专利名称：扫描单元和带有该扫描单元的光学位置测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学位置测量装置的扫描单元以及带有一个由该 扫描单元进行光学扫描的比例尺的位置测量装置。
背景技术：
这类扫描单元和位置测量装置被设计成带有直线比例尺的直线测
量装置或带有圓盘形或鼓形比例尺的旋转式测量装置。这类测量装置特
别是在用机械手、坐标测量仪情况下用于测量加工机床的刀具相对于被 加工工件的相对运动并在半导体工业中的^f吏用也日益增加。
在许多应用场合中，位置测量装置受到电场尤其是干扰交变电场的 作用，这对扫描单元的电导元件产生影响，并引起电干扰信号，从而导 致错误的位置测量。
DE 44 02 554 Al提出了 一种通过透明的电导屏蔽体来屏蔽电磁干 扰场的探测装置，其中该屏蔽体与地电位连接。
实践证明，屏蔽体的制作及其与地电位的电连接对这种结构来说是 困难的。
发明内容
所以本发明的目的是提出一种紧凑的和可靠屏蔽的扫描单元或位 置测量装置。
这个目的是通过一种具有权利要求1所述特征的扫描单元以及通过 一种具有权利要求15所述特征的光学位置测量装置来实现的。
本发明的优点在于可实现一种紧凑的和可靠屏蔽的扫描单元或位 置测量装置。
本发明的有利方案可从各项从属权利要求中得知。
下面借助 一个实施例来详细说明本发明。其中附图表示
图1光学位置测量装置的纵剖面；
图2图1扫描单元的基体的部分透视图。
具体实施例方式
图1和2表示光学位置测量装置的实施例，该测量装置是一种带有 一个直线比例尺1和一个可相对于比例尺1在测量方向X内运动的扫描 单元2的长度测量装置。比例尺1具有一个可用反射光扫描的即反射的 测量分度3，该测量分度由扫描单元2进行扫描。为此，扫描单元2具 一个光源4，其光线射到比例尺l上，在该处根据离测量分离3的位置 进行调节并反射到探测装置6上。
探测装置6布置在一个透明的、其表面9背离比例尺1的载体5上。 透明载体5用 一种电绝缘的透明材料尤其是用 一块带有两个相互平行延 伸的和相互对应表面9、 10的平面平行的玻璃板制成。这两个表面之一 的表面10面向比例尺1并在下面称为第一表面10，而第二表面9则面 离比例尺l。探测装置6布置在第二表面9上。探测装置6的机械和电 连接按熟知的方式用玻璃衬底上的芯片技术进行，即在第二表面9上通 过涂层构成的导体电路;f莫型11与探测装置6的接触面(焊点)通过倒 装芯片技术的所谓凸缘连接和倒装焊接实现连接。探测装置6和透明载 体5之间的空间可有选择地用填料充填，以增加结构的机械稳定性。
透明载体5具有一个按熟知的方式由交替布置的不透明区和透明区 组成的扫描光栅7。扫描光栅7用于形成许多射线分束，它们与比例尺 1的测量分度3相互作用并射到探测装置6上以产生与位置相关的、异 相的扫描信号。在所示例子中，扫描光栅7布置在透明载体5的表面10 上。这种空间布置有利于制造，因为扫描光栅7可作为单独的涂层制成， 而与作为另一涂层构成的导体电路模型U无关。扫描光栅7也可按图 中未示出的方式成为探测装置6的组成部分，此时，该扫描光栅按熟知 的方式涂敷到光敏表面上，或探测装置6本身的光敏区构成扫描光栅。
图中只是示意地示出了带有光源4和探测装置6的透明载体5,它 的一种可能的具体结构例如在杂志F&M 104巻1996年10期752至756 页的一篇文章中进行了描述。
透明载体5及固定其上的探测装置6布置在基体20的一个凹槽21中。基体20的这个凹槽用一块透明的盖板15覆盖。基体20是导电的， 即它本身就是用导电材料制成的或涂敷有导电材料，且该基体有5面屏 蔽探测装置6以防止电磁场。基体20或其导电涂层特别容易与基准电 位0伏连接，即在扫描单元2装到一个其位置尚待测量的机床部件上时 通过与该机床部件的简单接触即可实现。为了屏蔽还敞开着的那面，即 屏蔽透明载体5放入凹槽21的入口 ，盖板15配有一层屏蔽层16。屏蔽 层16布置在面向透明载体5的第一表面10的那个表面上。盖板15同 样按有利的方式为一块平面平行的玻璃板。
如果扫描单元2放在封闭的位置测量装置中，则基体20即是扫描 车，它通过导向元件(滑动轴承、辊、球轴承)在比例尺1上沿测量方 向X进4于纵向导向运动。
屏蔽层16是盖板15的一层涂层并用透明导电材料尤其是用铟锡氧 化物制成。该涂层大面积地涂覆并屏蔽凹槽21的整个敞口。另一种方 案是，该屏蔽层也可以是导电的光栅结构，该光栅结构是这样设计的， 即它与测量分度3结合而不引起取决于位置的调节并对扫描光路来说至 少部分是透明的。
盖板15固定在透明载体5的第一表面上，特别是一层大面积的薄 透明层上面，例如连续或部分涂敷的透明粘接层8形式的或起附着膜作 用的薄油膜形式的透明层上。盖板15至少部分侧向伸出透明栽体5,其 中屏蔽层16—直涂敷到伸出区15.1，所以该屏蔽层可在该处用于与基 体20并由此与基准电位0伏的简便的和省地的电连接。这种低欧姆的 电连接可按特别有利的方式这样实现，即在盖板15的支座26及其伸出 区15.1之间设置一个间隙，并用相当大面积的导电粘接材料嵌入其中。 这样，凹槽21的侧面在粘接材料23的中间连接的情况下构成盖板15 的支座26(详见图2)。为了导电粘接材料23完好地嵌入盖板15和基 体20之间，在基体20上至少"^殳置一个在图2中可看出的凹坑22。这个 凹坑22作为粘接材料23的贮备坑，所以通过毛细管作用就可使粘接材 料流到基体20的盖板15和支座26之间。
由透明载体5和盖板15组成的组件被对准定位在基体20的凹槽21 中。为此，透明载体5的两侧与基体20的挡块24配合。如果只是透明 载体5通过多个侧向挡块24找正定位在基体20上，而盖板15则在整 个周边离盖板15四周对应的基体20的凹槽21的内周边面有一定距离布置，乃是有利的。这样就防止了载体5在基体20上定位时超过规定 的尺寸。
为了载体5更可靠地定位在基体20上，其边缘用胶粘剂25固定在 基体20上，胶粘剂25通过基体20的孔口 27灌入。
除探测装置6外，载体5上还有别的用于分析探测装置6提供的电 扫描信号的电器件。如果这些器件和探测装置6共同构成在一块光芯片 (专用集成电路)内，则是特别有利的。该探测装置的概念相当于专用 集成电路。
用本发明扫描单元也可用透射光扫描比例尺。这时光源不是在透明 的载体上，而是在比例尺的另一侧上。
盖板15在空间上布置在比例尺1和载体5之间的扫描缝中还具有 另一个优点该扫描缝用一定的材料充填后就可减少由于象尘土和液体 之类的介质引起的不确定的影响。所以盖板15的厚度应选择成能使比 例尺1和载体5之间的距离用盖板15接近完全充填，但不妨碍在位置 测量时在测量方向X内在比例尺1和扫描单元2之间的自由的相对运 动。
权利要求
1. 用于对一个在测量方向(X)内进行相对运动的比例尺(1)实施光学扫描的扫描单元包括-一个探测装置(6)；-一个带有第一表面(10)和第二表面(9)的载体(5)，探测装置(6)布置在第二表面(9)上；-一块透明盖板(15)，该盖板固定在透明载体(5)的第一表面(10)上并具有一层屏蔽层(16)作为探测装置(6)对电磁场的屏蔽。
2. 按权利要求l的扫描单元，其特征为，该屏蔽层是用导电材料制 成的透明层(16)。
3. 按权利要求2的扫描单元，其特征为，该导电材料具有铟锡氧化物。
4. 按前述权利要求任一项的扫描单元，其特征为，透明栽体(5) 具有扫描光栅(7)。
5. 按权利要求4的扫描单元，其特征为，扫描光栅(7)设置在透 明载体(5)的第一表面(10)上。
6. 按前述权利要求任一项的扫描单元，其特征为，透明载体(5) 的第二表面(9)具有一层构成导体电路模型(11)的涂层，探测装置(6)用倒装芯片技术与该导体电路模型接触。
7. 按前述权利要求任一项的扫描单元，其特征为，透明载体(5) 与探测装置(6)布置在基体(20)的凹槽(21)中，且凹槽(")用 盖板(15 )覆盖。
8. 按权利要求7的扫描单元，其特征为，基体(20)是导电的，且 屏蔽层(16 )与基体(20 )电导连接。
9. 按权利要求8的扫描单元，其特征为，透明盖板(15)具有側向 伸出透明载体(5)的区段(15.1 )。
10. 按权利要求9的扫描单元，其特征为，屏蔽层(16)设置在面 向透明载体(5)第一表面(10)的透明盖板(15)的表面上。
11. 按权利要求10的扫描单元，其特征为，屏蔽层(16 )在盖板(15 ) 的伸出区段(15.1)与基体(20)电接触。
12. 按权利要求7至11任一项的扫描单元，其特征为，盖板(15) 的屏蔽层(16)用导电的胶粘剂(23)与基体(20)电接触。
13. 按权利要求7至12任一项的扫描单元，其特征为，由透明载体 (5 )和盖板(15 )组成的组件定位在基体(20 )的凹槽(21 )中，这时，透明载体(5)的两侧与基体(20)的挡块(24)配合。
14. 按权利要求13的扫描单元，其特征为，在定位完好的状态内， 盖板(15)在整个周边上离盖板(15)四周对应的基体(20)的凹槽(21 ) 的内周面有一定距离。
15. 光学位置测量装置,带有一个比例尺(1 )和一个按前述权利要 求任一项所述的可在测量方向(X)内相对于比例尺(1 )运动的扫描单 元，其中透明载体(5)的第一表面(10)面向比例尺(1 ),而透明载 体(5)的第二表面(9)则面离比例尺(1 )。
全文摘要
本发明涉及一种光学位置测量装置的扫描单元和带有该扫描单元的位置测量装置，其中探测装置(6)对电磁干扰场进行了屏蔽。屏蔽是用盖板(15)的一层透明的导电涂层来实现的。盖板(15)覆盖基体(20)的凹槽(21)，带探测装置(6)的透明载体(5)放置在该基体中。探测装置(6)布置在载体(5)的底面，而载体(5)则用其顶面固定在盖板(15)上。
文档编号G02B26/10GK101435694SQ20081017446
公开日2009年5月20日 申请日期2008年11月7日 优先权日2007年11月8日
发明者G·施奈德 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司