AT515951B1 - Positioniereinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positioniereinheit für einen mit einem Linearantrieb (1) verstellbaren Schlitten (3) und einer Basis (16), wobei der Linearantrieb (1), insbesondere Spindelantrieb oder Linearmotor, einen länglichen Teil und einen kurzen Teil aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Positioniereinheit (10) zumindest zwei Kompensationsstäbe (4a, 4b) aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Kompensationsstäbe (4a, 4b) an einem Ende über ein Gelenk (6) miteinander verbunden sind und an dem jeweils anderen Ende mit dem länglichen Teil des Linearantriebs (1) über eine von zwei jeweils am Ende des länglichen Teils des Linearantriebs (1) angeordneten Gelenksanordnungen (5a, 5b) verbunden sind, wobei die Kompensationsstäbe (4a, 4b) und der längliche Teil des Linearantriebs (1) in Form eines Dreiecks angeordnet sind und der Winkel zwischen den Kompensationsstäben (4a, 4b) an dem Gelenk (6) durch eine thermische Längenänderung des länglichen Teils des Linearantriebs (1) veränderbar ist und wobei der Schlitten (3) mit dem Gelenk (6) und der kurze Teil des Linearantriebs (1) mit der Basis (16) verbunden ist oder der Schlitten (3) mit dem kurzen Teil des Linearantriebs (1) und die Basis (16) mit dem Gelenk (6) verbunden ist.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniereinheit für einen mit einem Linearan¬trieb verstellbaren Schlitten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Linearantriebe umfassen im Allgemeinen einen länglichen Teil und einen kurzen Teil,beispielsweise bei Spindeltrieben eine Spindel und eine Mutter, die zueinander bewegbar sindund eines dieser Teile mit einem Schlitten verbunden ist oder wird. Weiters sind aus dem Standder Technik Linearantriebe mit hydraulischen oder pneumatischen Verstellvorrichtungen miteinem Zylinder und einem Kolben mit oder ohne Kolbenstange oder Linearmotoren bekannt.Die Positioniereinheiten mit einem Linearantrieb werden beispielsweise zur Positionierung vonSchlitten verwendet, auf denen Werkstücke oder Proben zur Untersuchung aufgebracht oderbefestigt sind. Derartige Positioniereinheiten werden im Stand der Technik auch in zwei oderdrei orthogonal zueinander stehenden Bewegungsrichtungen angeordnet und kombiniert, umeine 2- oder 3-dimensionale Positionierung zu ermöglichen.

[0003] Beim Betrieb von Linearantrieben, beispielsweise von Spindeltrieben, durch Elektromo¬toren oder andere Antriebe kommt es durch die Reibung der Komponenten, die Erwärmung desAntriebes oder durch externe Einflüsse zu einer Erwärmung des Linearantriebs. Die Komponen¬ten unterliegen folglich ebenso einer Erwärmung und unterliegen entsprechend der Wärmeaus¬dehnungskoeffizienten der verwendeten Werkstoffe einer Ausdehnung bzw. Längenänderung.Um diese Längenänderung aufnehmen oder zulassen zu können wird im Stand der Technikbeispielsweise bei Spindelantrieben diesem Umstand in der Lagerung der Spindel Rechnunggetragen. So wird die Spindel an einem Ende mit einem Loslager, am anderen Ende mit einemFestlager versehen. Das Festlager bestimmt die Position der Spindel entlang der Drehachse,das Loslager erlaubt die Ausdehnung der Spindel. Das vorrangig damit verbundene Problemist, dass auf diesem Weg bei einer Erwärmung der Spindel der mit der Spindel verbundeneSchlitten um einen Fehlerweg aus seiner Soll-Lage bewegt wird. Die Größe des Fehlerwegsund die damit verbundene abweichende Positionierung ist von der Lage der Mutter des Spindel¬triebes in Bezug zu dem Festlager abhängig (mit steigendem Abstand zum Festlager steigtauch der Betrag des Fehlerwegs). Beispielsweise beträgt der Positionsfehler einer Spindelmut¬ter auf einer Spindel mit der Länge von 150 mm bis zu 2,4 pm/°C. Eine derartige Fehlpositionie¬rung führt beispielsweise bei der hochpräzisen Untersuchung in einem Rastersondenmikroskopoder bei der Fertigung von Elektro-Platinen zu einem inakzeptablen Fehler.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Kompensation von tempera¬turbedingten Positionsfehlern in Linearantrieben bekannt. In aus dem Stand der Technik be¬kannten Vorrichtungen und Verfahren wird dabei meist die Erwärmung des Linearantriebsgemessen und mittels eines zuvor bestimmten Models der Linearantrieb nachpositioniert. Alter¬nativ kann, wie in NC- gesteuerten Bearbeitungsmaschinen üblich, ein temperaturunempfindli¬ches Längenmesssystem, beispielsweise ein Glasmaßstab eingesetzt werden, um die tatsächli¬che Lage des Schlittens zu ermitteln. In dem Fall kann über einen geschlossenen Regelkreisder Linearantrieb so positioniert werden, dass eine thermische Drift kompensiert wird.

[0004] Aus der EP1170647 ist bekannt, einen Korrekturbetrag für die thermische Verschiebungaufgrund der Wärmeerzeugung und der Wärmeleitung in einem Spindelantrieb einer Werk¬zeugmaschine zu ermitteln und die Werkzeugposition auf der Grundlage des Korrekturbetragszu korrigieren.

[0005] Weiters ist beispielsweise aus der JPH05208342 ein Vorschubmotor mit einem Positi¬onsdetektor für eine Förderschnecke bekannt. Mit Hilfe eines Spaltsensors wird eine Spalt-Menge erfasst und mit einer Detektionsvorrichtung gemessen. Die thermische Verschiebungder Längsrichtung der Förderschnecke wird basierend auf der gemessenen Verschiebungsgrö¬ße, einer mechanischen Konstante und dergleichen berechnet und der Korrekturwert für denPositionsfehler ermittelt und die Position der Förderschnecke mit einer NC-Steuereinrichtungkorrigiert.

[0006] Durch die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren oder Vorrichtungen benötig¬te "Nachpositionierung" wird jedoch die Positioniereinheit oder Teile davon erneut erwärmt, waseine weitere "Nachpositionierung" erfordert und die Positioniereinheit erneut erwärmt usw..Ebenso wird bei einer anschließenden Abkühlung des Systems der Positionsfehler durch dieVerkürzung der Komponenten wieder hergestellt, wodurch eine erneute "Nachpositionierung"des Schlittens mit einer daraus folgenden neuerlichen Erwärmung benötigt wird. Dieser Um¬stand bewirkt eine ständige Regulierung und "Nachpositionierung" des Schlittens der Positionie¬reinheit, wodurch eine vor allem exakte Positionierung der Komponenten erschwert, wenn nichtsogar unmöglich, wird.

[0007] Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Methoden sind die Verschiebung derProbe aufgrund thermischer Ausdehnung/Kontraktion des Linearantriebs - etwa durch einenmodellbasierten Ansatz, der die Temperaturverteilung in der Struktur auf die Längenänderungzurückrechnet oder durch den Einsatz eines geeigneten Längenmesssystems beispielsweiseteure Glasmaßstäbe - zu bestimmen und den Schlitten mit Hilfe des Linearantriebs wiederannähernd korrekt zu positionieren.

[0008] Abgesehen vom hohen Aufwand an Sensorik, der notwendig ist, um Lagefehler oderTemperaturprofile zu erfassen, bedeutet die Aktivierung des Antriebs einen dynamischen Ein¬griff in das System mit vielfältigen negativen Folgen, wie Erschütterungen, Vibrationsanregungoder Positionierfehler durch Stickslip-Effekte. Solch ein Eingriff kann sich im Falle eines Mess¬systems als Artefakt im Messergebnis, im Fall einer Bearbeitungsmaschine als ungewollteOberflächenstruktur, niederschlagen. Außerdem ist eine thermische Drift auf diesem Weg erstzu beheben, wenn die Abweichung in der Größenordnung der Auflösung des Linearantriebsliegt.

[0009] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs er¬wähnten Art zu schaffen, die Positionsfehler aufgrund der thermischen Ausdehnung einer Line¬arantriebs minimiert oder ganz vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungs¬gemäß ist vorgesehen, dass die Positioniereinheit zumindest zwei Kompensationsstäbe auf¬weist, wobei jeweils zwei benachbarte Kompensationsstäbe an ihrem einem Ende über einGelenk miteinander verbunden sind und an ihrem jeweils anderen Ende an dem länglichen Teildes Linearantriebs über eine von zwei jeweils am Ende des länglichen Teils des Linearantriebsangeordneten Gelenksanordnungen verbunden sind, wobei die Kompensationsstäbe und derlängliche Teil des Linearantriebs in Form eines Dreiecks angeordnet sind und der Winkel zwi¬schen den Kompensationsstäben an dem Gelenk durch eine thermische Längenänderung deslänglichen Teils des Linearantriebs veränderbar ist und wobei der Schlitten mit dem Gelenk undder kurze Teil des Linearantriebs mit der Basis verbunden ist oder der Schlitten mit dem kurzenTeil des Linearantriebs und die Basis mit dem Gelenk verbunden ist.

[0010] Durch den Aufbau der Vorrichtung mit Kompensationsstäben und den Gelenken sowieden Gelenksanordnungen führt eine Längenänderung des Linearantriebs zur Veränderung desWinkels zwischen den benachbarten über das Gelenk verbundenen Kompensationsstäben. DerWinkel wird kleiner bei einer Abkühlung und einer damit verbundenen Verkürzung des längli¬chen Teils des Linearantriebs und der Winkel wird größer bei einer Erwärmung bzw. Tempera¬turerhöhung und einer damit verbundenen Verlängerung des länglichen Teils des Linearan¬triebs. So werden die durch die thermische Ausdehnung bedingten Spannungen in dem Linear¬antrieb verhindert und gleichzeitig der Positionsfehler eines an dem Linearantrieb befestigtenSchlittens ausgeglichen. Die Kompensation wird im Optimalfall, bei Positionierung in der Mitteder Spindel, vollständig und unmittelbar bei Auftreten ausgeglichen, ohne dass der Schlittennachpositioniert werden muss. So ist eine Messung von auf dem Schlitten angeordneten Pro¬ben störungsfrei möglich oder eine Fertigung unterbrechungsfrei durchführbar und ohne einenEinschwingvorgang - Positionierung, Erwärmung Nachpositionierung Abkühlung, erneuteNachpositionierung - nach einer Positionierung abwarten zu müssen.

[0011] Weiters wird eine neue, kompakte und temperaturstabile, motorisierte Positioniereinheiterstellt, die eine thermische Längenänderung der Komponenten in einer Positioniereinheitkompensiert und eine schnelle und zuverlässige Positionierung ermöglicht. Damit sind Einsatz¬möglichkeiten der motorisierten Positioniereinheit in Umgebungen mit großen Temperatur-sprüngen möglich, ohne dass sich durch die Temperaturänderungen inakzeptable Driftbewe¬gungen ergeben. Es wird eine erfindungsgemäße Positioniereinheit zur genauen Positionierungvon Werkstücken oder zur Probenpositionierung für Mikroskope, Rastersondenmikroskope,Rasterkraftmikroskope, Elektronenmikroskope und dergleichen bereitgestellt.

[0012] Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung werden durch die Merkmaleder abhängigen Ansprüche näher definiert: [0013] Um zu verhindern, dass der Linearantrieb selbst andere als längs der Spindelachsegerichtete Lasten, beispielsweise Drehmomente um Achsen quer zur Spindelachse, aufnehmenmuss, ist ein symmetrischer Aufbau vorteilhaft. Dabei ist vorgesehen, dass vier Kompensati¬onsstäbe verwendet werden, wobei jeweils zwei benachbarte Kompensationsstäbe an einemEnde jeweils über ein Gelenk verbunden sind und an dem jeweils anderen Ende an dem längli¬chen Teil des Linearantriebs über eine der zwei jeweils am Ende des länglichen Teils des Line¬arantriebs angeordneten Gelenksanordnungen verbunden sind, wobei jeweils die zwei über dieGelenke verbundenen Kompensationsstäbe und der längliche Teil des Linearantriebs in Formeines Dreiecks angeordnet sind und jeweils der Winkel zwischen den zwei an den Gelenkenverbundenen Kompensationsstäben an den Gelenken durch eine thermische Längenänderungdes länglichen Teils des Linearantriebs veränderbar ist, wobei die vier Kompensationsstäbe inForm eines Parallelogramms angeordnet sind und wobei der Schlitten mit den Gelenken undder kurze Teil des Linearantriebs mit der Basis verbunden ist oder der Schlitten mit dem kurzenTeil des Linearantriebs und die Basis mit den Gelenken verbunden ist.

So wird der längliche Teil des Linearantriebs nicht auf Biegung beansprucht und der Leichtlaufdes Linearantriebs wird garantiert sowie ein Verkippen des Schlittens verhindert.

[0014] Eine besonders günstige Anordnung und Kraftverteilung in den Kompensationsstäbenwird erreicht, indem die zwei, insbesondere vier, Kompensationsstäbe die gleiche Länge auf¬weisen und jeweils die zwei über das Gelenk verbundenen Kompensationsstäbe mit dem läng¬lichen Teil des Linearantriebs in Form eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet sind undinsbesondere die vier Kompensationsstäbe in Form eines Parallelogramms angeordnet sind.

[0015] Eine alternative Ausführungsform wird bereitgestellt, indem die zwei, insbesondere vier,Kompensationsstäbe, vorzugsweise paarweise, unterschiedliche Längen aufweisen und jeweilsdie zwei über das Gelenk verbundenen Kompensationsstäbe mit dem länglichen Teil des Line¬arantriebs in Form eines allgemeinen Dreiecks angeordnet sind und/oder insbesondere die vierKompensationsstäbe in Form eines allgemeinen Vierecks angeordnet sind.

[0016] Der Aufbau der Gelenksanordnung wird vereinfacht und so die Kosten einer erfindungs¬gemäßen Vorrichtung reduziert, wenn die Gelenksanordnungen jeweils zumindest zwei Teilge¬lenke aufweisen, wobei jeweils jedes Teilgelenk die Gelenksanordnungen mit jeweils einemKompensationsstab verbindet.

[0017] Die Größe der Vorrichtung wird reduziert, indem die Gelenke, die Gelenksanordnungenund/oder die Teilgelenke als Festkörpergelenke ausgebildet sind.

Die Verwendung von Festkörpergelenken bietet deutliche Vorteile gegenüber diskreten Gelen¬ken. So sind sie spielfrei, reibungsfrei also weitestgehend linear in ihrem Verhalten, preiswertund in geringerem Bauraum zu realisieren.

[0018] Die Vorrichtung kann besonders flach ausgeführt werden und die Spannungen werdenbesonders effektiv in der Vorrichtung verteilt, wenn die Gelenke, die Gelenksanordnungen undder Linearantrieb in einer Ebene angeordnet sind, wobei die Gelenke in dieser Ebene ver¬schiebbar sind.

[0019] Die Steifigkeit der Positioniereinheit wird erhöht, wenn die Kompensationsstäbe, dieGelenke und/oder die Gelenksanordnungen zur steiferen Ausführung doppelt ausgeführt sind und jeweils in je zwei insbesondere parallel zueinander angeordneten Ebenen in einem Ab¬stand zur Bewegungsebene des Linearantriebes, insbesondere in gespiegelter Anordnung umden Linearantrieb, angeordnet sind.

[0020] Der Schlitten wird gegen Verdrehung und Verklemmung geschützt, wenn der Schlitten inzumindest einer Führung, insbesondere einer Kreuzrollenführung, geführt ist. Des Weiterensind alternativ Linearkugelführungen, aerostatische oder hydrostatische Linearführungen ver¬wendbar.

[0021] Eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung wird erreicht, wenn der Linearantrieb alsSpindelantrieb ausgebildet ist, wobei das längliche Teil als Spindel und das kurze Teil als eineauf der Spindel laufende Mutter ausgebildet ist, wobei die Kompensationsstäbe jeweils miteinem der Enden der Spindel über die Gelenkanordnung, insbesondere mit Teilgelenken, ver¬bunden sind und wobei der Schlitten mit der Mutter und die Basis mit dem Gelenk, insbesonde¬re den zwei Gelenken, verbunden ist oder der Schlitten mit dem Gelenk, insbesondere den zweiGelenken, und die Basis mit der Mutter verbunden ist.

[0022] Die Längenänderung der Spindel wird besonders gut in der Vorrichtung aufgenommen,wenn die Spindel jeweils in einem Lager, insbesondere einem festen Lager, an den Gelenksan¬ordnungen gelagert ist.

Im Falle der Verwendung eines einseitigen eingespannten Lagers muss eine Vorspannung imSystem verwirklicht werden, die dafür sorgt, dass ein konstruktiv einseitiges Lager dennoch alsFestlager wirkt.

[0023] Die Anbindung an den Schlitten oder die Basis kann verbessert werden, wenn die Vor¬richtung Federn aufweist, wobei jeweils eine Feder jeweils ein Gelenk mit dem Schlitten oderder Basis verbindet und/oder die Gelenke jeweils durch Federn vorspannbar sind.

Die Vorspannung erlaubt weiters eine Einstellung des Initialzuges bzw. Initialdrucks an demlänglichen Teil des Linearantriebes und den Winkel zwischen den über das Gelenk verbunde¬nen Kompensationsstäben zu verändern.

[0024] Eine einfache Ausführung der Positioniereinheit wird erreicht, indem die Kompensati¬onsstäbe und/oder die Gelenksanordnungen in einer, vorzugsweise ebenen, Platte, insbeson¬dere einem Blech, integriert und als diese Platte ausgebildet sind, wobei die Gelenke und/oderdie Teilgelenke, vorzugsweise in der Platte, als Festkörpergelenke, insbesondere als die Kom¬pensationsstäbe und/oder die Gelenksanordnungen verbindende Stege, ausgebildet sind.

Die Herstellung der Platte wird beispielsweise durch Stanzen, Erodieren oder Herausschneidender Platte aus beispielsweise einem Blech mittels Laser oder anderer geeigneter Fertigungsme¬thoden erreicht.

[0025] Die Steifigkeit der Positioniereinheit kann weiter erhöht werden, wenn zumindest zwei,insbesondere vier, Platten vorgesehen sind, wobei die Positioniereinheit durch zwei parallelzueinander angeordnete Ebenen von Gelenkstrukturen mit jeweils zwei Lagen von Plattengebildet wird.

[0026] Eine einfache und schmal-bauende Ausführung der Positioniereinheit kann erreichtwerden, indem die Federn als Parallelogramm-Struktur ausgebildet sind, wobei die Parallelo¬gramm-Strukturen in den Kompensationsstäben, insbesondere in die Platten, integriert sind.

[0027] Die Verbindung der Gelenke bzw. der Kompensationsstäbe mit dem Schlitten oder derBasis kann erreicht werden, wenn die Kompensationsstäbe, insbesondere an der Parallelo¬gramm-Struktur angeordnete, vorzugsweise im Bereich der Gelenke, Anschlusspunkte aufwei¬sen, wobei die Anschlusspunkte eines Kompensationsstabes mit den Anschlusspunkten desüber das jeweilige Gelenk verbundenen Kompensationsstabes jeweils über ein Verbindungs¬element mit dem Schlitten oder der Basis verbunden sind.

[0028] Um den Wärmeeintrag in die Kompensationsstruktur gering zu halten und lokale Tempe¬raturgradienten zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der Linearantrieb, die Gelenksanordnungenund die Kompensationsstäbe zueinander eine gute thermische Kopplung aufweisen, beispiels¬ weise über geeignete Materialwahl, wie zum Beispiel gleiche Materialien oder Materialien mitgeeigneten Wärmeleitungskoeffizienten, und/oder große Kontaktflächen zum Rest der Positio¬niereinheit, wie etwa dem Schlitten, der Basis und dem Motor, beispielsweise durch kleineKontaktflächen und den gezielten Einsatz von Isolierschichten, beispielsweise Kunststoffschich¬ten oder Luftspalte, aber thermisch weitestgehend entkoppelt sind. Außerdem wird die Kom¬pensationsstruktur in ihrer thermischen Masse bewusst gering gehalten, während die thermi¬sche Masse der nicht lagebestimmenden Komponenten vergleichsweise groß ist. Durch dasZusammenspiel dieser Charakteristika verteilt sich Wärme, die in die Positioniereinheit einge¬bracht wird vorzugsweise in den nicht lagebestimmenden Teilen. Die geringe Wärmemenge, diedennoch über die thermische Entkopplung in die Kompensationsstruktur fließt, verteilt sich inder Kompensationsstruktur aufgrund der guten thermischen Kopplung und der geringen thermi¬schen Masse schnell und lässt kaum Temperaturgradienten entstehen.

[0029] Eine Positioniereinheit mit einem 2-dimensional positionierbaren Schlitten wird bereitge¬stellt, indem zwei Positioniereinheiten und jeweils ein den Positioniereinheiten zugeordneterLinearantrieb vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Bewegungsrichtungen der Schlitten derLinearantriebe orthogonal zueinander verlaufen, und wobei einer der Schlitten mit der Basisoder dem Schlitten der jeweils anderen Positioniereinheit verbindbar ist.

[0030] Eine Positioniereinheit mit einem 3-dimensional positionierbaren Schlitten wird bereitge¬stellt, indem eine weitere Positioniereinheit zur 3-dimensionalen Positionierung vorgesehen ist,wobei vorzugsweise die weitere Positioniereinheit orthogonal zu den zwei Positioniereinheitenangeordnet ist, und mit der Basis oder dem Schlitten einer der zwei Positioniereinheiten ver¬bindbar ist.

[0031] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibungund den beiliegenden Zeichnungen.

[0032] Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht ein¬schränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch darge¬stellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben: [0033] Fig. 1a zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Positioniereinheit, [0034] Fig. 1b zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Positioniereinheit mit vier Kompensationsstäben, [0035] Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Positioniereinheit mit am Bezugssystem bzw. einer an der Ba¬sis befestigten Mutter, [0036] Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positioniereinheit mit Schlitten in perspektivischer Ansicht, [0037] Fig. 4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht gemäß Fig. 3, [0038] Fig. 5a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Kompen¬ sationsstruktur der erfindungsgemäßen Positioniereinheit, [0039] Fig. 5b zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Kompen¬ sationsstruktur der erfindungsgemäßen Positioniereinheit mit vier Plat¬ten, [0040] Fig. 6 und 7 zeigen eine Detailansicht einer Ausführungsform von Gelenken im un¬ verformten und verformten Zustand, [0041] Fig. 8 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen

Positioniereinheit, [0042] Fig. 9 zeigt einen Grundriss einer Ausführungsform der Vorrichtung und [0043] Fig. 10 eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei orthogonal zueinander positionierten Positioniereinheiten.

[0044] Fig. 1a zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinheit 10 mitzwei Kompensationsstäben 4a und 4b die über ein Gelenk 6 verbunden sind und in einemgleichschenkligen Dreieck mit einem langen Teil eines Linearantriebs 1 angeordnet sind. DieseAusführungsform wird in der Figurenbeschreibung der Ausführungsform der Fig. 1b analogerläutert.

[0045] In Fig. 1b ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinheit 10 inschematischer Ansicht dargestellt. Die Positioniereinheit 10 weist einen Linearantrieb 1 umfas¬send einen länglichen Teil und einen kurzen Teil auf. Der Linearantrieb 1 ist bei dieser Ausfüh¬rungsform als Spindelantrieb ausgebildet, wobei der längliche Teil eine Spindel 2 und der kurzeTeil eine Mutter 7 ist. Die Mutter 7 sitzt auf der Spindel 2 und ist an einem Schlitten 3 befestigt.Bei Rotation der Spindel 2 wird der Schlitten 3 durch die Mutter 7 entlang der Spindelachsetranslatorisch bewegt. Die Spindel 2 ist an ihren Enden mittels zweier Lager 15a und 15b, beidieser Ausführungsform mittels als Festlager ausgeführter Wälzlager, drehbar gelagert und anden Lagern 15a und 15b jeweils mit einer Gelenksanordnung 5a und 5b verbunden. Die Positi¬oniereinheit 10 weist eine Kompensationsstruktur 11 mit vier Kompensationsstäben 4a, 4b, 4cund 4d auf. Zwei der benachbarten Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c und 4d, nämlich die Kom¬pensationsstäbe 4a und 4b, sind an einem ihrer Enden jeweils über ein Gelenk 6a, bei dieserAusführungsform beispielsweise ein Scharniergelenk, miteinander verbunden und an ihremanderen Ende jeweils über die Gelenksanordnung 5a und 5b mit der Spindel 2 des Linearan¬triebs 1 verbunden. Die beiden weiteren Kompensationsstäbe 4c und 4d sind analog zu denKompensationsstäben 4a, 4b ebenfalls über ein Gelenk 6b an einem ihrer Enden, dem benach¬barten, miteinander verbunden und mit dem jeweils anderen Ende ebenfalls an der Gelenksan¬ordnung 5a und 5b befestigt. Jeweils die Kompensationsstäbe 4a und 4b und die Kompensati¬onsstäbe 4c und 4d bilden zusammen ein Parallelogramm. Die Kompensationsstäbe 4a und 4bsowie die Kompensationsstäbe 4c und 4d bilden über das Gelenk 6a bzw. 6b mit der Spindel 2des Linearantriebs 1 jeweils ein gleichschenkliges Dreieck. Die Gelenke 6a und 6b sind jeweilsüber eine Feder 9a, 9b mit der Basis 16, also dem Rahmen der Positioniereinheit 10, verbun¬den. Die Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c, 4d sind an den Gelenken 6a und 6b mittels schwenk¬barer Scharniergelenke drehbar miteinander verbunden und an der Gelenksanordnung 5a, 5bjeweils an einem Teilgelenk 13a, 13b und 14a, 14b, bei dieser Ausführungsform ebenfalls überein Scharniergelenk, schwenkbar gelagert. Neben Scharniergelenken sind ebenso Kugelgelen¬ke oder andere drehbare Gelenke für die Gelenke 6a, 6b und die Teilgelenke 13a, 13b und 14a,14b geeignet und können analog verwendet werden.

[0046] Bei einer thermisch bedingten Längenänderung der Spindel 2 wird der Abstand zwi¬schen den beiden Gelenksanordnungen 5a und 5b vergrößert. Die Kompensationsstäbe 4a, 4b,4c 4d werden über die Gelenksanordnungen 5a und 5b und die Teilgelenke 13a, 13b und 14a,14b geneigt und die Gelenke 6a, 6b werden orthogonal zur Spindelachse in Richtung der Spin¬del 2 verschoben. Dies bewirkt weiters eine Vergrößerung, des Winkels zwischen den Kompen¬sationsstäbe 4a und 4b bzw. 4c und 4d. Durch die Befestigung der Gelenke 6a und 6b an derBasis 16, wird die Längenänderung der Spindel 2, durch die Veränderung des Winkels zwi¬schen den Kompensationsstäben 4a und 4b bzw. 4c und 4d und der Verschiebung der Gelenke6a, 6b in Richtung der Spindel 2, nicht auf den Schlitten 3 übertragen und der Schlitten 3 ver¬harrt an seinem Ort. Die Federn 9a und 9b, die die Gelenke 6a, 6b mit der Basis 16 verbinden,können zur besseren Einstellung des Abstands zwischen den Gelenken 6a, 6b oder zur Ver¬meidung eines Lagerspiels in den Gelenksanordnungen 5a und 5b, eine Vorspannung aufwei¬sen oder aufbringen. Die Federn 9a, 9b können äquivalent auch durch pneumatische odergeregelte hydraulische Zylinder oder durch andere Federarten ersetzt werden.

[0047] Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform weist einen analogen Aufbau der Positionie¬reinheit 10 zu der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform auf. Jedoch ist die Mutter 7 fest mitder Basis 16, also dem Rahmen der Positioniereinheit 10 und dem Bezugsystem, verbunden.Der Schlitten 3 ist bei dieser Ausführungsform mit den Gelenken 6a, 6b über die Federn 9a und 9b verbunden. Bei dieser Anordnung werden bei Rotation der Spindel 2, die Spindel 2, durchdie feststehende Mutter 7, die Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c 4d, die Gelenksanordnungen 5a,5b, die Gelenke 6a, 6b und der an den Gelenken 6a, 6b verbundene Schlitten 3 translatorischbewegt. Der Schlitten 3 ist zur besseren Führung auf den beiden Längsseiten jeweils über eineFührung 8a, 8b, z.B. Kreuzrollenführungen, geführt und gelagert.

[0048] In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Positioniereinheit 10 mit dem Schlitten 3und dem Linearantrieb 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Fig. 4 zeigt dazu dieSchnittansicht dieser Ausführungsform. Die Spindel 2 wird durch einen Motor 23 (Fig. 8) rotiertund bewegt die Spindel 2 relativ zu der an der Basis 16 bzw. dem Rahmen befestigten Mutter 7.Die Lagerung der Spindel 2 erfolgt über Wälzlager 18a, 18b, die an beiden Enden der Spindel 2angebracht sind. Der Innenring der Wälzlager 18a, 18b wird an einer Wellenschulter der Spin¬del 2 und der Außenring jeweils in einer Lagerschale 17a, 17b geklemmt. An der Ober- undUnterseite der Lagerschalen 17a, 17b greifen die Gelenksanordnungen 5a, 5b an.

[0049] In Fig. 5a ist die Kompensationsstruktur 11 der Positioniereinheit 10 der in Fig. 3 und 4beschriebenen Anordnung dargestellt. Die Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c, 4d sind in zweiPlatten 20a und 20b, z.B. dünne Metall-Bleche, gemeinsam mit den Gelenksanordnungen 5a,5b ausgebildet bzw. integriert. Die Lagerschalen 17a, 17b sind mit den Gelenksanordnungen5a, 5b verbunden. Die gesamte Kompensationsstruktur 11 wird durch zwei parallel zueinanderangeordnete Ebenen von Gelenkstrukturen mit einer der Platten 20a und 20b gebildet, wobeidie beiden Ebenen der Gelenkstrukturen gespiegelt um die Achse der Spindel 2 bzw. gespiegeltzu dem Linearantrieb 1 angeordnet sind. Dies erhöht die Steifigkeit zwischen Schlitten 3 undBasis 16. Außerdem bleibt die Konstruktion so symmetrisch, ohne dass die Kompensations¬struktur 11 auf der Höhe der Spindel liegen muss.

[0050] Fig. 5b zeigt eine weitere Ausführungsform der Kompensationsstruktur 11 der Positionie¬reinheit 10 mit vier Platten 20a, 20b, 20c, 20d. Die gesamte Kompensationsstruktur 11 wirddurch zwei parallel zueinander angeordnete Ebenen von Gelenkstrukturen mit jeweils zweiLagen von aneinander anliegenden Platten 20a, 20b, 20c, 20d gebildet, wobei die beiden Ebe¬nen der Gelenkstrukturen gespiegelt um die Achse der Spindel 2 bzw. gespiegelt zu dem Line¬arantrieb 1 angeordnet sind. Die Platten 20a, 20b, 20c, 20d sind ident ausgebildet und liegendeckend übereinander. Die Gelenke 6a, 6b und die Teilgelenke 13a, 13b, 14a, 14b sind in denPlatten 20a, 20b, 20c, 20d, als Festkörpergelenke ausgebildet (Fig. 9). Die Kompensationsstä¬be 4a, 4b, 4c, 4d und die Gelenksanordnungen 5a, 5b werden durch die als Festkörpergelenkeausgebildeten Gelenke 6a, 6b und Teilgelenke 13a, 13b, 14a, 14b, bei dieser Ausführungsformin den Platten 20a, 20b, 20c, 20d ausgebildete Stege, gelenkig verbunden.

[0051] Die Platten 20a, 20b, 20c, 20d sind in sich geschlossen und mit der Basis 16 über dieMutter 7 verbunden. Die Platten 20a, 20b, 20c, 20d sind mit dem Schlitten 3 über vier Paarevon Anschlusspunkten 19a, 19b, 19c, 19d verbunden. Wie in Fig. 5a und 5b dargestellt, könnendie Anschlusspunkte 19a, 19b, 19c, 19d mittels Verbindungselementen 21a, 21b, 21c, 21 dpaarweise über Schrauben verbunden werden und erst diese Verbindungselemente 21a, 21b,21c, 21 d werden dann mit dem Schlitten 3 verbunden. Alternativ können die Anschlusspunkte19a, 19b, 19c, 19d direkt mit dem Schlitten 3 verbunden sein.

[0052] Bei einer Ausdehnung der Spindel 2 bewegen sich die Lagerungen der Spindel 2 mit derSpindel 2 mit, der Schlitten 3 bleibt jedoch ortsfest. Die Gelenke 6a, 6b und die Teilgelenke 13a,13b und 14a, 14b kompensieren analog zu der in Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform dieAusdehnung der Spindel 2 und somit bleibt der Schlitten 3 und eine etwaige auf dem Schlitten 3die zu untersuchende Probe auf der Positioniereinheit 10 ebenfalls ortsfest. Alternativ ist derAufbau auch in umgekehrte Funktionsrichtung mit einer bewegten Mutter 7 und fester Spindel 2möglich.

[0053] Die Anschlusspunkte 19a, 19b, 19c, 19d und die Federn 9a, 9b, 9c, 9d werden ebenfallsals Festkörpergelenke ausgeführt bzw. an die Festkörpergelenke angepasst. Eine Detailansichtder Anschlusspunkte 19a, 19b wird in Fig.6 im unverformten und in Fig. 7 im verformten Zu¬stand dargestellt. Das als Festkörpergelenk ausgebildete Gelenk 6a ermöglicht die relative

Verkippung der beiden Kompensationsstäbe 4a, 4b zueinander und legt den Drehpunkt derVerkippung weitestgehend fest. Die Lage des Drehpunkts in orthogonaler Richtung zur Spin¬delachse wird an jedem der beiden Kompensationsstäbe 4a, 4b über jeweils eine Parallelo¬gramm-Struktur 22a definiert, die in der Einbaulage eine weitestgehend reine Bewegung querzur Spindelachse erlauben, eine Translation der Gelenke 6a, 6b längs der Spindelachse aberverhindern. Die Parallelogramm-Strukturen 22a selbst sind über die Anschlusspunkte 19a mitdem Schlitten 3 verbunden. Ist eine Vorspannung der Spindel 2 über die Kompensationsstäbe4a, 4b, 4c, 4d der Positioniereinheit 10 gewünscht, können die Anschlusspunkte 19a, 19b, 19c,19d im Laufe der Montage in Richtung der Spindel 2 oder von der Spindel 2 weg gespanntwerden und so einen Initial-Zug oder -Druck auf die Spindel 2 bewirken.

[0054] Bestehen der Schlitten 3 und Kompensationsstruktur 11 der Positioniereinheit 10 ausMaterialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, ist es möglich, jeweils dieAnschlusspunkte 19a, 19b, 19c, 19d zweier Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c, 4d zuerst überVerbindungselemente 21a, 21b, 21c, 21 d zu verbinden, die den gleichen Wärmeausdehnungs¬koeffizienten aufweisen wie die Kompensationsstruktur 11 der Positioniereinheit 10 und dieseVerbindungselemente 21a, 21b, 21c, 21 d mit dem Schlitten 3 zu verbinden. Auf diese Weisekönnen temperaturinduzierte Spannungen zwischen den Anschlusspunkten 19a, 19b, 19c, 19din den Parallelogramm-Strukturen 22a, 22b, 22c, 22d verhindert werden. Fig. 7 zeigt eine De¬tailansicht der Kompensationsstäbe 4a, 4b in verformten Zustand und die dadurch bewirkteVerformung der Parallelogramm-Strukturen 22a. Die Anschlusspunkte 19a bzw. das Gelenk 6awerden dabei in orthogonaler Richtung zur Achse der Spindel 2 verschoben, eine Bewegunglängs der Spindelachse wird unterbunden.

[0055] In Fig. 8 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positioniereinheit 10 mitLinearantrieb 1 und Schlitten 3 dargestellt. An einem Ende der Spindel 2 ist ein Antrieb, hier einSchrittmotor 23, befestigt, der die Rotation der Spindel 2 erzeugt. Die Mutter 7 ist fest mit derBasis 16 verbunden. Eine Rotation der Spindel 2 bewirkt die Verschiebung der Spindel 2 ent¬lang der Spindelachse und somit die Translation des Schlittens 3 in Richtung der Spindelachse.

[0056] Fig. 9 zeigt eine Draufsicht einer in Fig. 5 beschriebenen Platte 20 mit den in der Platte20 bzw. dem Blech integrierten Kompensationsstäben 4a, 4b, 4c, 4d, Anschlusspunkten 19a,19b, Gelenken 6a, 6b, Gelenksanordnungen 5a, 5b mit Teilgelenken 13a, 13b und 14a, 14bund Parallelogramm-Strukturen 22a, 22b.

[0057] Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung beinhaltet vier Kompensationsstäbe 4a,4b, 4c, 4d welche paarweise unterschiedliche Längenmaße aufweisen, beispielsweise könnendie Kompensationsstäbe 4a und 4c bzw. 4b und 4d jeweils unterschiedliche Längen aufweisenund in Form eines allgemeinen Vierecks angeordnet sein.

[0058] Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Es wird die Kombinationzweier Positioniereinheiten 10a, 10b mit je einem Schlitten 3a, 3b und jeweils einem Linearan¬trieb 1a, 1b zur Kompensation von temperaturbedingten Positionsfehlern dargestellt. DieseKombination erlaubt es, nicht nur lineare Verstellvorgänge zu bewerkstelligen, sondern auch 2-dimensionlae Bewegungen und gleichzeitige temperaturbedingte Positionsfehler zu vermeiden.Eine zusätzliche Positioniereinheit orthogonal zu den beiden Positioniereinheiten 10a und 10bund somit eine 3-dimensionale Bewegung und gleichzeitige temperaturbedingte Positionsfeh¬lerkompensation ist ebenso realisierbar.

[0059] Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, ein geeignetes Temperaturmanagement fürerfindungsgemäße Positioniereinheit 10 bereitzustellen. Die zuvor beschriebenen Aspekte derErfindung gehen bisher alle von einem quasi-stationären Zustand aus, unterstellen also, dassalle Komponenten die gleiche Temperatur besitzen. Bildet sich aber beispielsweise in der Spin¬del 2 ein Temperaturgradient aus, der beispielsweise durch die Anbringung des Antriebes aneinem Ende wahrscheinlicher ist, dann kommt es zu einer ungleichförmigen Ausdehnung derSpindel 2.

[0060] Bei den in Fig. 3 bis 10 dargestellten Ausführungsformen wird neben der Bereitstellungeiner Kompensationsstruktur 11 dem Effekt der inhomogenen Temperaturverteilung in denKomponenten der gezielte Aspekt von thermischer Isolation und thermische Kopplung entge¬gengesetzt. Die Komponenten die für die Lage des Schlittens 3 entlang seiner Verfahrrichtungverantwortlich sind, also die Spindel 2, die Mutter 7, die Lager 18a, 18b, die Gelenksanordnun¬gen 5a, 5b und die Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c, 4d und/oder die Platten 20a, 20b, 20c, 20d,werden zueinander thermisch gut gekoppelt und in ihrer thermischen Masse bewusst geringgehalten. Dies bewirkt, dass Wärme, die bis zu diesen Komponenten vordringt sich schnell undgleichmäßig verteilt und die Temperaturgradienten werden auf diesem Weg klein gehalten. Zuden umliegenden Komponenten wie etwa dem Schlitten 3 und dem Motor 23 wird eine hohethermische Isolation angestrebt. Außerdem wird eine hohe thermische Masse dieser Teileangestrebt. Dadurch findet Wärme aus diversen Quellen wie etwa dem Motor 23 ihren Wegeher in die nicht lagebestimmenden Komponenten, also den Schlitten 3, die Basis 16 und ande¬re Strukturelemente. Außerdem ist der Wärmestrom über die Grenzen in den lagebestimmen¬den Bereich, Linearantrieb 1, Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c, 4d Gelenke 6a, 6b usw., hineinklein im Vergleich zum Wärmestrom der im Inneren dieses Bereichs für eine gleichmäßigeVerteilung sorgt. Bei einer realistischen Temperaturerhöhung (z.B. durch den Motorantrieb) von1-2°C dehnt sich die Spindel 2 um etwa 5pm aus.

[0061] Der Rahmen des Schrittmotors 23 ist in der Ausführungsform der Fig.8 und 10 mit demSchlitten 3 verbunden. Ebenso ist es auch denkbar, den Motor 23 an einer der Lagerschalen17a oder 17b anzuordnen. Diese Herangehensweise hat den Vorteil, dass sich der Motor 23direkt im Antriebsstrang abstützt und das Torsionsmoment nicht über die Kompensationsstäbe4a, 4b, 4c, 4d abgestützt wird.

[0062] Die Gelenke 6a, 6b und die Gelenksanordnungen 5a, 5b in der dargestellten Ausfüh¬rungsform werden als Festkörpergelenken realisiert. Die Verwendung von Festkörpergelenkenbietet deutliche Vorteile gegenüber diskreten Gelenken. So sind sie spielfrei, reibungsfrei alsoweitestgehend linear in ihrem Verhalten und in geringerem Bauraum zu realisieren. Alternativdazu können auch diskrete Gelenke mit Gleit- und Wälzlagern (z.B. Kugel- Zylinder- oder Na¬dellager) verwendet werden.

[0063] Wie bereits in der Figurenbeschreibung erwähnt, ist eine Anordnung, in der die tempera¬turkompensierenden Komponenten der Positioniereinheit 10 zur Temperaturkompensation nichtTeil des Schlittens 3, sondern Teil der Basis 16 ist, ebenfalls denkbar.

[0064] Die oben beschriebene Erfindung kann analog auch an andern Linearantrieben einge¬setzt werden. Beispiele dafür sind:

Spindeltriebe, Kugelgewindetriebe, zum Beispiel Kugelumlaufspindel, Rollengewindetriebe mitRollenrückführung, Planetenrollengewindetriebe, Trapezgewindetriebe, Steilgewindetriebe,Hydrostatische Gewindetriebe; Linearmotoren; Elektromechanische Zylinder, zum BeispielElektromotor mit Spindeltrieb; Pneumatikzylinder; Hydraulikzylinder; Gasdruckfedern; Zahn¬stangenantriebe; Scotch-Yoke-Kurbeltriebe, zum Beispiel Kurbelschlaufe; oder Zahn¬riemenantriebe.

[0065] Eine weitere Äquivalent-Ausführung der Positioniereinheit 10 zur Kompensation vontemperaturbedingten Längenänderungen in Linearantrieben ist auch mittels Biegestäben mög¬lich. Die Biegestäbe können dabei die Kompensationsstäbe 4a, 4b, 4c, 4d und/oder die Gelen¬ke 6a, 6b sowie die Gelenksanordnungen 5a, 5b ersetzen. Die Biegestäbe könnten in ge¬krümmter Form oder in dreieckiger Anordnung ausgeführt sein. Die Längenänderung des Line¬arantriebs 1 würde sodann die Biegestäbe verformen und die Krümmung der Biegestäbe oderden Winkel der Biegestäbe zueinander verändern und auf diese Weise das erfindungsgemäßePrinzip der Längenänderungs-Kompensation verwirklichen.

Claims (19)

1. Patentansprüche 1. Positioniereinheit für einen mit einem Linearantrieb (1) verstellbaren Schlitten (3) und einerBasis (16), wobei der Linearantrieb (1), insbesondere Spindelantrieb oder Linearmotor, ei¬nen länglichen Teil und einen kurzen Teil aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Po¬sitioniereinheit (10) zumindest zwei Kompensationsstäbe (4a, 4b) aufweist, wobei jeweilszwei benachbarte Kompensationsstäbe (4a, 4b) an einem Ende über ein Gelenk (6) mitei¬nander verbunden sind und an dem jeweils anderen Ende mit dem länglichen Teil des Li¬nearantriebs (1) über eine von zwei jeweils am Ende des länglichen Teils des Linearan¬triebs (1) angeordneten Gelenksanordnungen (5a, 5b) verbunden sind, wobei die Kompen¬sationsstäbe (4a, 4b) und der längliche Teil des Linearantriebs (1) in Form eines Dreiecksangeordnet sind und der Winkel zwischen den Kompensationsstäben (4a, 4b) an dem Ge¬lenk (6) durch eine thermische Längenänderung des länglichen Teils des Linearantriebs (1)veränderbar ist und wobei der Schlitten (3) mit dem Gelenk (6) und der kurze Teil des Li¬nearantriebs (1) mit der Basis (16) verbunden ist oder der Schlitten (3) mit dem kurzen Teildes Linearantriebs (1) und die Basis (16) mit dem Gelenk (6) verbunden ist.
2. 2. Positioniereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Kompensations¬stäbe (4a, 4b, 4c, 4d) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei benachbarte Kompensations¬stäbe (4a, 4b, 4c, 4d) an einem Ende jeweils über ein Gelenk (6a, 6b) verbunden sind undan dem jeweils anderen Ende an dem länglichen Teil des Linearantriebs (1) über eine derzwei jeweils am Ende des länglichen Teils des Linearantriebs (1) angeordneten Ge¬lenksanordnungen (5a, 5b) verbunden sind, wobei jeweils die zwei über die Gelenke (6a,6b) verbundenen Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) und der längliche Teil des Linearan¬triebs (1) in Form eines Dreiecks angeordnet sind und jeweils der Winkel zwischen denzwei an den Gelenken (6a, 6b) verbundenen Kompensationsstäben (4a, 4b) an den Gelen¬ken (6a, 6b) durch eine thermische Längenänderung des länglichen Teils des Linearan¬triebs (1) veränderbar ist, wobei die vier Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) in Form ei¬nes Parallelogramms angeordnet sind und wobei der Schlitten (3) mit den Gelenken (6a,6b) und der kurze Teil des Linearantriebs (1) mit der Basis (16) verbunden ist oder derSchlitten (3) mit dem kurzen Teil des Linearantriebs (1) und die Basis (16) mit den Gelen¬ken (6a, 6b) verbunden ist.
3. 3. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die zwei, insbesondere vier, Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) die gleiche Längeaufweisen und jeweils die zwei über das Gelenk (6) verbundenen Kompensationsstäbe(4a, 4b, 4c, 4d) mit dem länglichen Teil des Linearantriebs (1) in Form eines gleichschenk¬ligen Dreiecks angeordnet sind und insbesondere die vier Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c,4d) in Form eines Parallelogramms angeordnet sind.
4. 4. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die zwei, insbesondere vier, Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d), vorzugsweisepaarweise, unterschiedliche Längen aufweisen und jeweils die zwei über das Gelenk (6)verbundenen Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) mit dem länglichen Teil des Linearan¬triebs (1) in Form eines allgemeinen Dreiecks angeordnet sind und/oder insbesondere dievier Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) in Form eines allgemeinen Vierecks angeordnetsind.
5. 5. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Gelenksanordnungen (5a, 5b) jeweils zumindest zwei Teilgelenke (13a, 13b, 14a,14b) aufweisen, wobei jeweils jedes Teilgelenk (13a, 13b, 14a, 14b) die Gelenksanordnun¬gen (5a, 5b) mit jeweils einem Kompensationsstab (4a, 4b, 4c 4d) verbindet.
6. 6. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Gelenke (6a, 6b), die Gelenksanordnungen (5a, 5b) und/oder die Teilgelenke(13a, 13b, 14a, 14b) als Festkörpergelenke ausgebildet sind.
7. 7. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Gelenke (6a, 6b), die Gelenksanordnungen (5a, 5b) und der Linearantrieb (1) ineiner Ebene angeordnet sind und die Gelenke (6a, 6b) in dieser Ebene verschiebbar sind.
8. 8. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Kompensationsstäbe, die Gelenke und/oder die Gelenksanordnungen zur steife¬ren Ausführung doppelt ausgeführt sind und jeweils in je zwei insbesondere parallel zuei¬nander angeordneten Ebenen in einem Abstand zur Bewegungsebene des Linearantriebes (1), insbesondere in gespiegelter Anordnung um den Linearantrieb (1), angeordnet sind.
9. 9. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass der Schlitten (3) in zumindest einer Führung (8), insbesondere einer Kreuzrollenfüh¬rung, geführt ist.
10. 10. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass der Linearantrieb (1) als Spindelantrieb ausgebildet ist, wobei das längliche Teil alsSpindel (2) und das kurze Teil als eine auf der Spindel (2) laufende Mutter (7) ausgebildetist, wobei die Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) jeweils mit einem der Enden der Spin¬del (2) über die Gelenkanordnung (5a, 5b), insbesondere mit Teilgelenken (13a, 13b, 14a,14b), verbunden sind und wobei der Schlitten (3) mit der Mutter (7) und die Basis (16) mitdem Gelenk (6), insbesondere den zwei Gelenken (6a, 6b), verbunden ist oder der Schlit¬ten (3) mit dem Gelenk (6), insbesondere den zwei Gelenken (6a, 6b), und die Basis (16)mit der Mutter (7) verbunden ist.
11. 11. Positioniereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (2)jeweils in einem Lager (18a, 18b), insbesondere einem Festlager, an den Gelenksanord¬nungen (5a, 5b) gelagert ist.
12. 12. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Vorrichtung Federn (9a, 9b) aufweist, wobei jeweils eine Feder (9a, 9b) jeweils einGelenk (6a,6b) mit dem Schlitten (3) oder der Basis (16) verbindet und/oder die Gelenke(6a, 6b) jeweils durch Federn (9a, 9b) vorspannbar sind.
13. 13. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) und/oder die Gelenksanordnungen (5a, 5b)in einer, vorzugsweise ebenen, Platte (20), insbesondere einem Blech, integriert und alsdiese Platte (20) ausgebildet sind, wobei die Gelenke (6a, 6b) und/oder die Teilgelenke(13a, 13b, 14a, 14b), vorzugsweise in der Platte (20), als Festkörpergelenke, insbesondereals die Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d) und/oder die Gelenksanordnungen (5a, 5b)verbindebene Stege, ausgebildet sind.
14. 14. Positioniereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei,insbesondere vier, Platten (20a, 20b, 20c, 20d) vorgesehen sind, wobei die Positionierein¬heit (10) durch zwei parallel zueinander angeordnete Ebenen von Gelenkstrukturen mit je¬weils zwei Lagen von Platten (20a, 20b, 20c, 20d) gebildet ist.
15. 15. Positioniereinheit nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn(9a, 9b) als Parallelogramm-Struktur (22a, 22b) ausgebildet sind, wobei die Parallelo¬gramm-Strukturen (22a, 22b) in den Kompensationsstäben (4a, 4b, 4c, 4d), insbesonderein die Platten (20a, 20b, 20c, 20d), integriert sind.
16. 16. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Kompensationsstäbe (4a, 4b, 4c, 4d), insbesondere an der Parallelogramm-Struktur (22a, 22b) angeordnete, vorzugsweise im Bereich der Gelenke (6a, 6b), An¬schlusspunkte (19a, 19b) aufweisen, wobei die Anschlusspunkte (19a, 19b) eines Kom¬pensationsstabes (4a, 4b, 4c, 4d) mit den Anschlusspunkten (19a, 19b) des über das je¬weilige Gelenk (6a, 6b) verbundenen Kompensationsstabes (4a, 4b, 4c, 4d) jeweils überein Verbindungselement (21a, 21b) mit dem Schlitten (3) oder der Basis (16) verbundensind.
17. 17. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass der Linearantrieb (1), die Gelenksanordnungen (5a, 5b) und die Kompensationsstäbe(4a, 4b, 4c, 4d) eine gute thermische Kopplung zueinander und geringe thermische Mas¬sen aufweisen und/oder der Schlitten (3), die Basis (16) und der Motor (23) zu dem Linear¬antrieb (1), den Gelenkanordnungen (5a, 5b) und den Kompensationsstäben (4a, 4b, 4c,4d) thermisch entkoppelt sind und eine große thermische Masse in Verhältnis zu den Mas¬sen des Linearantriebs (1), der Gelenksanordnungen (5a, 5b) und der Kompensationsstä¬be (4a, 4b, 4c 4d) aufweisen.
18. 18. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass zwei Positioniereinheiten (10a, 10b) und jeweils eine den Positioniereinheiten (10a,10b) zugeordneten Lineareinheit (1a, 1b) vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Bewe¬gungsrichtungen der Schlitten (3a, 3b) der Linearantriebe (1a, 1b) orthogonal zueinanderverläuft, und wobei einer der Schlitten (3a, 3b) mit der Basis (16) oder dem Schlitten (3a,3b) der jeweils anderen Positioniereinheit (10a, 10b) verbindbar ist.
19. 19. Positioniereinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Positio¬niereinheit, zur 3-dimensionalen Positionierung, vorgesehen ist, wobei vorzugsweise dieweitere Positioniereinheit orthogonal zu den zwei Positioniereinheiten (10a und 10b) ange¬ordnet ist, und mit der Basis (16a, 16b) oder dem Schlitten (3a, 3b) einer der zwei Positio¬niereinheiten (10a, 10b) verbindbar ist. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen