DE3316520C2 - Vorrichtung zum Positionieren eines Werkzeuges gegenüber einem Werkstück - Google Patents

Vorrichtung zum Positionieren eines Werkzeuges gegenüber einem Werkstück

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Abstract

Ein Lichtplotter besitzt einen in einer Koordinatenrichtung beweglichen Lichtkopf und einen in einer anderen Koordinatenrichtung beweglichen Arbeitstisch, und benutzt eine Interferometervorrichtung mit zwei Achsen, einem Spiegel und einem Reflektor zur Messung einer Bewegung, die Arbeitstisch und Lichtkopf gegeneinander durchführen. Der Lichtkopf ist auf einer Brücke über dem Tisch angeordnet, wobei ein erstes Interferometer an dem Lichtkopf befestigt ist und mit einem langen Spiegel zusammenarbeitet, der an einer Kante des Arbeitstisches angebracht ist, um in der ersten Koordinatenrichtung die relative Stellung eines Films auf dem Arbeitstisch und des Lichtkopfes zu messen. Ein zweites Interferometer ist an der Brücke befestigt und arbeitet zusammen mit einem Retroreflektor, der an dem Lichtkopf angebracht ist, um in der zweiten Koordinatenrichtung eine Bewegung des Lichtkopfes gegenüber dem Film zu messen. Die von beiden Interferometern durchgeführten Messungen gehen als Rückkopplungssignale über eine geschlossene Schleife einer Positioniervorrichtung für den Lichtkopf und den Arbeitstisch ein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung eines Werkzeuges gegenüber einem Werkstück nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 38 84 580 bekannt, bei der mit bei hoher Genauigkeit arbeitenden Positioniersteuerungen für einen Lichtplotter oder ein anderes automatisches Positioniergerät eine Positionierrückmeldung vorgesehen ist. Wegen ihrer hohen Genauigkeit werden Laserinterferometer insbesondere für Positioniersteuerungen verwendet Da die optischen Bauelemente, die in einer Laservorrichtung verwendet werden, teuer sind, wird ihr Gebrauch allgemein auf Vorrichtungen beschränkt, bei denen Genauigkeiten von kleiner gleich 0,00025 cm gefordert werden. Ein Beispiel für ein Gerät, das eine solche Genauigkeit verlangt, ist ein Lichtplotter, der zur Herstellung von Masken für Mikroschaltungen gebraucht wird.
In Plottern und anderen Geräten, die auf einen Film oder ein anderes Werkstück mit mindestens zwei Dimensionen einwirken, muß der Lichtkopf oder ein anderes Werkzeug längs zweier Koordinatenachsen genau gegenüber dem Werkstück positioniert werden. In einer bekannten Positioniervorrichtung, die eine Zweiachsen-Positionierung besitzt, werden zwei Interferometer und zwei langgestreckte Spiegel benötigt, so daß die Meßachse eines jeden Interferometers stets die reflektierende Fläche schneidet. In jeder Koordinatenrichtung müssen die Spiegel mindestens so lang wie, jedoch möglichst größer als die maximale Ausdehnung des Arbeitsfeldes längs dieser Koordinaten sein; große Arbeitsfelder verlangen jedoch sehr teure, schwere und empfindliche Spiegel.
Aus der US-PS 36 61463 ist eine Positioniervorricntung mit einem Laser-Interferometer bekannt, bei der entweder Messungen in x- oder in y-Richtung vorgenommen werden können. Eine solche Vorrichtung ist ungeeignet für einen Plotter, wo x- und /-Bewegungen simultan auftreten und gemessen werden müssen.
Aus der DE-Z. »Feinwerktechnik + Meßtechnik« 1979, Nr. 4, Seite 195-201 sind Positioniervorrichtungen mit Laser-Interferometern bekannt, um Werkstückschlitten aud Werkzeugmaschinenbetten, die unter einem Winkel, vorzugsweise 90°, zueinander angeordnet sind, in bezug auf ein Werkzeug zu positionieren. Hierzu sind die Interferometer bzw. Reflektoren entweder an dem Rahmengestell oder anderen bewegbaren Trägern angeordnet und nicht an dem Werkstück selbst, wo sie befestigt sein sollten, um eine Vielzahl von Meßfehlern, die hier nun auftreten, zu vermeiden. Auf diese Meßfehler wird hingewiesen und eine Lösung angeboten, bei der die jeweilige Meßachse des Interferometers nahe der Bearbeitungsebene eines Werkzeugmaschinenschlittens angebracht ist. Der Abbe-Fehler wird hierbei nicht vermieden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung
zur Positionierung eines Werkzeugs gegenüber einem Werkstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die die aufwendige Anordnung zweier langgestreckter Spiegel vermeidet, wobei zur Vermeidung von Abbe-Fehlern die Interferometerachsen die Werkzeugachse schneiden bzw. vorzugsweise senkrecht durch diese verlaufen.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs erfindungsgemäß durch die Merk male des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst
Die Erfindung liefert eine mit hoher Genauigkeit arbeitende Positioniervorrichtung, die ein Werkzeug, wie z. B. einen Lichtkopf, in zwei Koordinatenrichtungen gegenüber einem Film oder einem anderen Werkstück verschiebt, wobei kein langer Spiegel oder ein anderer Reflektor benötigt wird, sondern nur ein langgestreckter Spiegel und ein kleiner Reflektor gebraucht werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der 'Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 in perspektivischer Ansicht einen Lichtplotter,
F i g. 2 in Draufsicht einen schematisch dargestellten Lichtplotter von F i g. 1 mit Veranschaulichung der prinzipiellen Meßachsen eines Laserinterferometers,
F i g. 3 in Seitenansicht schematisch den Lichtplotter von F i g. 1 und
F i g. 4 ein Diagramm mit Details einer Laserinterferometer-Meßeinrichtungbeim Lichtplotter von F i g. 1.
F i g. 1 veranschaulicht einen Lichtplotter 10, der dazu -benutzt wird, eine Filmplatte F mit Linien und Symbolen, die mit einer Genauigkeit von ±0,0005 cm angeordnet sind, zu belichten. Der Film kann eine Fläche von 30 cm χ 100 cm besitzen, wobei eine solche Filmplatte typischerweise zur Herstellung von gedruckten Schaltungen oder Mikroschaltungen gebraucht wird. Der Abstand und die Genauigkeit, mit der Buchstaben und Linien auf dem Film erzeugt werden, sind entscheidende Einflußgrößen für die Ausführung des Endproduktes, insbesondere für die hohe Dichte von Mikroschaltungen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die Anwendung in einem Lichtplotter, sondern kann unter Verwendung anderer Werkzeuge und Werkstücke benutzt werden, die relativ zueinander in mindestens zwei Koordinatenrichtungen bewegt werden.
Der Lichtplotter umfaßt ein feststehendes Gestell 12 mit Beinen 14, eine Trägerplatte 16 und eine darüber befindliche Brücke 18. Die Brücke 18 ist fest verbunden mil der Trägerplatte 16 und überspannt deren Mittelbereich.
Ein Arbeitstisch 20 besitzt eine Arbeitsfläche, auf der eine Filmplatte F durch Vakuum oder andere übliche Mittel gehalten wird. Der Arbeitstisch 20 wird auf der Trägerplatte 16 in der dargestellten X-Koordinatenrichtung über zwei Gleitschienen 20, 24 verschoben. Beide Gleitschienen 20, 24 sind an der Trägerplatte 16 befestigt. Wie in F i g. 3 dargestellt, bewegt sich ein Lagerblock 26, der an dem Arbeitstisch 20 befestigt ist, auf der Gleitschiene 24. Der korrespondierende Lagerblock 28, der sich auf der Gleitschiene 22 bewegt, grenzt dagegen in Gleitkontakt an eine Bodenplatte 30 und ist seitlich mit dem Arbeitstisch 20 über eine Vielzahl von Federgliedern 32 und ein Querstück 34 ausgerichtet. Die Bodenplatte 30 und die Federglieder 32 ermöglichen dem Lagerblock 28, jede Ausrichtungstoleranz zwischen den beiden Gleitschienen 22,24 und den zugeordneten Verbindungen zwischen den Gleitschienen, dem feststehenden Gestell 12 und dem Arbeitstisch 20 auszugleichen. Die Gleitschiene 24 stellt die Hauptschiene dar, die die Führung und Bewegung des Arbeitstisches 20 in der X-Koordinatenrichtung bestimmt Mehrdeutigkeiten hinsichtlich jeglicher Toleranzen zwischen den beiden Gleitschienen 22, 24 werden so zugunsten der Gleitschiene 24 behoben.
Der Arbeitstisch 20 wird in der AT-Koordinatenrichtung mit Hilfe eines .Y-Antriebsmotors 40 bewegt, wobei eine Leitspindel 42 von dem Motor 40 gedreht wird und eine Kugelmutter 44 mit dem zentralen Teil des Tisches verbunden ist, um die Antriebskräfte auszugleichen (siehe F i g. 1 und 3). Die Kugelmutter 44 besitzt in der normalen Ausführung eine Reihe von umlaufenden Kugeln, die druckgespannt sind gegen die Gewindegänge der Leitspindel 42, um jeglichen toten Gang der Positioniervorrichtung auszugleichen.
Der Antriebsmotor 40 ist mit einer Plotsteuerung 50 über ein Steuersignalkabel 52 verbunden. Die Plotsteuerung 50 erteilt Plotterbefehle von einem Programmband 54 und überträgt die Befehle auf den Antriebsmotor 40, um während des Plotterbetriebes den Arbeitstisch 20 und darauf den Film Fan verschiedenen Stellen längs der .^-Koordinatenachse zu positionieren.
Ein optischer Lichtkopf 56 wird von einem Werkzeugschlitten 58 getragen und ist dadurch über die Filmplatte F bewegbar. Der Lichtkopf 56 besitzt eine optische Achse 57, die allgemein senkrecht steht auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Filmplatte Fund der X- und Y-Koordinatenachse; durch die Projizierung eines Lichtstrahls entlang der optischen Achse belichtet der Lichtkopf 56 die Filmoberfläche. Eine Belichtung kann eintreten, wenn sich die Filmplatte F und der Lichtkopf 56 relativ zueinander bewegen, so daß eine kontinuierliche Linie belichtet wird, oder wenn der Film und der Fotokopf 56 stationär gehalten werden und eine Aperturblende in den Lichtstrahl gebracht wird, so daß Konfigurationen mit speziellen Konturen auf dem Film erzeugt werden. Für eine nähere Beschreibung eines Lichtkopfes sei auf die U S-#38 48 520 verwiesen.
Der Werkzeugschlitten 58 ist für Bewegungen der Brücke 18 in der dargestellten Y- Koordinatenrichtung auf dieser, wie in F i g. 1 dargestellt, angeordnet. Der Werkzeugschlitten 58 wird mit Hilfe eines V-Antriebsmotors 60, einer einzelnen Leitspindel 62, die mit dem Antriebsmotor 60 verbunden ist, und einer Kugelmutter 64, die an dem Werkzeugschlitten 58 befestigt ist, bewegt. Befehlssignale, die von dem Programmband 54 erhalten werden, werden von der Plotsteuerung 50 auf den y-Antriebsmotor 60 übertragen, um den Lichtkopf 56 relativ zur Filmplatte F längs der Brücke 18 zu positionieren. Die Bewegung der Filmplatte Fund des Lichtkopfes 56 mittels X- und y-Koordinatenmotoren 40, 60 ermöglicht eine zusammengesetzte Bewegung, so daß der Bereich der lichtempfindlichen Oberfläche der Filmplatte Fdurch den Lichtkopf 56 belichtet werden kann.
Bewegungen des Lichtkopfes 56 und des Arbeitstisches 20 können über eine Laserinterferometer-Einrichtung gemessen werden, um die Filmplatte F mit einer grafischen Information genau zu belichten. Gemäß F i g. 2 besteht die Interferometer-Einrichtung aus einer zweiachsigen Vorrichtung zur Messung einer Bewegung in der X- und y-Koordinatenrichtung. Die Vorrichtung umfaßt einen Helium-Neon-Laser 70, der auf dem feststehenden Gestell 12 angebracht ist (siehe Fig. 1), zur Erzeugung eines Laserstrahls, der für Messungen längs beider Koordinatenachsen benutzt wird,
wobei ein Lichtdetektor 72 die Bewegung längs der X-Achse und ein Lichtdetektor 74 die Bewegung längs der y-Achse mißt. Der erzeugte Laserstrahl trifft auf einen Strahlenteiler 76, der gemäß Fig. 1 auf der Brücke 18 angeordnet ist, wobei der Strahlenteiler 76 einen Teilstrahl zum X-Achsen-Interferometer 78, das an dem Werkzeugschlitten 58 angebracht ist, und einen Teilstrahl zum V-Achsen-Interferometer 80, das an der Brücke 18 angebracht ist, lenkt. Das X-Achsen-Interferometer 78 stellt ein Planspiegel-Interferometer dar, das eine Meßachse 82 aufweist, die sich zwischen dem Interferometer und einem langgestreckten Oberflächenspiegel 84 erstreckt, der längs einer Kante des Arbeitstisches 20 angebracht ist. Die reflektierende Oberfläche des Spiegels 84 steht senkrecht auf der Meßachse 82 und verläuft in Richtung der F-Koordinatearichtung, so daß die Meßachse 82 die reflektierende Oberfläche in jeder Stellung des Werkzeugschlittens 58 längs der Leitspindel 62 schneidet. Die Meßachse 82 sollte vorzugsweise außerdem die optische Achse 57 des Lichtkopfes 56 schneiden. Hierdurch wird der Effekt des Abbefehlers minimiert, wie in der US-PS 38 84 580 beschrieben. Der Abbefehler, der für eine hohe Genauigkeit einer Positioniervorrichtung wichtig ist, wird von der Nichtparallelität der Meßachse 82 und der tatsächlich interessierenden Ebene hervorgerufen und ist dem Abstand der Meßachse zur tatsächlich interessierenden Ebene proportional.
Der Ausdruck »Meßachse« bezieht sich auf die Achse, längs welcher ein Interferometer ein oder mehrere Strahlenbündel kohärenten Lichts zum Messen der relativen Bewegung zwischen dem Interferometer und dem Reflektor auf einen entfernten Reflektor wirft. Die Achse kann in der Tat die Mittellinie zwischen zwei oder mehreren parallelen Strahlenbündeln sein, wobei die Bündel an zwischen dem Interferometer und dem Reflektor liegenden Stellen abgelenkt werden können, so daß die Meßachse geknickt sein kann und sich zwei oder mehrere Teile in verschiedenen Richtungen erstrecken können. Der Ausdruck »sich schneiden« betrifft den geometrischen Zustand, in dem eine Linie oder die Verlängerung einer Linie einen bestimmten Punkt, eine bestimmte Linie oder Ebene durchläuft.
Bei dem V-Achsen-Interferometer 80 handelt es sich um ein lineares Interferometer mit einer Meßachse 86, die sich zwischen dem Interferometer 80 und einem Retroreflektor 88, der auf dem Werkzeugschlitten 58 angebracht ist, erstreckt. Da sich der Werkzeugschlitten 58 parallel zu der Meßachse 86 in der V-Koordinatenrichi tung bewegt, braucht der Retroreflektor 88 keine langgestreckte Form zu besitzen und trotz fehlender Ausdehnung schneidet in jeder Stellung des Werkzeugschlittens 38 und des Arbeitstisches 20 die Meßachse 86. Die Meßachse 86 sollte vorzugsweise zur Minimierung des Abbefehlers die optische Achse 57 schneiden.
Untersucht man die Positionierfehler, die aus einer Biegung der Gleitschiene 24, die die Bewegung des Arbeitstisches 20 in Richtung der X-Koordinate führt, und einer Biegung der Brücke 18, die die Bewegung des Lichtkopfes 56 in der y-Koordinatenrichtung führt, resultieren, so zeigt sich, daß die Laserinterferometervorrichtung die meisten Hauptfehler aufdeckt und korrigiert Verläuft die Gleitschiene 24 nicht genau parallel zu der Meßachse 82 des X-Achsen-Interferometers 78, oder ist die Gleitschiene verbogen, dann registriert der Oberflächenspiegel 84 Abbefehler, die längs der X-Achse hervorgerufen werden, und korrigiert demgemäß die Positionierung des Arbeitstisches 20. Je weiter der Werkzeugschlitten 58 von der Gleitschiene 24 entfernt ist, desto größer wird der Fehler, der aber trotzdem festgestellt wird. Eine schlechte Ausrichtung oder eine Biegung der Gleitschiene 24 verursacht ebenfalls Fehler in der y-Koordinatenrichtung; solche Fehler sind jedoch klein und nicht wie beim Abbefehler proportional zum Abstand von der Gleitschiene 24.
In der y-Koordinatenrichtung wird die Geradlinigkeit und Parallelität gegenüber der Meßachse 86 durch die Planheit der Oberfläche des Spiegels 84 bestimmt, die zu sehr guter Toleranz und Planheit poliert ist. Folglich stellt in der K-Richtung die Brücke 18, auf der der Werkzeugschlitten 58 bewegbar angebracht ist, die Hauptquelle für die Abbefehler dar. Ein solcher Fehler wird jedoch dadurch minimiert, daß die Meßachse 86 bei jeder Stellung des Werkzeugschlittens 58 senkrecht durch die optische Achse 57 verläuft, wodurch jegliche Abweichungen, die von einer Ablenkung des Strahlenbündels und des korrespondierenden Abbefehlers resultieren, minimiert werden.
Gemäß F i g. 2 und 3 wird der Abbefehler minimiert, indem durch entsprechende Anordnung des Lasers 70 und der Interferometer 78 und 80 die Meßachsen 82 und 86 so nah wie möglich an der Filmebene oder Haltefläche des Arbeitstisch^ 20 angeordnet sind.
Die genaue Arbeitsweise der Interferometervorrichtung wird anhand von F i g. 4 erklärt. Der Helium-Neon-Laser 70 strahlt ein kohärentes Lichtstrahlenbündel zweier geringfügig verschiedener optischer Frequenzen aus; durch entsprechende Polarisation kann ein Strahlenbündel bestimmter optischer Frequenz als Referenzstrahl dienen, um die Änderungen in der durchstrahlten Weglänge zwischen dem Laser 70 und einem Interferometer auszugleichen, während durch korrespondierende Polarisation das andere Strahlenbündel als Meßstrahl benutzt wird. Das von dem Laser 70 ausgesandte Strahlenbündel mit den zwei verschiedenen Frequenzen trifft auf den Strahlenteiler 76, der das Strahlenbündel aufspaltet, wobei ein Teil auf das Planspiegelinterferometer 78 längs der Achse 90 gerichtet wird, während der andere Teil auf das lineare Interferometer 80 längs der Achse 92 gelenkt wird. Bei dem Interferometer 78 wird der Referenzstrahl von einer Würfelecke 94 direkt auf den Strahlenteiler 76 und von dort längs der Achse direkt zum Lichtdetektor 72 der A"-Achse reflektiert Der Meßstrahl wird als Strahl 90 längs der Meßachse 82a auf den Oberflächenspiegel 84 und zurück auf die Würfelekke 98 abgelenkt von wo aus der Strahl längs der Achse 826 durch einen Planspiegel-Polarisationskonverter (nicht dargestellt) auf den Spiegel 84 reflektiert wird. Die zweite Reflexion vom Oberflächenspiegel 84 erleidet durch die Bewegung des Oberflächenspiegels 84 und des Arbeitstisches 20 in der X-Koordinatenrichtung eine zweifache Dopplerverschiebung und wird längs der Achsen 96 und 100 über den Strahlenteiler 76 zurückgelenkt Der Lichtdetektor 72, der einen Zähler und andere Schaltkreise umfaßt, registriert die von der relativen Bewegung hervorgerufenen Laser-Randzonenmuster; ein Zähler und weitere Schaltkreise in dem Lichtdetektor 72 berechnen die gemessene Bewegung aus der Randzonenimpulszahl und liefern ein repräsentatives Rückkopplungssignal an die Plotsteuerung 50 (F i g. 1).
In der V-Koordinatenrichtung werden die Messungen im wesentlichen genau so durchgeführt abgesehen davon, daß nur ene Reflektion und Dopplerverschiebung auftritt Ausgehend vom Laser 70, wird der Referenzstrahl an der Würfelecke 104 direkt zum Lichtdetektor 74 der y-Achse reflektiert Der Meßstrahl fällt
längs der Meßachse 86a auf den Retroreflektor 88 und wird längs der Achse 86b zum Interferometer reflektiert. Der Meßstrahl mit der durch die Dopplerverschiebung verschobenen Frequenz wird längs der Achse 106 auf den Lichtdetektor reflektiert, wo die Randzonenimpulszahl registriert wird. Die gemessene Bewegung wird berechnet und zur Rückkopplung wird ein Signal an die Plotsteuerung 50 von F i g. 1 geliefert.
Der beschriebene Lichtplotter besitzt eine Laserinterferometer-Meßvorrichtung zur Erfassung.der Bewegung eines Lichtkopfes und eines Films längs zweier Koordinatenrichtungen. Die Interferometervorrichtung umfaßt einen einzelnen langgestreckten Spiegel auf der einen Koordinatenachse und einen Retroreflektor, der ständig mit dem zugeordneten Interferometer auf der is anderen Koordinatenachse ausgerichtet bleibt. Die Anordnung des Interferometers und des Reflektors minimiert den Abbefehler, wodurch die gesamte Genauigkeit der Vorrichtung verbessert wird und das Gewicht sowie die Kosten eines zweiten langen Spiegels, der auf dem Arbeitstisch oder Lichtkopf anzubringen wäre, entfallen. Die Bewegungen in den einzelnen Koordinatenrichtungen werden durch eine Leitspindel und eine einzelne Kugelmutter ermöglicht.
Der Strahlenteiler 76 kann auch auf dem Werkzeugschlitten zusammen mit dem Interferometer 80 angebracht sein, wobei der Retroreflektor 88 dann auf dem feststehenden Gestell 12 befestigt sein kann. Die Zahl der Elemente, die mit dem Lichtkopf bewegt werden, soll jedoch klein gehalten werden, wobei die vorstehend beschriebene Anordnung im Einklang mit diesem Ziel steht. Die Anordnung des Oberflächenspiegels 84 auf dem Werkzeugschlitten 58 und des Interferometers 78 auf dem Arbeitstisch 20 ist auch für die kontinuierliche Registrierung mit einem Strahlenbündel, das von dem Laser 70 erzeugt wird, brauchbar. Da der Arbeitstisch 20 einfacher als der Werkzeugschlitten 58 ein langes Bauelement aufnehmen kann, ist der Oberflächenspiegel 84 vorzugsweise längs der Tischkante angebracht
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Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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Claims (7)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Positionierung eines Werkzeuges gegenüber einem Werkstück in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Koordinatenrichtungen Jf, y mit einem feststehenden Gestell, auf dem ein bewegbarer Arbeitstisch mit einer Arbeitsfläche, die sich parallel zu den Koordinatenrichtungen erstreckt und auf der das Werkstück gehalten wird, und eine über dem Arbeitstisch befindliche Brücke für das Werkzeug, dessen Werkzeugachse im wesentlichen senkrecht zur Arbeitsfläche verläuft, angeordnet sind, wobei zur Bestimmung der Bewegung von Werkzeug und Werkstück zueinander ein erstes und ein zweites Interferometer vorgesehen sind, deren Meßachsen zumindest teilweise parallel zu den Koordinatenrichtungen χ bzw. y verlaufen und die Werkzeugachse schneiden, und wobei zugeordnete erste und zweite Reflektoren eine reflektierende Oberfläche besitzen, die die Meßachse des jeweiligen Interferometers schneiden, wobei zur Positionierung des Werkzeuges mittels Antrieb entsprechend der Messung der Interferometer diese mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Arbeitstisch (20) auf dem Gestell (12) in der ersten Koordinatenrichtung χ hin- und herbeweglich ist und ein Werkzeugschlitten (58) vorgesehen ist, der auf der Brücke (18) in der zweiten Koordinatenrichtung y gegenüber dem Arbeitstisch (20) hin- und herbeweglich ist, wobei das erste Interferometer (78) auf dem bewegbaren Werkzeugschlitten (58) angeordnet ist, mit seiner Meßachse (82) in der ersten Koordinatenrichtung χ positioniert und wobei der erste Reflektor (84) auf dem Arbeitstisch (20) angeordnet ist und sich längs der zweiten Koordinatenrichtung y über eine Länge erstreckt, die zur Messung der Tischstellung in der ersten Koordinatenrichtung χ der Bewegung des Werkzeugschlittens (58) und des ersten Interferometers (78) in der zweiten Koordinatenrichtung y angepaßt ist, und daß das zweite Interferometer (80) auf der Brücke (18) angeordnet ist und als zweiter Reflektor ein kleiner Reflektor (88) vorgesehen ist, der auf dem bewegbaren Werkzeugschlitten (58) befestigt ist, wobei beide mit der Meßachse (86) des zweiten Interferometers (SO) in der zweiten Koordinatenrichtung/positioniert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (84) ein Oberflächenspiegel ist, dessen reflektierende Oberfläche senkrecht zu der Koordinatenrichtung χ steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (84) längs eines Randes des Arbeitstisches (20) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitstisch (20) auf dem Gestell (12) über zwei allgemein parallele Gleitschienen (22,24) angeordnet ist, wobei nur eine Gleitschiene (24) fest gegenüber dem Gestell (12) und dem Arbeitstisch (20) ausgerichtet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Gleitschiene (22) über eine toleranzausgleichende elastische Verbindung (32) zwischen dem Arbeitstisch (20) und dem Rahmen (12) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschlitten
(58) ein Werkzeug (56) trägt, dessen Werkzeugachse senkrecht auf den Koordinatenrichtungen Jf und y steht und die Interferometer (78,80) mit ihren Meßschsen (82,86) die Werkzeugachse in jeder Stellung des Werkzeugschlittens (58) und des Arbeitstisches (20) schneiden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Interferometer (78) ein Planspiegelinterferometer ist
DE3316520A 1982-05-07 1983-05-06 Vorrichtung zum Positionieren eines Werkzeuges gegenüber einem Werkstück Expired DE3316520C2 (de)

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US06/375,981 US4589746A (en) 1982-05-07 1982-05-07 Dual-axis, single mirror interferometer measuring system

Publications (2)

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DE3316520A1 DE3316520A1 (de) 1983-11-10
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GB (1) GB2120401B (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4742286A (en) * 1985-10-29 1988-05-03 Micro-Stage, Inc. Gas bearing X-Y-θ stage assembly
US4871252A (en) * 1986-10-30 1989-10-03 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for object positioning
US4812666A (en) * 1987-09-17 1989-03-14 Universal Instruments Corporation Position feedback enhancement over a limited repositioning area for a moveable member
GB8723902D0 (en) * 1987-10-12 1987-11-18 Reinshaw Plc Optical devices
US4851656A (en) * 1988-01-11 1989-07-25 The Gerber Scientific Instrument Company Method and apparatus for enhancing optical photoplotter accuracy
US4816847A (en) * 1988-02-08 1989-03-28 The Gerber Scientific Instrument Company High resonance drive table and method of making a planar work surface
ES2014184A6 (es) * 1989-07-28 1990-06-16 Garcia Pastor Daniel Equipo movil para la verificacion de superficies rectificadas o en proceso de rectificacion.
US5291392A (en) * 1992-02-19 1994-03-01 Gerber Systems Corporation Method and apparatus for enhancing the accuracy of scanner systems
US5523941A (en) * 1994-10-04 1996-06-04 Burton; Gary L. X-Y-theta positioning mechanism
US6317196B1 (en) * 1996-06-25 2001-11-13 Nikon Corporation Projection exposure apparatus
US5861956A (en) * 1997-05-27 1999-01-19 Spatialmetrix Corporation Retroreflector for use with tooling ball
DE19858428C2 (de) * 1998-12-17 2002-09-12 Leica Microsystems Koordinaten-Messanordnung
US20070040314A1 (en) * 2005-07-12 2007-02-22 Lkt Automation Sdn Bhd Adjustable tool holder
US7355719B2 (en) * 2005-08-16 2008-04-08 Agilent Technologies, Inc. Interferometer for measuring perpendicular translations
CN103307970A (zh) * 2012-03-06 2013-09-18 南京智泰光电科技有限公司 一种在运动中连续位置触发影像测量系统
KR20140114500A (ko) * 2013-03-14 2014-09-29 삼성전자주식회사 스테이지 장치 및 이의 구동 방법
CN105479952A (zh) * 2015-12-25 2016-04-13 苏州爱能杰节能科技有限公司 一种自动激光打标机的定位机构
CN106881959A (zh) * 2017-03-03 2017-06-23 佛山市佛大华康科技有限公司 激光蚀刻工作台

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3661463A (en) * 1970-03-05 1972-05-09 Kearney & Trecker Corp Single interferometer multiple axis laser measuring system
JPS5117303B1 (de) * 1970-12-30 1976-06-01
US3848520A (en) * 1972-07-24 1974-11-19 Gerber Scientific Instr Co Line drawing photoexposure device with image rotating means
US3884580A (en) * 1973-09-07 1975-05-20 Gerber Scientific Instr Co Apparatus for measuring and positioning by interferometry
EP0035580B1 (de) * 1980-03-10 1985-10-02 Eaton-Optimetrix Inc. Interferometrisch gesteuerter Werktisch und Positionsregelschaltung

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