Beschreibung

Titel

Fixiereinrichtung sowie Messvorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Fixiereinrichtung, insbesondere für eine Messvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Messvorrichtung gemäß Anspruch 10.

Um Messobjekte vermessen zu können, müssen diese in einer entsprechenden Messvorrichtung mittels einer Fixiereinrichtung gehalten werden. üblicherweise werden hierzu rein mechanische Fixiereinrichtungen, beispielsweise mit einem Backenfutter eingesetzt, die das Messobjekt unmittelbar mechanisch mit einer Spannkraft beaufschlagen. Dies führt jedoch dazu, dass das Messobjekt meist durch die wirkenden Kräfte deformiert wird, was das Messergebnis, insbesondere bei Messungen im Nanometerbereich verfälscht.

Daher werden bei der Anmelderin zur Zeit Fixiereinrichtungen mit Permanentmagneten eingesetzt, die das Messobjekt mit Hilfe magnetischer Haltekräfte fixieren. Dabei wird das Messobjekt unmittelbar auf einen Magnet oder mehrere Magneten aufgesetzt. Je nach Größe und Aufbau des Messobjektes wurde festgestellt, dass es selbst bei den zum Einsatz kommenden magnetischen Fixiereinrichtungen je nach Bauart des Messobjektes zu Messobjektverformungen kommt, die das Messergebnis verfälschen. Ferner kann es aufgrund der wirkenden magnetischen Feldstärke zu Beschädigungen von Elektronikbestandteilen von Messobjekten kommen.

Offenbarung der Erfindung

Technisch Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fixiereinrichtung vorzuschlagen, mittels der die Deformierung eines Messobjektes minimierbar ist. Ferner soll eine Messvorrichtung mit einer derartigen Fixiereinrichtung bereitgestellt werden.

Hinsichtlich der Fixiereinrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Fixiereinrichtung derart auszubilden, dass die auf das Messobjekt wirkende magnetische Feldstärke einstellbar, d.h. variierbar ist. Mit einer derartigen Fixiereinrichtung ist es möglich, die auf das Messobjekt wirkende Haltekraft auf ein Mindestmaß zu reduzieren, wodurch zum einen Verformungen des Messobjektes reduziert, bevorzugt sogar ausgeschlossen werden und zum anderen störende Einflüsse der magnetischen Feldstärke auf Elektronikbauteile des Messobjektes minimiert werden. Eine derartige Fixiereinrichtung eignet sich insbesondere zum Einsatz in Messvorrichtungen, insbesondere in Formmessvorrichtungen, wie beispielsweise der Formmessvorrichtung der MFUIlOWP, insbesondere mit dem optischen Messsystem "WhitePoint" .

Mittels derartiger Formmessvorrichtungen sind Messungen im Nanometerbereich möglich.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der mindestens eine Magnet der Fixiereinrichtung als

Elektromagnet ausgebildet ist, und dass der Elektromagnet mit einem einstellbaren, d.h. variierbaren Strom versorgbar ist. Mittels einer derart ausgebildeten Fixiereinrichtung kann die magnetische Haltekraft auf einfache Weise an das Messobjekt angepasst werden.

Zusätzlich oder alternativ zu der Ausbildung eines Magneten der Fixiereinrichtung als Elektromagnet ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Magnet als Permanentmagnet ausgebildet ist. Wird ausschließlich mindestens ein Permanentmagnet eingesetzt, kann mit Vorteil auf eine einstellbare Stromquelle verzichtet werden. Um auch bei der Ausbildung des mindestens einen Magneten der Fixiereinrichtung als Permanentmagnet die auf das Messobjekt wirkende magnetische Feldstärke variieren zu können, ist in Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Messobjekt nicht unmittelbar auf dem Permanentmagnet aufliegt, sondern, dass ein separates Auflageelement bzw. Halteelement für das Messobjekt vorgesehen ist, und dass der Abstand zwischen dem Magnet und dem Auflageelement bzw. dem Halteelement einstellbar ist. Die Einstellung der Haltekraft erfolgt also über eine Variation des Abstandes des Magneten zum Messobjekt. Dabei kann eine Verstelleinrichtung derart ausgebildet werden, dass der Abstand und damit die auf das Messobjekt wirkende Magnetkraft stufenlos einstellbar ist. Alternativ dazu ist es denkbar eine abgestufte, beispielsweise rastende

Abstandsverstellung zwischen dem mindestens einem Magnet und dem Auflageelement, bzw. dem Halteelement zu realisieren .

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Magnet und/oder das Auflageelement bzw. das Halteelement parallel zu einer Längsmittelachse der Fixiereinrichtung verstellbar sind/ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Messobjekt

(ausschließlich) in axialer Richtung kraftbeaufschlagt.

Insbesondere zum Einsatz der Fixiereinrichtung in einer Messvorrichtung ist es von Vorteil, wenn das Auflageelement bzw. das Halteelement ortsfest in der Fixiereinrichtung angeordnet ist, und ausschließlich der mindestens eine Magnet verstellbar ist. Hierdurch bleibt die Position des Auflageelementes bzw. des Halteelementes und damit des Messobjektes in der Fixiereinrichtung immer gleich, sodass auf aufwendige Justierungen der Messvorrichtungen verzichtet werden kann.

Um zu gewährleisten, dass die von dem Magnet ausgehenden magnetischen Feldlinien das Messobjekt ungehindert erreichen können, ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Auflageelement bzw. das Halteelement zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig, aus einem nichtmagnetischen Material bzw. nicht-magnetisierbaren Material, insbesondere Aluminium ausgebildet ist. Daneben ist es denkbar das Auflageelement beispielsweise aus einem Kunststoff, bevorzugt aus einem verschleißarmen Kunststoff auszubilden. Um das Messobjekt, insbesondere in Bezug auf die Längsmittelachse der Fixiereinrichtung und damit in Bezug auf eine optische Achse der Messvorrichtung zu zentrieren, weist die Fixiereinrichtung mit Vorteil

Zentriermittel auf. Zur Ausbildung der Zentriermittel sind verschiedenste Varianten denkbar. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, die Zentriermittel als Irisblende auszubilden, bei der sich einzelne Lamellen konzentrisch, insbesondere um die Längsmittelachse der Fixiereinrichtung, schließen und somit das Messobjekt zentrieren. Alternativ dazu ist es denkbar mindestens drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete, in radialer Richtung verstellbare Fixierstifte vorzusehen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Verstellbewegung der Fixierstifte gekoppelt ist.

Um den Abstand zwischen dem Auflageelement bzw. dem Halteelement und dem Magnet und damit die Magnetkraftbeaufschlagung des Messobjektes möglichst komfortabel, exakt und vor allem reproduzierbar variieren zu können, ist in Weiterbildung der Erfindung mindestens ein Stellantrieb zum Verstellen des Auflageelements und/oder des Magneten vorgesehen. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen elektrischen Schrittmotor.

Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung mit mindestens einer zuvor beschriebenen Fixiereinrichtung. Bei der Messvorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Formmessvorrichtung zum Vermessen Messobjektes im Nanometerbereich .

Von Vorteil ist eine Ausführungsform der Messvorrichtung, bei der die Fixiereinrichtung auf einer Verstell-, Kipp- und/Zentriereinheit angeordnet ist. Hierdurch kann entweder auf Zentriermittel in der Fixiereinrichtung verzichtet werden oder eine Feinausrichtung der Fixiereinrichtung mit Messobjekt vorgenommen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Fixierein- richtung und

Fig. 2 eine montierte Fixiereinrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .

In Fig. 1 ist der Aufbau einer Fixiereinrichtung 1 im Detail in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Fixiereinrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2 mit drei in axialer Richtung verlaufenden und um jeweils 120° in Umfangsrichtung versetzten Führungsschlitzen 3. Die Führungsschlitze 3 sind in der Zeichnungsebene nach oben bis an die Stirnseite 4 des Grundkörpers 2 geführt.

Der Grundkörper 2 ist hülsenförmig ausgebildet, wobei ein innerer Hohlraum 5 von einer von den Führungsschlitzen 3 unterbrochenen Umfangswand 6 begrenzt ist. Der Hohlraum dient zur Aufnahme eines Führungsteils 7, welches drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte, in radialer Richtung weisende Führungsfortsätze 8 aufweist. Die

Führungsfortsätze 8 durchgreifen die Führungsschlitze 3 im montiertem Zustand in radialer Richtung und hintergreifen dabei die Umfangswand 6 von außen. In den Führungsfortsätzen 8 ist jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende Fixierschraube 9 angeordnet, die in einem relativ zu einem Außenring 10 des Führungsteils 7 ortsfesten Gewinde (nicht gezeigt) verschraubt ist. Durch Verdrehen der Fixierschrauben 9 können die Führungsfortsätze 8 somit in radialer Richtung verstellt werden, wodurch eine Klemmkraft auf die Umfangswand 6 des Grundkörpers 2 aufbringbar ist. Theoretisch ist es denkbar, lediglich in einem Führungsfortsatz 8 eine Fixierschraube 9 anzuordnen und lediglich diesen einen Führungsfortsatz 8 in radialer Richtung verstellbar anzuordnen. Bei gelösten Fixierschrauben 9 ist das Führungsteil 7 in axialer Richtung entlang der Längsmittelachse L der Fixiereinrichtung 1 innerhalb des Hohlraums 5 des Grundkörpers 2 verstellbar, wobei das Führungsteil 7 durch Anziehen mindestens einer Fixierschraube 9 in einer beliebigen Axialposition an den Grundkörper 2 fixiert werden kann.

Auf einer einstückig mit dem Außenring 10 ausgebildeten inneren Umfangsschulter 11 liegt im montierten Zustand ein als Permanentmagnet ausgebildeter Magnet 12 auf. Dieser hat in diesem Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form, wobei der Durchmesser des Magneten 12 größer ist als dessen Erstreckung in axialer Richtung. An der Stirnseite 4 des Grundkörpers 2 ist ein scheibenförmiges Auflageelement 13 aus Aluminium festlegbar. Zum Festlegen des Auflageelementes 3 sind sechs gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Befestigungsschrauben 14 vorgesehen, die entsprechende Axialbohrungen 15 des

Auflageelementes 13 in montierten Zustand durchgreifen und in stirnseitige Innengewindelöcher 16 im Grundkörper 2 verschraubt sind. Das Auflageelement 13 dient zur klemmfreien Aufnahme bzw. Auflage eines in Fig. 2 gezeigten Messobjektes 17.

In der Zeichnungsebene oberhalb des Auflageelements 13 aus Aluminium befindet sich ein als Irisblende ausgebildetes Zentriermittel 18, dass in einem Haltering 19 aufgenommen ist. Durch Radiales Verstellen eines Stellhebels 20 schließen sich nicht gezeigte Lamellen des Zentriermittels 18 konzentrisch um das Messobjekt 17 bzw. um die Längsmittelachse L und zentrieren somit das Messobjekt 17.

Dadurch, dass das Führungsteil 7 mit dem Magnet 12, der auch als Elektromagnet ausgebildet sein kann, relativ zu dem Auflageelement 13 und damit relativ zu dem Messobjekt 17 verstellbar ist, kann das Maß der Magnetkraftbeaufschlagung des Messobjektes variiert werden. Durch Verstellen des Führungsteils 7 mit Magnet 12 und Fixieren an der gewünschten Position innerhalb des Grundkörpers 2 kann hierdurch die auf das Messobjekt 17 wirkende magnetische Flussdichte individuell auf das Messobjekt 17 und/oder die Messaufgabenstellung angepasst werden.

Fig. 2 zeigt die Fixiereinrichtung 1 im montierten Zustand. Zu erkennen ist, dass der Grundkörper 2 in einer mechanischen Spanneinrichtung 21 mit Referenzierung gehalten ist. Diese Spanneinrichtung 21 ist bevorzugt Teil einer nicht gezeigten und an sich bekannten Messvorrichtung, insbesondere einer Formmessvorrichtung zum Vermessen des Messobjektes 17 im Nanometerbereich.

Aus Fig. 2 sind die die Führungsschlitze 3 in radialer

Richtung durchdringenden Führungsfortsätze 8 mit ihren

Fixierschrauben 9 zu erkennen, mittels denen das Führungsteil 7 mit darauf aufliegendem Magnet 12 in einer beliebigen Axialposition relativ zu dem Grundkörper 2 und damit relativ zu dem Auflageelement 13 mit Messobjekt 17 fixierbar ist. Der Stellhebel 20 des Zentriermittels 18 ist in einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz 22 des Halterings 19 aufgenommen.