用于使刻度尺保持在载体上的方法以及具有载体和刻度尺的装置制造方法及图纸

按照本发明专利技术使具有测量分度（１５）的刻度尺（１）通过静电夹紧可靠且可拆下地固定在载体（２）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使刻度尺保持在载体上的方法以及具有载体和刻度尺的装置本专利技术涉及一种用于使刻度尺保持在载体上的方法。为了测量两个设备部件的相对位置在 一 个设备部件上固定刻度 尺并且在另一相互运动的设备部件上固定扫描单元。在测量位置时由 扫描单元扫描刻度尺的测量分度。为了高精度位置测量必需使刻度稳定且无偏移地固定在载体上。 在纳米和毫微米范围中的稳定性和偏移性要求特别短的力行程，它要 尽可能保持局限于接触面并且不包括刻度的整个厚度。例如通过压紧力(原子的范德瓦尔斯力)实现短的、尽可能局限于 接触面的力行程。在此最好使用由玻璃或玻璃陶瓷制成的刻度尺，它 具有可忽略的膨胀系数。这些刻度尺能够良好工作，因此在这里通常粘附在光学抛光的对应面上，如同在DE 101 53 147 Al中所描述的那 样。粘附是特别防漂移的刻度尺固定方法。在粘附时存在隐患，即刻 度尺会断开或者局部地松开。如果在边缘上产生交变负荷(例如由于加 速度或温度变化)并由此反复断开和激励这个边缘区，因此粘附的刻度 尺的外边缘可能是不稳定的。此外经粘附的刻度尺难以再与载体松开 并由此难以更换损坏的刻度尺。另 一 已知的用于使刻度尺固定在载体上的方法是在支承面部位 中粘接。根据粘接剂的形式和粘接厚度由于粘接剂的蠕动过程可能 导致载体与刻度尺之间的应力，这导致在刻度尺中不可减少的长度 误差。例如由于粘接剂的老化、温度和空气湿度变化感应粘接剂中 的这种蠕动过程。粘接的刻度尺也难以再剥离，它们几乎不能无残 留地剥离。本专利技术的目的是，给出一种方法，通过它可以使刻度尺尽可能防漂移但是可拆卸地保持在载体上。这个目的通过如权利要求1所述的方法得以实现。本专利技术的另一目的是提供一种装置，它具有载体和可拆卸地保持 在其上而且稳定保持的刻度尺。本专利技术的有利扩展结构在从属权利要求中给出。由实施例的描述给出本专利技术的优点。下面借助于附图详细解释本 专利技术的这些实施例。附图中附图说明图1以侧视图示出装置的第一实施例，它具有载体和固定在其上 的刻度尺，图2以俯视图示出按照图1的装置，图3以侧视图示出装置的第二实施例，它具有载体和固定在其上 的刻度尺，图4以侧视图示出装置的第三实施例，它具有载体和固定在其上 的刻度尺，图5以侧-现图示出装置的第四实施例，它具有载体和固定在其上 的刻度尺，图6以俯视图示出图5的装置，图7以俯视图示出装置的第五实施例，它具有载体和固定在其上 的刻度尺，图8以横截面图示出按照图7的装置，图9以俯视图示出装置的第六实施例，它具有载体和固定在其上 的刻度尺，图10以俯视图示出装置的第七实施例，它具有载体和固定在其 上的刻度尺，图11以侧视图示出装置的第八实施例，它具有载体和固定在其 上的刻度尺，图12以侧视图示出装置的第九实施例，它具有载体和固定在其 上的刻度尺，图13以侧视图示出装置的第十实施例，它具有载体和固定在其 上的刻度尺，图14以侧视图示出装置的第十一实施例，它具有载体和固定在 其上的刻度尺，图15以俯视图示出装置的第十二实施例，它具有载体和固定在 其上的刻度尺，图16以截面图示出按照图15的装置，图17以侧视图示出装置的第十三实施例，它具有载体和固定在 其上的刻度尺，图18以侧视图示出装置的第十四实施例，它具有载体和固定在 其上的刻度尺，图19以侧视图示出装置的第十五实施例，它具有载体和固定在 其上的刻度尺。本专利技术和与此相关的所有下面的实施例的基础是通过电磁夹紧使刻度尺1固定在载体2上。这种电磁夹紧涉及两个相反加载物 体的拉紧。在此刻度尺1按照本专利技术通过直接静电夹紧固定在载体 2上。通过施加电压U直接在相互固定的物体、即刻度尺l与载体 2之间产生电位降。其区分成单极静电夹紧与双极静电夹紧。对于只借助于图19 所示的单极静电夹紧每个相互被夹紧的物体1和2分别具有带电的 电才及211,212作为阳4及或阴才及，在其上施加电压U并由此4吏两个相 互对置的电极211,212相反地充电。在此载体2由带电的电极(导电 材料或半导体材料)或者通过带电的电极(尤其是以导电材料或半导 体材料覆层)构成并且具有测量分度15的刻度尺1由对应电极(由导料组成的刻度尺覆层)构成。在电极211,212之间具有电介质12，22， 在所示示例中，电介质层12涂敷到刻度尺的衬底19上，电介质层 22涂敷到载体2上。对于这种固定不利的是，刻度尺1和载体2 分别配有电接头。对于双极静电夹紧连接到电源上的导电电极共同设置在 一个 要被连接的物体上并且在另一物体上的电极形成一种耦联电极，在 该电极中局部地在与导电电极对置的部位中构成反电荷。在此载体 2或刻度尺1可以具有两个导电的、即接通的电极。优选双极夹紧， 因为接触耗费可以局限在一个结构部件上。因此为了固定由玻璃或玻璃陶瓷(例如ZERODUR)制成的刻度 尺1优选使用双极静电夹紧。在此两个导电电极阳极211和阴极 212共同位于载体2上并且对应电极分别在刻度尺1的导电体11采用双极静电夹紧并且导电的电极211,212共同设置在载体2上。 这种布置易于搬运刻度尺1，因为只需载体2配有电接通和馈电线。在所有附图中功能相同的部件配有相同的标记符号。在此以明 显放大的方式表示层厚。在图1和2中示出本专利技术的第一实施例。图1示出载体2的侧 视图，该载体具有通过静电夹紧固定在其上的刻度尺1,图2示出 俯视图。该刻度尺1具有增量测量分度15形式的测量分度15，为 了在测量方向X上的位置测量可以光电地扫描测量分度。测量分度 15可以是反射的振幅光栅或相位光4册，它以7〉知的方式用于高精 度的干涉位置测量。该刻度尺1由玻璃或玻璃陶瓷、例如ZERODUR衬底19组成 并且在其底面上具有导电的薄金属层形式的电极，它通过薄电介质 12覆盖。载体2在其顶面上具有薄金属层211，212形式的电极，它 同样以薄电介质22覆盖。载体2的金属层211,212以两个相互分 开的带电电极211和212的形式形成结构，在其上通过外露的接触位置施加电压。在示例中电极211构成阳极，而电极212构成阴极。 通过电压U在刻度尺1的金属层11中分别感应相对于电极211和 212的反电荷，它们导致固定力，固定力使刻度尺1顶压在载体2 上。由于图示的原因，电荷+和-只示意地在电极11,211,212旁边 表示。产生的压紧力p能够通过下式计算其中，co:真空介电常数(=8.854 * 10—12F/m);eR:刻度尺1电介质12与载体2电介质22组合的相对介电常数；U:施加的电压；d:两个电介质12和22在刻度尺1和载体2上的总厚； a:在刻度尺1与载体2之间的空气路径(如果存在)； 如果空气路径a = 0，对于5bar压紧压和化相对介电常数10 需要电压U = 34V/pm.d。有利的电介质是Si3N4,Ta205,Y203,Al203 或A1N。它们具有高的介电常数SR和高度击穿强度。对于相对介电常数sR = 28和击穿强度直到450V/^rn的Ta205 对于d-2pm的层厚只需要U-24V，以达到5bar的压紧压。在此 产生的场强远在电介质击穿强度以下。对于形成电极的金属层11和211,212的典型厚度位于20nm至 2pm之间，对于电介质12和22的厚度位于50nm至400(i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使具有测量分度（１５）的刻度尺（１）保持在载体（２）上的方法，其特征在于，所述刻度尺（１）通过静电夹紧保持在载体（２）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W霍尔扎佩尔，P斯帕克哈彻，
申请(专利权)人：约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]