DD291720A5 - Vorrichtung zum zeitlich parallelen, voneinander unabhaengigen handhaben von kleinen objekten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zeitlich parallelen, voneinander unabhaengigen Handhaben von kleinen Objekten auf der Basis programmgesteuerter Elemente mit paralleler Grundstruktur und stellt ein sensormotorisches System dar, das durch ein Multiprozessorsystem gesteuert wird. Die Anwendung bezieht sich besonders auf flexible Fertigungssysteme in der Geraetetechnik. Erfindungsgemaesz wird jede in einem Muster angeordnete Fuehrungselektrode 7.1 des Fuehrungsmechanismus ueber eine Schalteinheit 12 mit einem Sensor-Wandlerelement 13 oder mit einer programmgesteuerten Spannungsquelle 15 verbunden. In Abhaengigkeit von der Position der Fuehrungselektrode 7.1 gegenueber der Objektelektrode 7.2 erfolgt die Realisierung einer Bewegung in Normalenrichtung oder in tangentialer Richtung. Die Vorrichtung gestattet die zeitlich parallele, voneinander unabhaengige Fuehrung mehrerer kleiner und kleinster Objekte mit glatter, strukturierter Grundflaeche bei gleichzeitiger individueller Formaenderung bzw. Formstabilisierung der Objekte waehrend der Bewegung. Objekte koennen ohne Traegermittel in der Flaeche und in geringem Umfang im Raum gefuehrt werden, was Roboterstrukturen hoher Flexibilitaet, Praezision, Dynamik und Zuverlaessigkeit ermoeglicht. Fig. 2{elektrostatisch; Antrieb, integriert; Fuehrung; Industrieroboter, parallel; Handhabung; Formaenderung; Sensor; Mikromechanik, programmierbar; Dynamik; Positioniergenauigkeit; Geraetetechnik; Halbleitertechnologie}

Description

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zeitlich parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben von Objekten mit glatter, strukturierter Grundfläche bei gleichzeitiger individueller Formänderung der Objekte während der Bewegung.

Die Anwendung erfolgt vorrangig zur Führung leichter und flacher Werkstücke, Bauteile, Baugruppen und Werkzeuge in der flexiblen Automatisierung und rechnerintegrierten Produktion.

Unter Führung ist die Bewegung oder Manipulation eines Objekts zu verstehen, die durch eine bestimmte Position und Orientierung seiner Punkte im Raum gekonnzeichnet ist.

Ein Führungsmechanismus mit paralleler Grundstruktur ist ein Mechanismus mit parallel gesteuert angetriebenen Elementen zum Führen von Objekten.

Die Führung schließt die Formveränderbarkeit der Objekte ein. Unter dem Objekt sind sowohl Objektträger als auch Werkstücke,

beispielsweise Wafor und Chips, Bauteile, Baugruppen, Werkzeuge zu verstohen, die mit einer zur Führung geeigneten genügend glatten und speziell strukturierten Qri/ndfläche versehen sind.

Eine vorteilhafte Anwendung besteht dort, wo die Objekte entlang einer Fläche Individuell zu führen sind und eine Im geringen Grade räumliche Beweglichkeit der Objekte gefordert wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Von Trimmer, W.S.N.; Gabriel, K.J. Design conelderalons for a practical electrostatic micro-motor; Sensors and Actuators, 11 (1987) 189-206, wird die praktische Realisierung eines elektrostatischen, linearen und rotatorischen Mikromotors · beschrieben, Verwendet wird ein mikromechanisch'strukturiorter Silizium-Wafer, auf dem streifenhaft Elektroden isoliert angeordnet sind. Durch Paarung zweier mit Elektroden verschiedenen Abstandes versehenen Wafer derart, daß dio Elektroden einen sehr geringen Abstand zueinander aufweisen, lassen sich durch Anlogen von drei untereinander phasenverschobenen Spannungsquellen erhebliche tangential Antriebskräfte erzielen.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß der Laufet gesondert geführt werden muß, was zur Aufrechterhaltung eines Abstandes zwischen Läufer und Stator von wenigen Mikrometern sehr aufwendig und technisch problematisch ist. Durch größere Sicherheitsabstände zur Vermeidung einer Berührung sinken der Wirkungsgrad und die Leistung des Antriebs stark ab. Der Hauptwiderspruch besteht darin, daß der Läufer auf Grund der Einfachheit der Konstruktion sehr leicht sein kann, aber seine Elastizität eine starre Gewährleistung eines notwendig kleinen, aber mit Sicherheit einzuhaltenden Abstandes behindert. Weitere Nachteile der Lösung sind, daß der Antrieb nur den Freiheitsgrad 1 aufweist, Objekte nicht ohne Objektträger bewogt oder während der Bewegung in ihrer Form beeinflußt werden können.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Vorrichtung zum zeitlich parallelen und voneinander unabhängigen Handhaben eines oder mehrerer Objekte zu finden, bei der die Masse der Objektträger stark reduziert wird bzw. Trägermittel für das Objekt vermieden und dadurch hohe Dynamik und Flexibilität erreicht werden. Die Vorrichtung soll sich durch hohe Präzision und Zuverlässigkeit auszeichnen. Sie soll insbesondere zur Führung kleiner Objekte und flacher, leichter Objekte und zur Realisierung einer modularen Bauweise geeignet sein. Die Module sind mit integrierter Sensorik auszustatten und mit einem hierarchisch strukturierten Rochnersystem zu steuern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen frei programmierbaren Führungsmechanismus zu schaffen, bei dem zu jedem Zeitpunkt mindestens drei Elemente wirksam sind, der sich durch einen hohen funktioneilen Integrationsgrad auszeichnet und die Führung eines oder mehrerer Objekte gestattet. Durch programmgesteuerte Formstabilisiorung soll in Positioniersystemen hohe Präzision ohne Verwendung starrer und damit schwerer Objektträger erreicht werden. Damit soll auch die Dynamik schwerer Objektträger erreicht werden. Damit soll auch die Dynamik verbessert werden. Die Führung soll im Zusammenwirken mit einem integrierten x, y, z-Moßsystom extrem geringe Abstände zwischen Objekt und Führungsmechanismus gestatten, so daß die Steifigkeit in der Führung erhöht, die Positioniergenauigkeit auch bei hoher Dynamik wesentlich gesteigert und eine hohe Antriebsleistung erreicht wird. Bei Ausfall eines Elementes soll der Mechanismus weitgehend funktionsfähig bleiben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung zum zeitlich parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben von kleinen Objekten mit einem Führungsmechanismus auf der Basis programmgesteuerter Funktionselemente mit paralleler Grundstruktur, die auf dem Führungsmechanismus und den zu führenden Objekten ein flächenhaftes Muster bilden, dadurch gelöst, daß die Funktionselemente monolithisch oder hybridintegriert feinstrukturiert angeordnet sind, daß die Funtkionselemente Aktoren und Effektoren sowie mikromechanische, mikrooptische oder optoelektronische Sensoren beinhatten, daß Einrichtungen zur Meßwerterfassung und Gewinnung von Regelsignalen für die Aktorfunktion vorhanden sind und daß die Aktoren mit Krafterzeugern zur Realisierung mindestens einer Bewegung in tangential und Normalenrichtung bezüglich der Grundfläche des Objektes ausgestattet sind.

Ein Merkmal der Erfindung ist es, daß zur Positionierung und Orientierung mindestens drei und zur elastischen Formänderung mindestens vier Krafterzeugungen pro Freiheitsgrad Kontakt zur Grundfläche des Objektes besitzen. Als vorteilhaft erweist sich, daß jedes Funktionselement des Führungsmechanismus eine programmgesteuerte Elektrode darstellt. Sie steht als Sensorprimärelement getaktet mit einem Sensor-Wandlerelement, einem Meßwertumformer und einem Prozessor in Verbindung oder arbeitet unter Nutzung eines Prozessors, eines Digital-Analog-Umsetzers und eines Spannungsverstärkers als elektrostatisches Antriebselement. Durch die Verwendung eines Multiprozessorsystems erfolgen die Sensorfunktion sowie die Aktorfunktion (oder Effektorfunktion) und die Stellgliedfunktion quasi zeitgleich. Bei sehr hohen Ansprüchen an die Präzision und Dynamik kann auch eine Arbeitsstellung zwischen benachbarten Elektroden programmiert werden.

Eine vorteilhafte Gestaltung der Erfindung ist daraufgerichtet, daß die vom Prozessor bereitgestellten Daten und daraufhin vom Stellglied bereitgestellten Signale jeweils auf die Führung einer Bewegungskoordinate beschränkt sind. Aus dem Charakter dieser Sign Je wird mit Hilfe des Prozessors entschieden, ob die Elektrode zum betrachteten Zeitpunkt von der Objektelektrode vollständig überdeckt ist (die Sensorsignale sind quasi konstant) oder ob die Objektelektrode in einem Zustand nur teilweiser Überdeckung übergeht (die Signale ändern sich quasi linear). Im Falle vollständiger Überdeckung wird das Sensorsignal zur Bestimmung des Abstandes zwischen Objekt und Elektrode des Führungsmechanismus verwendet. Die Aktivität des Elementes ist auf die Herstellung des Soll-Wertes für den Abstand, der vom Leitrechner oder einem Rechner für die Elektrodengruppe bereitgestellt wird, gerichtet. Im Falle teilweiser Überdeckung wird das Sensorsignal zur Bestimmung des tangentiaien Überstandes ausgenutzt, wobei Meßwerte aus Nachbarelementen in die Berechnung einbezogen werden. Das Rechnerergebnis

wird genutzt, um den Soll-Wert für eine tangential Differenz zwischen der Elektrode des Objekts und dem Führungsmechanismus einzustellen. Hohe Genauigkeit bei der Führung einer Objektelektrode wird dadurch erreicht, daß auf Grund der Kleinheit mikromechanisch strukturierter Elektroden kleine Schrittweiten erzielt werden und zwischen zwei benachbarten Elektroden eine Regelung vorgenommen wird. Für den Regelvorgang ist die Genauigkeit des Sensorsignals ausschlaggebend. Das Sensorsignal kann beispielsweise unter Verwendung des Impulsladeverfahrens besonders bei sehr geringem Abstand zwischen den Elektroden sehr genau (im Submikrometerbereich) gewonnen werden. Durch die Messung „vor Ort" werden Moßfehler minimiert.

Die hohe Genauigkeit der Führung des Objekts ist orfindungsgomäß dadurch gegeben, daß zugleich viele voneinander unabhängige Sonsorsignale aufgenommen und viele voneinander unabhängige Aktionen ausgeführt werden. Bezogen auf die Elemente liegt zeitdiskrete Eingrößenregelung vor. Über das Objekt erfolgt jedoch eine Kopplung vieler Regelgrößen. Der Freiheitsgrad eines Führungsmechanismus mit paralleler Grundstruktur mit m χ η parallel und unabhängig voneinander gesteuert angetriebenen Elementen, von denen jedes den Freiheitsgrad 3 besitzt, beträgt f = 3 m n. Der erreichbare Freiheitsgrad eines geführten Objekts ist abhängig von der Anzahl seiner Elemente.

Bei der Realisierung der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, daß die Elektroden innerhalb des Musters auf dem Führungsmechanismus und dem Objekt in Funktionsgruppen angeordnet und informationsseitig verbunden sind. Dabei sind mindestens zwei Elektrodengruppen hinsichtlich der Hauptabmessungen ihrer Elektroden senkrecht zueinander angeordnet. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, Präzision, Dynamik und Zuverlässigkeit des Führungssystems zu verbessern, indem das Elektrodonmuster so gestaltet wird, wie es der vorgesehenen Aufgabe am besten entspricht. Bei der Projektierung des Führungsmechanismus kann der Grad der Prozeßspezifik und der Prozeßflexibilität bestimmt werden. Eine Objektführung entlang der Bahn s(t) ist vorteilhaft durch eine Eloktrodengruppe, deren größte Abmessung in Bahnrichtung vorläuft und eine Elektrodengruppe mit Hauptabmessungen senkrecht dazu realisierbar.

Die Anordnung der Elektrodengruppen auf der Grundfläche des Objekts ist der Anordnung der Elektrodengruppen des Führungsmechanismus ähnlich, die Elektroden zusammengehöriger Elektrodengruppen sind aber auf dem Objekt gegenüber dem Führungsmechanismus gedehnt oder phasenverschoben angeordnet. Als Vorteil erweist sich, daß das vorrangig für die Realisierung einer Bewegungskoordinate projektierte Muster einer Elektrodengruppe auf dem Führungsmechanismus in Richtung der zu realisierenden Bewegung in differenzierter Weise gedehnt oder gestaucht wird. Bei unveränderter Elektrodenstruktur auf dem Objekt werden auf diese Weise Objekte in Abhängigkeit von ihrer Position auf dem Führungsmechanismus unterschiedlich behandelt. Durch diese Maßnahme der Spezifizierung können Präzision und Dynamik weiter verbessert werden, da größere Schritte zur Erhöhung der Geschwindigkeit und kleinere Schritte zur Erhöhung der Führungsgenauigkeit beitragen. Außerdem werden die Kosten für die Informationsverarbeitung gesenkt. Als Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß eine Differenzierung dpr Elektroden auch auf dem zu führenden Objekt erfolgt durch Verwendung eines Musters, bestehend aus mehreren Bereichen paralleler rechteckförmiger Elektroden mit unterschiedlicher Elektrodenbreite und unterschiedlichem Elektrodenabstand. Durch Anlegen einer Spannung an eine Elektrodengruppe des Objekts wird dieses aktiviert. Dadurch kann auch nacheinander und ohne gegenseitige Beeinflussung erst eine Bewegungskoordinate und dann eine zweite Bewegungskoordinate realisiert werden, was bei schneller Informationsverarbeitung auch quasi gleichzeitig erfolgt.

Gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, daß Elektrodengruppen sowohl auf dem Führungsmechanismus als auch auf dem Objekt in mehreren Schichten angeordnet werden können. Dadurch wird die für die Strukturierung verfügbare Fläche noch besser ausgenutzt und die elektrischen Leitungszuführungen können in einfachen Anordnungen somit auch von den Seitenflächen des Führungsmechanismus oder des Objekts her vorgenommen werden, was Strukturierungsmaßnahmen erleichtert. In diesem Falle ist weiter vorgesehen, daß die Seitenflächen des Führungsmechanismus in die Strukturierung einbezogen werden, um Leitungsverbindungen zwischen gleichen Phasen und Leiterzügen zu den programmgesteuerten Spannungsquellen anzuordnen.

Ein weiteres vorteilhaftes Detail der Erfindung besteht darin, daß ausgewählte Elektroden des Musters auf dem Führungsmechanismus und dem Objekt oder einem von beiden an ihrer Oberfläche keine Isolation oder eine wesentlich geringere Isolationsschicht besitzen. Entsprechend der Paschenkurve erfolgt in Luft im Falle eines sehr kleinen Elektrodenabstandes (etwa 1 pm) bei geringer Spannung kein Austausch von Ladungsträgern zwischen den Elektroden. Die ausgewählten Elektroden werden im Falle der Einhaltung des geforderten kleinen Elektrodenabstandes eingeschaltet und ermöglichen einen besonders hohen Wirkungsgrad und eine hohe Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Erfindungsgemäße Elektroden, die vorteilhaft an der Oberfläche unisoliert sind, haben den zusätzlichen Zweck, durch programmgesteuerte, kurzzeitige Berührung der Elektroden oder ohne Berührung bei Unterschreitung des kritischen Elektrodenabstandes einen Austausch von Ladungsträgern zwischen Führungsmechanismus und Objekt zu ermöglichen. Auf diese Weise wird durch ein Refresh die gewünschte Elektrodengruppe des Objekts aktiviert, und Leitungsführungen zum Objekt werden vermieden.

Eine geeignete Variante der Erfindung besteht darin, eine Elektrodengruppe des Objekts so anzuordnen, daß jede zweite Elektrode mit dem gleichen Spannungspotential beaufschlagt ist und somit alternierend eine positiv geladene Elektrode mit einer negativ geladenen abwechselt, wobei sich auf dem Führungsmechanismus gegenüberliegend dieselbe Potentialfolge wiederholt. Damit ist der Vorteil verbunden, daß die Bereiche auf der Objektgrundfläche ohne Elektrodenbelegung weiter verkleinert werden und die Antriebsleistung erheblich gesteigert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit bekannten Mitteln der Führung von Objekten kombinieren. Dazu wird in der Grundfläche des Objektes zusätzlich eine magnetische Schicht, vorzugsweise eine hartmagnetische Schicht angeordnet. In Wechselwirkung mit Magneten im Führungskörper wird das Objekt abgestoßen oder angezogen. Bei abstoßenden Magnetkräften ist es somit möglich, das Objekt allein durch elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den Elektroden zu führen. Anziehende Magnetkräfte sind von Vorteil, wenn die Gewichtskraft des Objektes teilweise kompensiert werden soll.

Weiterhin ist es in Kombination mit der Erfindung für spezielle Anwendungen sinnvoll, das Objekt zusätzlich mit Luft zu führen. Damit besteht die Möglichkeit, größere Gewichtskräfte zu kompensieren, und die Steifigkeit der Führung wird erhöht.

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In den einzelnen Abbildungen zeigen

Fig.2 Fig. 3 Fig.4 Fig. 5 Fig.6

eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung zum zeitlich parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben eines kleinen Objektes, das geführt wird,

den getakteten Anschluß der Elektroden mit dem Sensor-Wandlerelement oder der programmgesteuerten Spannungsquelle,

die vereinfachte Darstellung der auf eine Elektrode des Objektes durch Elektroden des Führungsmechanismus ausgeübten Kraftwirkungen,

die Anordnung von Elektrodengruppen auf einem Führungsmechanismus und die Steuerung der Elektroden mit Hilfe eines Multiprozessorsystems,

die Anordnung von Elektrodengruppen auf dem Führungsmechanismus für unterschiedliche Genauigkeitsanforderungen,

Muster von Elektrodengruppen auf dem Führungsmechanismus in zwei Schichten angeordnet.

Die Fig. 1 zeigt die prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung zum zeitlich parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben von kleinen Objekten mit dem Objekt 1, das Im Raum geführt und in der Form während der Bewegung beeinflußt wird. Die Vorrichtung besteht aus programmgesteuerten Elementen 2. Diese bilden eine mikromechanische Struktur 3, die mit einer mikroelektronischen Struktur 4 verbunden ist. Der Führungsmechanismus 6 besteht aus den programmgesteuerten Elementen¹2, der mikromechanischen und der mikroelektronischen Struktur sowie dem Gestell 5.

In Fig. 2 wird der getaktete Anschluß der Führungselektroden 7.1 des Führungsmechanismus 6 mit dem Sensor-Wandlerelement oder der programmgesteuerten Spannungsquelle verdeutlicht. Jede Führungselektrode 7.1 ist über eine Schaltereinheit 12 mit dem Sensor-Wandlerelement und Meßwertumformer 13 und einem Prozessor 14 verbunden. Über die Rückführung vom Sensor-Wandlerelement und Meßwertumformer 13 zur Schalteinheit 12 wird dio Zufuhr elektrischer Quellenenergie für die Sensorfunktion 9 getaktet. Über die Rückführung vom Prozessor 14 zur Schaltereinheit wird die Umschaltung zwischen Sensorfunktion und Aktorfunktion vorgenommen. Die Prozessoren 14 der Elemente stehen mit ihrem Leitrechner 10 in Verbindung. Die Soll-Daten werden im Stellglied 15, einer programmgesteuerten Spannungsquelle, unter Nutzung elektrischer Quellenergie für die Aktorfunktion 11 zur Bereitstellung der Aktorsignale genutzt. Die Aktorsignale gelangen über die Schalteinheit 12 zur Elektrode. Die elektrische Energiezuführung für die Informationsverarbeitungseinheiten ist nicht dargestellt.

Die Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung der auf eine Objektelektrode 7.2 durch Führungselektroden 7.1 ausgeübten Kraftwirkungen. Die mit der programmgesteuerten Spannungsquelle U₂ verbundene Führungselektrode 7.1 ist von der Objektelektrode 7.2 vollständig überdeckt und arbeitet als Sensor zur Ermittlung des Abstandes der Elektroden und bewirkt die Kraft F2 auf das Objekt. Bei der Darstellung wurde zur Veranschaulichung von einer zentralen Kräftegruppe ausgegangen, um zu zeigen, daß ein Kräftegleichgewicht in z-Richtung hergestellt werden kann. Die mit den programmgesteuerten Spannungsquellen U₁ und U₃ verbundenen Elektroden bestimmen durch ihre Wirkung hauptsächlich die Kräfte in tangentialcr Richtung x. Die Summe aller Momente bezüglich einer Objektelektrode 7.2 ist im allgemeinen nicht Null. Die Verhinderung seiner Verdrehung erfolgt durch das Nachbarelement.

Fig.4 zeigt die Anordnung von Elektrodengruppen 18,19 auf einem Führungsmechanismus 6 und die Steuerung der Führungselektroden 7.1 mit Hilfe eines Multiprozessorsystems. Die Elektrodengruppen 18,19 sind hinsichtlich der Hauptabmessungen ihrer Führungselektroden 7.1 senkrechtzueinander angeordnet. Jede Führungselektrode7.1 steht mit einer Einheit 16, bestehend aus einer Schaltereinheit 12, einem Sensor-Wandlerelement und Meßwertumformer 13, einem Prozessor 14 und einem Stellglied 15 (die Einzelelemente sind nicht dargestellt) in Verbindung. Im Beispiel sind je zwei Elektrodengruppen 18,19 mit einem Rechner 17 verbunden. Deren Verbindung zum Leitrechner 10 ist nicht dargestellt. Der angegebene Führungsmechanismus 6 ist geeignet, zwei Objekte zeitlich parallel und voneinander unabhängig zu führen. Die Struktur der Grundfläche eines Objektes 1 ist nur angedeutet. Durch die Anordnung der Elementegruppen wird das Objekt 1 vorteilhaft in x- und y-Richtung bewegt, und eine Verdrehung wird in der Fläche verhindert. Die Fig.5 zeigt die Anordnung von Elektrodengruppen 18,19 auf dem Führungsmechanismus 6 für den Fall, daß die Genauigkeitsanforderungen in Bereichen des Führungsmechanismus 6 unterschiedlich sind. Das Objekt 1 weist Objektelektroden 7.2 in gleichem Abstand auf. Demgegenüber sind die Abstände zwischen den Führungselektroden 7.1 des Führungsmechanismus 6 unterschiedlich groß. Unter Nutzung von Führungselektroden 7.1 mit engem Elektrodenabstand wird das Objekt 1 in acht Phasen um einen Schritt bewegt.

In Fig. 6 wird ein Muster von Elektrodengruppen 18,19 auf dem Führungsmechanismus 6 gezeigt, das in zwei Schichten angeordnet ist. Im Beispiel ist die x-Elektrodengruppe 18 leistungsmäßig bevorzugt auf Grund ihres geringeren Abstandes zum Objekt 1, außerdem wird die Wirkung der y-Elektrodengruppe 19 durch die abschirmende Wirkung der x-Elektrodengruppe 18 vermindert. Die gezeigte Trennung der x-Elektrodengruppe 18 in zwei von beiden Seiten des Führungsmechanismus 6 zu versorgende Bereiche verdeutlicht, daß auch bei einer einfachen und allgemein anwendbaren Struktur der Führungselektroden 7.1 eine Objektführung im Raum ermöglicht wird.

Die leitende Verbindung zwischen Elektroden einer Elektrodengruppe 18,19 kann in einer Schicht technologisch gleichzeitig mit den Elektroden gefertigt werden. Die störenden Wirkungen sind auf Grund kleiner erforderlicher Leitungsquerschnitte gering. Durch Anlegen unterschiedlicher Poteniale kann selbst im Zusammenwirken mit einer streifenförmigen Elektrodengrupp ^ 18,19 des Führungsmechanismus 6 mit Isolationsschicht 8 eine Objektdrehung in der Grundfläche des Objekts 1 erfolgen. Werden unisoliert angeordnete Elektroden neben isoliert angeordneten Führungselektroden 7.1 und Objektelektroden 7.2 angeordnet, wird eine Leistungssteigerung bei der Realisierung eines Antriebs erreicht durch Übergabe von Ladungsträgern auf Objektelektroden 7.2 ohne Leistungsverbindungen zum Objekt 1.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum zeitlich parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben von kleinen Objekten mit einem Führungsmechanismus auf der Basis programmgesteuerter Funktionselemente mit paralleler Grundstruktur, die auf dem Führungsmechanismus und den zu führenden Objekten ein flächenhaftes Muster bilden, gekennzeichnet dadurch,

- daß die Funktionselemente monolithisch oder hybridintegriert feinstrukturiert sind,

- d jß die Funktionselemente Aktoren und Effektoren sowie mikromechanische, mikrooptische oder optoelektronische Sensoren beinhalten,

- daß Einrichtungen zur Meßwerterfassung und Gewinnung von Regelsignalen für die Aktorfunktion vorhanden sind und

- daß die Aktoren mit Krafterzeugern zur Realisierung mindestens einer Bewegung in tangentialer und in Normalrichtung bezüglich der Grundfläche des Objektes ausgestattet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Positionierung und Orientierung mindestens drei und zur elastischen Formänderung mindestens vier Krafterzeuger pro Freiheitsgrad Kontakt zur Grundfläche des Objektes besitzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Funktionselemente elektrostatisch wirkende Führungselektroden und Objektelektroden sind, wobei die rührungselektroden getaktet mit einem Sensor-Wandlerelement oder mit einer programmgesteuerten Spannungsquelle verbunden und auf dem Führungsmechanismus in Abhängigkeit von ihrer Position gegenüber den Objektelektroden mit Signalen zur Führung einer Bewegungskoordinate beaufschlagt sind, und daß die Führungs- und die Ol^ektelektroden innerhalb des flächenhaften Musters in Funktionsgruppen geordnet sind, wobei mindestens zwei Elektrodengruppen hinsichtlich der Hauptabmessungen ihrer Elektroden senkrecht zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das vorrangig für die Realisierung einer Bewegungskoordinate projektierte Muster einer der beiden Elektrodengruppen auf dem Objekt mit dem Muster der entsprechenden Elektrodengruppen der Führungselektroden mathematisch ähnlich sind, aber das Muster der Führungselektroden in Richtung der zu realisierenden Bewegung in Bereichen, die für den Transport vorgesehen sind, eine größere Dehnung aufweist als in Bereichen, die für die Positionierung vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Objektelektroden ein Muster aus mehreren Bereichen paralleler rechteckförmiger Elektroden bilden und sich die Bereiche in der Elektrodenbreite und im Elektrodenabstand unterscheiden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektrodengruppen auf dem Führungsmechanismus und auf dem zu führenden Objekt oder einem von beiden in mehreren Schichten übereinander oder versetzt übereinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Führungsmechänismus aus streifenartigen Elektrodengruppen besteht, die in Schichten isoliert angeordnet sind und die Leitungsverbindungen zwischen gleichen Phasen und Leiterzügen zu den programmgesteuerten Spannungsquellen auf den Seitenflächen des Führungsmechanismus aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß ausgewählte Elektroden der Muster auf Objekt und Führungsmechanismus an der Oberfläche eine geringere Isolationsschicht aufweisen als die übrigen Elektroden oder unisoliert sind.