动座架3a,3b和各一个用于补偿温度引起的位置误差的直线驱动器1a,1b的两个定位单元10a,10b的组合。该组合所允许的是，不仅完成直线的调节过程，而且还避免二维运动且同时避免温度引起的位置误差。正交于两个定位单元10a和10b的额外的定位单元且因此三维的运动和同时的温度引起的位置误差补偿同样可实现。
本发明的另一方面是提供用于根据本发明的定位单元10的合适的温度管理。本发明的先前所说明的方面目前为止均由近似静止的状态出发，言下之意即，所有部件具有相同的温度。然而如果例如在主轴2中构造有温度梯度，其例如由于驱动器在一端处的安装是较可能的，那么产生主轴2的不均匀的膨胀。
在图3至10中示出的实施形式中，除了提供补偿结构11之外热绝缘和热耦合的适宜的方面反作用于在部件中的不均匀的温度分布的效应。负责滑动座架3沿着其移动方向的位置的部件(即主轴2、螺母7、轴承18a,18b、铰接组件5a,5b和补偿杆4a,4b,4c,4d和/或板20a,20b,20c,20d)彼此被良好地热耦合且在其热质量上有意地被保持较小。这所引起的是，进到直至这些部件的热量快速且均匀地分散且温度梯度在该途径上被保持较小。相对周围的部件(例如滑动座架3和马达23)力求高的热绝缘。此外，力求这些部件的高的热质量。由此，来自不同源(例如马达23)的热量找到其更容易地到未位置确定的部件(即滑动座架3、底座16和其它结构元件)中的途径。此外，经由边界进入到位置确定的区域中、直线驱动器1中、补偿杆4a,4b,4c,4d中、铰接部6a,6b等等中的热流相比在该区域内部的热流较小地用于均匀的分布。在1-2℃的实际的温度提高(例如由于马达驱动)的情形中，主轴2膨胀以大约5μm。
步进电机23的框架在图8和10的实施形式中与滑动座架3相连接。同样地还可设想的是，将马达23布置在轴瓦17a或17b的其中一个处。该方式所具有的优点是，马达23直接支撑在传动系中且扭矩不经由补偿杆4a,4b,4c,4d被支撑。
在示出的实施形式中的铰接组件5a,5b和铰接部6a,6b实现成固体铰接部。固体铰接部的使用相对分立的铰接部提供了明显的优点。如此，其无间隙地、无摩擦地(即在其特性中尽可能直线地)且以较小的结构空间实现。对此备选地，还可使用带有滑动轴承和滚动轴承(例如球轴承、圆柱轴承或滚针轴承)的分立的铰接部。
如已在附图说明中所提及的那样，在其中用于温度补偿的定位单元10的温度补偿的部件不是滑动座架3的部分而是底座16的部分的布置方案同样是可设想的。
上述发明还可类似地被使用在其它的直线驱动器处。对此的示例是：
主轴驱动器、滚珠丝杠(Kugelgewindetriebe)(例如球循环主轴)、带有滚轮回引(Rollenruckfuhrung)的滚柱丝杠(Rollengewindetriebe)、行星滚柱丝杠、梯形丝杠(Trapezgewindetriebe)、陡螺纹丝杠、流体静力学丝杠；直线电机；机电缸，例如带有主轴驱动器的电动机；气动缸；液压缸；气压弹簧；齿条驱动器；苏格兰曲柄连杆机构，例如曲柄环；或齿带驱动器。
用于补偿在直线驱动器中的温度引起的长度变化的定位单元10的另一等价实施方案还可借助于弯曲杆实现。在此，弯曲杆可替代补偿杆4a,4b,4c,4d和/或铰接部6a,6b以及铰接组件5a,5b。弯曲杆可以弯曲的形状或以三角形的布置实施。直线驱动器1的长度变化然后将弯曲杆变形且弯曲杆的曲率或弯曲杆彼此的角度变化且以该方式实现长度变化补偿的根据本发明的原理。

Claims (19)

1.用于能利用直线驱动器(1)调节的滑动座架(3)和底座(16)的定位单元，其中，所述直线驱动器(1)、尤其主轴驱动器或直线电机具有稍长的部分和较短的部分，其特征在于，所述定位单元(10)具有至少两个补偿杆(4a,4b)，其中，相应地两个相邻的补偿杆(4a,4b)在一端处经由铰接部(6)彼此相连接且在相应地另一端处与所述直线驱动器(1)的稍长的部分经由两个相应地布置在所述直线驱动器(1)的稍长的部分的端部处的铰接组件(5a,5b)中的其中一个相连接，其中，所述补偿杆(4a,4b)和所述直线驱动器(1)的稍长的部分以三角形的形式布置且在所述铰接部(6)处在所述补偿杆(4a,4b)之间的角度能通过所述直线驱动器(1)的稍长的部分的热性长度变化而变化，且其中，所述滑动座架(3)与所述铰接部(6)而所述直线驱动器(1)的较短的部分与所述底座(16)相连接或所述滑动座架(3)与所述直线驱动器(1)的较短的部分而所述底座(16)与所述铰接部(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的定位单元，其特征在于，设置有四个补偿杆(4a,4b,4c,4d)，其中，相应地两个相邻的补偿杆(4a,4b,4c,4d)在一端处相应地经由铰接部(6a,6b)相连接且在相应地另一端处在所述直线驱动器(1)的稍长的部分处经由两个相应地布置在所述直线驱动器(1)的稍长的部分的端部处的铰接组件(5a,5b)中的其中一个相连接，其中，相应地两个经由所述铰接部(6a,6b)相连接的补偿杆(4a,4b,4c,4d)和所述直线驱动器(1)的稍长的部分以三角形的形式布置，且相应地在所述铰接部(6a,6b)处在两个在所述铰接部(6a,6b)处相连接的补偿杆(4a,4b)之间的角度能通过所述直线驱动器(1)的稍长的部分的热性长度变化而变化，其中，所述四个补偿杆(4a,4b,4c,4d)以平行四边形的形式布置，且其中，所述滑动座架(3)与所述铰接部(6a,6b)而所述直线驱动器(1)的较短的部分与所述底座(16)相连接或所述滑动座架(3)与所述直线驱动器(1)的较短的部分而所述底座(16)与所述铰接部(6a,6b)相连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述两个、尤其四个补偿杆(4a,4b,4c,4d)具有相同的长度且相应地两个经由所述铰接部(6)相连接的补偿杆(4a,4b,4c,4d)与所述直线驱动器(1)的稍长的部分以等边三角形的形式布置且尤其地所述四个补偿杆(4a,4b,4c,4d)以平行四边形的形式布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述两个、尤其四个补偿杆(4a,4b,4c,4d)优选成对地具有不同的长度且相应地两个经由所述铰接部(6)相连接的补偿杆(4a,4b,4c,4d)与所述直线驱动器(1)的稍长的部分以一般三角形的形式布置且/或尤其地所述四个补偿杆(4a,4b,4c,4d)以一般四边形的形式布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述铰接组件(5a,5b)相应地具有至少两个子铰接部(13a,13b,14a,14b)，其中，相应地每个子铰接部(13a,13b,14a,14b)连接所述铰接组件(5a,5b)与各一个补偿杆(4a,4b,4c,4d)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述铰接部(6a,6b)、所述铰接组件(5a,5b)和/或所述子铰接部(13a,13b,14a,14b)构造成固体铰接部。
7.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述铰接部(6a,6b)、所述铰接组件(5a,5b)和所述直线驱动器(1)布置在一平面中且所述铰接部(6a,6b)能在该平面中移动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述补偿杆、所述铰接部和/或所述铰接组件为了更坚硬的实施而双重地实施且相应地在各两个尤其彼此平行布置的平面中相对所述直线驱动器(1)的运动平面以一间距、尤其地以围绕所述直线驱动器(1)的镜像布置来布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述滑动座架(3)在至少一个导轨(8)、尤其交叉滚子导轨中被引导。
10.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述直线驱动器(1)构造成主轴驱动器，其中，所述稍长的部分构造成主轴(2)而所述较短的部分构造成在所述主轴(2)上运行的螺母(7)，其中，所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)相应地与所述主轴(2)的端部中的其中一个经由所述铰接组件(5a,5b)尤其地利用子铰接部(13a,13b,14a,14b)相连接，且其中，所述滑动座架(3)与所述螺母(7)而所述底座(16)与所述铰接部(6)、尤其地所述两个铰接部(6a,6b)相连接或所述滑动座架(3)与所述铰接部(6)、尤其地所述两个铰接部(6a,6b)而所述底座(16)与所述螺母(7)相连接。
11.根据权利要求10所述的定位单元，其特征在于，所述主轴(2)相应地被支承在所述铰接组件(5a,5b)处的轴承(18a,18b)、尤其固定轴承中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述装置具有弹簧(9a,9b)，其中，各一个弹簧(9a,9b)相应地连接铰接部(6a,6b)与所述滑动座架(3)或所述底座(16)且/或所述铰接部(6a,6b)能相应地通过弹簧(9a,9b)被预紧。
13.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)且/或所述铰接组件(5a,5b)被集成在优选平的板(20)、尤其板件中且构造成该板(20)，其中，所述铰接部(6a,6b)且/或所述子铰接部(13a,13b,14a,14b)优选在所述板(20)中构造成固体铰接部、尤其地构造成连接所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)和/或所述铰接组件(5a,5b)的接片。
14.根据权利要求13所述的定位单元，其特征在于，设置有至少两个、尤其四个板(20a,20b,20c,20d)，其中，所述定位单元(10)由相应地带有两层板(20a,20b,20c,20d)的铰接结构的两个彼此平行地布置的平面形成。
15.根据权利要求12至14所述的定位单元，其特征在于，所述弹簧(9a,9b)构造成平行四边形结构(22a,22b)，其中，所述平行四边形结构(22a,22b)被集成在所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)中、尤其地到所述板(20a,20b,20c,20d)中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)具有尤其布置在所述平行四边形结构(22a,22b)处的、优选在所述铰接部(6a,6b)的区域中的联接点(19a,19b)，其中，补偿杆(4a,4b,4c,4d)的所述联接点(19a,19b)与经由所述相应的铰接部(6a,6b)相连接的补偿杆(4a,4b,4c,4d)的联接点(19a,19b)相应地经由连接元件(21a,21b)与所述滑动座架(3)或所述底座(16)相连接。
17.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述直线驱动器(1)、所述铰接组件(5a,5b)和所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)彼此具有良好的热耦合和较小的热质量且/或所述滑动座架(3)、所述底座(16)和所述马达(23)相对所述直线驱动器(1)、所述铰接组件(5a,5b)和所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)热解耦且相比所述直线驱动器(1)、所述铰接组件(5a,5b)和所述补偿杆(4a,4b,4c,4d)的质量具有较大的热质量。
18.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，设置有两个定位单元(10a,10b)和各一个关联于所述定位单元(10a,10b)的直线单元(1a,1b)，其中，优选地所述直线驱动器(1a,1b)的滑动座架(3a,3b)的运动方向彼此正交地延伸，且其中，所述滑动座架(3a,3b)中的其中一个能与相应地另一定位单元(10a,10b)的底座(16)或滑动座架(3a,3b)相连接。
19.根据权利要求18所述的定位单元，其特征在于，设置有另一用于三维定位的定位单元，其中，优选地所述另外的定位单元正交于所述两个定位单元(10a和10b)布置，且能与所述两个定位单元(10a,10b)中的其中一个的底座(16a,16b)或滑动座架(3a,3b)相连接。
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