DE1301776B

DE1301776B - Mikromanipulator

Info

Publication number: DE1301776B
Application number: DE1966N0028593
Authority: DE
Inventors: Van Der Hoek Willem
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-06-01
Filing date: 1966-05-27
Publication date: 1969-11-20
Also published as: CH446846A; GB1146472A; BE681859A; NL6506902A; NL149291B

Description

Bei einer Vorzugsausführungsform nach der Erfindung besteht der einstellbare Körper aus einem Tisch 5 und enthält die Parallelführung vier elastisch verformbare Tragstangen, die in dem Tisch und dem Gestellteil eingeklemmt sind, wobei am Tisch zwei vorzugsweise zueinander senkrechte, parallel zur Tragfläche liegende Kupplungsstäbe befestigt sind,

Einstellung der gegenseitigen Lage von Körpern in io die je mit einer elastisch verformbaren Einstellstange der Technik in zunehmendem Maße Anwendung fin- verbunden sind, die je an ihrem verstellbaren Ende den, ergibt sich die reduzierende Übersetzung zwi- an einem Betätigungselement für die Verschiebung sehen einem oder mehreren von Hand einstellbaren des Tisches in der Ebene seiner Tragfläche befestigt Betätigungselementen und dem einzustellenden Kör- sind, und zur Drehung des Tisches um eine zur per durch Anwendung mechanischer Übersetzungen, 15 Tragfläche des Tisches senkrechte Achse wenigstens wie z. B. Hebel mit einem langen und einem kurzen ein weiterer Kupplungsstab am Tisch befestigt ist, Arm. Zur Erzielung eines großen Übersetzungsver- der die Drehachse kreuzt und parallel zur Tragfläche hältnisses ist dann eine Reihenschaltung solcher des Tisches liegt, wobei das Ende dieses Kupplungsmechanischen Übersetzungselemente notwendig. Diese Stabes mit einer weiteren elastisch verformbaren Mikromanipulatoren sind von verwickelter Bauart, ao Einstellstange verbunden ist, deren verstellbares verhältnismäßig umfangreich und der Abnutzung Ende an einem die Drehung des Tisches bewirkenden unterworfen, z. B. in den Gelenkpunkten der Hebel. Betätigungselement befestigt ist.

Die Mikropositioniertechnik spielt z. B. bei der Diese Ausführungsform stellt eine einfache AnHerstellung von Halbleitern eine große Rolle. Bei Ordnung eines Mikromanipulators dar, die sich zur dieser Herstellung handelt es sich unter anderem um as Lageneinstellung bei Herstellungsvorgängen in der das aufeinanderfolgende Anbringen sehr kleiner Halbleitertechnik besonders eignet. Mit einfachen Legierungskontaktstellen, die gemäß einem be- Mitteln ist so bei einer größeren Verstellung der stimmten Muster liegen müssen. Man ist dabei viel- Betätigungselemente eine MikroVerschiebung des einfach auf die Verwendung eines Mikroskops an- stellbaren Tisches erzielbar, die auf der elastischen gewiesen. Zur Erzielung einer äußerst genauen Ein- 30 Verformung nur weniger einander beeinflussender Stellmöglichkeit ist es dabei erwünscht, mit verhält- Stangen basiert ist.

nismäßig großen Verschiebungen eines oder mehre- Bei einer weiteren Ausführungsform des Mikro-

rer Betätigungselemente eine Mikroverstellung von manipulators nach der Erfindung hat der einstellbare gegenseitig einstellbaren Gegenständen zu erzielen, Körper eine längliche Gestalt und ist mittels zweier so daß ein besonders großes Übersetzungsverhältnis 35 elastisch verformbarer, quer zur Mittellinie des Körnotwendig ist. pers liegender Membranen mit einer Buchse ver-Die Erfindung bezweckt, einen Mikromanipulator bunden, in der vier elastisch verformbare Tragstangen zu schaffen, der äußerst einfach im Aufbau und ver- parallel zur Mittellinie des einstellbaren Körpers einhältnismäßig wenig umfangreich ist, ein sehr großes geklemmt sind und diese Tragstangen gleichzeitig in Übersetzungsverhältnis aufweist, keine der Abnutzung 40 einem die Buchse umgebenden Gestell eingeklemmt unterliegenden Teile enthält und besonders handlich sind, wobei der längliche Körper an einem Ende eine im Gebrauch ist. mit ihm in Flucht liegende elastisch verformbare Dazu ist nach der Erfindung beim Mikromanipu- Einstellstange mit einem Betätigungselement trägt lator der erwähnten Art der einstellbare Körper und wobei sowohl am Betätigungselement als auch mittels eine Parallelführung bildender, elastisch ver- 45 an der Einstellstange wenigstens eine Feder in der formbarer Tragstangen mit einem Teil des Gestells Querrichtung der Einstellstange angebracht ist und

die anderen Enden dieser Federn in einen gemeinsamen Halter aufgenommen sind, wobei das Betätigungselement axial beweglich gegenüber der 50 Einstellstange Führung findet.

Dabei ist für die Bewegung der Einstellstange in einer beliebigen Richtung senkrecht zu seiner Mittellinie und in Richtung seiner Mittellinie nur ein Betätigungselement erforderlich. Der einstellbare Körper

nutzung unterworfen und besonders geschmeidig 55 folgt dabei sehr genau der Verstellung des einfachen einstellbar ist, da der Mechanismus reibungslos Betätigungselementes in einer von drei gegenseitig arbeitet. Die mit dem Betätigungselement gekuppelte, senkrechten Achsen festzulegenden Richtung, wobei elastisch verformbare Einstellstange ist durch seine die Größe der Verstellungen des einstellbaren Kör-Formgabe, Materialwahl od. dgl. viel stärker ver- pers aber äußerst gering ist gegenüber der Größe der formbar als die mit dem einstellbaren Körper ver- 60 Ausweichungen des Betätigungselementes, bundenen elastisch verformbaren Tragstangen. Mit Die Erfindung wird an Hand zweier in den Zeich-

dem Mikromanipulator nach der Erfindung kann das nungen dargestellter Ausführungsbeispiele eines Übersetzungsverhältnis nahezu unbeschränkt groß Mikromanipulators näher erläutert. Es zeigt sein. Mit sehr einfachen Mitteln ist eine Verschiebung F i g. 1 eine Draufsicht, teilweise einen Schnitt

des einstellbaren Körpers in der Größenordnung von 65 durch den Mikromanipulator gemäß der Linie I-I 1 μΐη und weniger verwirklichbar. Weiterhin ergibt der F i g. 2,

sich der Vorteil, daß der einstellbare Körper bei der F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II der

Verstellung sich völlig parallel zu seiner Ursprung- Fig. 1,

und der einstellbare Körper weiterhin mit einem Ende wenigstens einer elastisch verformbaren Einstellstange verbunden, deren anderes Ende am verstellbaren Betätigungselement befestigt ist.

Durch Anwendung elastisch verformbarer Elemente ist in sehr einfacher Weise ein Mechanismus mit einem besonders großen Übersetzungsverhältnis aufbaubar, der wenig umfangreich ist, nicht der Ab-

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F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III der 37 vorgesehen, die mittels einer Leitung 38 an ein F i g. 1 und Betätigungsventil 39 für die Vakuumquelle an-F i g. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausf üh- geschlossen ist. Weiterhin ist eine Dichtung 40, z. B. rungsform des Mikromanipulators nach der Erfindung. aus Gummi, an der Unterseite des Plateaus 4 an-Der Mikromanipulator nach Fig. 1, 2, 3 besitzt 5 gebracht und um einen herausragenden Rand des eine Gestellplatte 1, auf der ein Träger 2 befestigt ist. Tisches 6 herumgeführt. Der durch das Plateau 4, Auf der Oberseite des Trägers 2 ist eine Platte 3 den Tisch 6 und die Dichtung 40 eingeschlossene montiert, in der ein ringförmiges Plateau 4 angebracht Raum ist mittels einer Leitung 41 an ein Betätigungsist. Ein Gestellteil in Form einer Platte 5 ist im ventil 42 für die Vakuumquelle angeschlossen.
Träger 2 eingeklemmt. Ein einstellbarer Tisch 6, des- io Es sei angenommen, daß auf einer Scheibe eines sen Tragfläche in eine Aussparung des Plateaus 4 Kristalls, wie Silicium oder Germanium, zwecks halbreicht, ist mit Hilfe von vier Tragstangen 7 mit der leitender Wirkung bereits ein bestimmtes Muster Gestellplatte 5 verbunden. Die Tragstangen 7 sind vorliegt und daß diesem gegenüber ein weiteres elastisch verformbar und können z. B. aus Metall, Muster mit Hilfe eines photochemischen Ätzverfahwie z. B. Federstahl, bestehen. Die Stangen sind so- 15 rens aufgebracht werden muß. Die Einstellung des wohl im Tisch 6 als auch in der Gestellplatte 5 ein- Kristallmusters gegenüber dem auf einem Photogeklemmt, negativ wiedergegebenen Muster kann mit Hilfe des Der Tisch 6 hat einen Vorsprung 8, an dem zwei beschriebenen Mikromanipulators mit größter Ge-Kupplungsstäbe 9 und 10 in zueinander senkrechten nauigkeit erfolgen. Die Kristallscheiben, die für die Richtungen befestigt sind. Diese Kupplungsstäbe sind ao Beleuchtung mit einer lichtempfindlichen Schicht mit einer weiteren elastisch verformbaren Einstell- versehen ist, wird auf den Tisch 6 gelegt, und durch stange 11 bzw. 12 verbunden, deren anderes Ende Betätigung des Ventils 39 wird in der Bohrung 37 an einem Betätigungselement 13 bzw. 14 befestigt ist. ein Unterdruck bewirkt, wodurch der Kristall auf Die Betätigungselemente 13 und 14 bestehen je aus dem Tisch 6 fixiert ist. Anschließend wird das Photoeinem Arm 15, an dessen einem Ende eine Zylinder- 25 negativ auf das Plateau 4 gelegt und unter Verwenscheibe 16 befestigt ist. Die Unterseite der Scheiben dung einer Lupe derart von Hand eingestellt, daß 16 ruht mit einem Rand 17 auf der Kristallplatte 1. sein Muster gegenüber dem Muster im Kristall ver-Die Scheiben 16 sind an ihrer Oberseite je von einer hältnismäßig genau ausgerichtet ist. Durch EinFeder 18 belastet, die in eine Kappe 19 aufgenom- schaltung des Ventils 36 wird im Kanal 34 ein Untermen ist, die ihrerseits mittels eines Bolzens 20 mit 30 druck bewirkt, der das Negativ auf dem Plateau 4 der Gestellplatte 1 verbunden ist. Die Zylinder- fixiert, worauf das Feineinstellen anfangen kann,
scheiben 16 sind als einstellbare Reibungskupplung Für die Feineinstellung wird ein Mikroskop verfür die Betätigungselemente 13 und 14 wirksam, die wendet, das über der Mitte des Tisches 6 aufgestellt auf diese Weise in jede gewünschte Lage gesetzt und derart justiert wird, daß das Photonegativ im werden können. Der Bolzen 20 fixiert gleichzeitig 35 Bild des Mikroskops liegt. Das Einstellen der Höhe eine Buchse 21, die als Drehwelle für die Scheibe 16 des Kristalls erfolgt durch Verdrehung des Betätiwirksam ist. Die von den Kupplungsstäben 9 und 10 gungselementes 31, bis das bereits anwesende Kristallabgekehrten Enden der elastisch verformbaren Ein- muster mit ausreichender Schärfe durch das Mikrostellstangen 11 und 12 sind in den Zylinderscheiben skop wahrgenommen wird. Zwischen dem Kristall 16 der Betätigungselemente 13, 14 eingeklemmt. 4 ^ und dem Negativ muß dabei zwecks weiterer Ein-Im Vorsprung 8 sind auch zwei Stäbe 22 in radialer stellung ein freier Raum von etwa 10 μηι verbleiben. Richtung des Vorsprungs eingeklemmt. Anschließend kann durch Verdrehung der Betäti-Die Enden dieser Stäbe sind durch Kupplungsstäbe gungselemente 13 und 14 das Muster in der Mitte 23 mit elastisch verformbaren Einstellstangen 24 der Kristallplatte mit dem Muster in der Mitte des größerer Länge verbunden, die ihrerseits je in einer 45 Negativs zur Deckung gebracht werden, wobei diese Zylinderscheibe 25 eingeklemmt sind. Die Zylinder- Einstellung mit dem Mikroskop beobachtet wird. Bei scheiben 25 haben je einen Zahnkranz 26, der mit Verdrehung des Armes 15 deformiert dabei die Eineiner mit Zahnkränzen versehenen Scheibe 27 im Stellstange 11 elastisch und übt eine Zugkraft auf Eingriff ist, die einen Teil von Betätigungselementen den Kupplungsstab 9 aus, der seinerseits eine Kraft 28 für die Einstellung der Drehbewegung des 50 auf den Vorsprung 8 des Tisches 6 ausübt, wodurch Tisches 6 bildet. Die Scheiben 25 sind je von einer die elastisch deformierbaren Tragstangen 7 sehr Feder 29 belastet und bilden zusammen mit der leicht auszuweichen beginnen. Der Tisch 6 verschiebt Gestellplatte 1 eine Reibungskupplung. sich folglich über einen äußerst geringen Abstand in Die einen Teil des Gestells bildende Platte 5 ist Richtung des Kupplungsstabes 9, wobei die Tragetwas elastisch verformbar und kann mittels einer 55 fläche dank der Parallelführung der Tragstangen? Schraube 30 bewegt werden, die mittels eines Betäti- völlig parallel zu seiner Ausgangslage bleibt. Die gungselementes 31 bedienbar ist. Die Schraube 30 Größe der Verschiebung des Tisches 6 entspricht der greift in eine Mutter32 ein, die an einer weiteren Ausweichung der Tragstangen? infolge der Auselastisch verformbaren Platte 33 starr befestigt ist. Bei weichung der Einstellstange 11; die Größe des ÜberVerdrehung der Schraube 30 bewegen sich die Plat- 60 Setzungsverhältnisses zwischen dem Betätigungsten5 und 33 voneinander, und der Tisch 6 erfährt element 13 und dem Tisch wird näher berechnet in senkrechter Richtung eine sehr geringe Verschie- werden. Wenn das Mikroskop zeigt, daß der Kristall bung gegenüber dem Plateau 4, ohne daß die Gestell- über den gewünschten Abstand in Richtung des platte 1 deformiert. Kupplungsstabes 9 verstellt ist, so wird mittels des Im Plateau 4 ist ein ringförmiger Kanal 34 vor- 65 Hebels 14 der Kristall in Richtung des Kupplungsgesehen, der mittels einer Leitung 35 an ein Betäti- Stabes 10 gegenüber dem Negativ eingestellt. Angungsventil 36 für eine nicht dargestellte Vakuum- schließend wird das Mikroskop zum Rand des quelle angeschlossen ist. Im Tisch 6 ist eine Bohrung Kristalls verstellt, und eine Drehung des Betätigungs-

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elementes 28 für die Drehbewegung des Tisches 6 ergibt somit eine Verschiebung des Tisches 6 von ergibt eine etwa gewünschte Verdrehung des Kristalls etwa 14 μπι.

gegenüber dem Negativ, bis die Muster sich über- Das große Übersetzungsverhältnis ist bei Mikro-

decken. Es kann dann in der Mitte des Tisches 6 manipulatoren nach der Erfindung mit einfachen noch eine Prüfung folgen, ob die Einstellung des 5 Mitteln erreicht. Der Übersetzungsmechanismus entKristalls nicht gestört worden ist. hält keine Teile, die gegenseitig eine Reibung auf-Nachdem also der Kristall gegenüber dem Negativ weisen, so daß die Einstellung besonders geschmeidig völlig eingestellt worden ist, muß die Lackschicht aus verläuft und keine Abnutzung des Mechanismus aufdem Kristall durch das Negativmuster hindurch be- tritt. Das gewählte Übersetzungsverhältnis kann leuchtet werden, wozu das Negativ gegen den Kristall io naturgemäß nach Belieben geändert und gewünschgebracht wird, um Randstörungen beim Beleuchten tenfalls viel größer werden, z. B. durch Änderung zu vermeiden. Dazu wird der durch das Plateau 4, der gegenseitigen Länge bzw. des gegenseitigen den Tisch 6 und die Dichtung 40 eingeschlossene Durchmessers der Stangen oder durch die Wahl von Raum mittels des Ventils 42 an die Vakuumquelle Stangen mit verschiedenen Elastizitätsmodulen. Das angeschlossen. Infolge des erzeugten Unterdrucks 15 Übersetzungsverhältnis des rotierenden Mechanismus biegt sich die Platte 3 und somit auch das Plateau 4 kann in ähnlicher Weise berechnet werden. Das sehr wenig durch, bis das Photonegativ und der Übersetzungsverhältnis hat hier einen Wert von 160. Kristall aneinander anliegen. Der Manipulator kann Die Übersetzungsverhältnisse brauchen keinen vorher dann gegebenenfalls zu einer Beleuchtungsstelle ge- genau definierten Wert zu haben, da die Einstellung bracht werden. Um kleine Verschiebungen des 20 unter dem Mikroskop erfolgt, bis die richtige Lage Tisches 6 gegenüber dem Plateau 4 bei etwaigen erreicht ist. Für die Einstellung ist es unwesentlich, Stoßen, z. B. während des Transportes, zu neutrali- ob die Betätigungselemente dabei eine etwas mehr sieren, wird der Unterdruck im Kanal 37 des Tisches 6 oder weniger große Ausweichung machen, durch Betätigung des Ventils 39 aufgehoben. Der Der beschriebene Mikromanipulator ist auch in ergo-Kristall und das Negativ können dann beim Stoßen a₅ nometrischer Hinsicht günstig ausgebildet. Bei Vornicht mehr gegeneinander verschieben. einstellung mittels der Lupe bewegt die bedienende Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Betäti- Person das Negativ gegenüber dem Kristall. Bei der gungselementen und dem Tisch 6 kann sehr groß sein. anschließenden Feineinstellung liegt das Negativ Angenommen sei z. B., daß die Trag- und Einstell- unter dem Mikroskop still, und es bewegt sich der stangen 7 und 11 aus gleichem Material hergestellt 30 Kristall. Die bedienende Person ist aber durch die sind, einen kreisförmigen Querschnitt und denselben Negativeinstellung unter der Lupe voreingenommen Durchmesser haben und daß die wirksame Länge der und wird auch jetzt wieder visuell einer Bewegung vier Tragstangen 7 ein Drittel der wirksamen Länge des Negativs folgen wollen. Für das Auge entspricht der Einstellstange 11 beträgt. Die Tragstangen 7 sind eine Linksverschiebung des Kristalls infolge der an beiden Enden eingeklemmt, die Einstellstange 11 35 Bewegung z. B. des Betätigungselementes 13 einer nur an einem Ende. Eine Verdrehung der Scheibe 16 Rechtsverschiebung des Negativs. Da das Mikroskop des Betätigungselementes 13 hat zur Folge, daß die den visuellen Eindruck der Richtung wieder umkehrt, Einstellstange 11 auf den Kupplungsstab 9 eine Kraft sieht das Auge also bei einer Rechtsverstellung des ausübt. Diese Kraft wirkt auch auf das im Tisch 6 Betätigungselementes 13 eine Rechtsbewegung des eingeklemmte Ende der vier Tragstangen?. Die Aus- 40 Negativs, was in ergonometrischer Hinsicht günstig weichung der Einstellstange 11 tritt naturgemäß im ist. Für die Drehrichtung gilt die Bewegungsumkehwesentlichen bei seiner Einklemmstelle in der Scheibe rung im Mikroskop nicht. Durch Anwendung der 16 auf. Diese Ausweichung hat, wie aus der an- Zahnradübertragung 26, 27, die zum Ausüben eines gewandten Mechanik allgemein bekannt ist, eine reinen Kräftepaares auf den Tisch 6 sowieso erwünscht

r- -α ^pp u · ο Λί» rrKR» A^r- „«„„*„, 45 ist, wird aber im Mikroskop doch eine der Drehrichtung

Große von , wobei P die Große der erzeugten , ' _TT , , „_o , . , Jl , . , . , _XT .. ^ö

3El' ^& des Hebels 28 gleiche Drehrichtung des Negativs

Kraft, I die wirksame Länge des Stabes, E den wahrgenommen. Um der bedienenden Person, die die Elastizitätsmodul und / das Trägheitsmoment des Einstellung visuell wahrnimmt, bei Bewegung der Stabes darstellt. E und / sind für die elastisch ver- Bedienungselemente 13 und 14 den Eindruck einer formbaren Trag- und Einstellstangen 7 und 11 im so geradlinigen Bewegung zu geben, werden diese an Berechnungsbeispiel gleich gewählt. Die Größe der ihrem Ende mit einem drehbaren Handgriff versehen. Ausweichung der Tragstangen 7 ist aber viel geringer, Eine weitere Ausführungsform des Mikromanipu-

nämlich-^· 4^. Durch Anwendung von vier If ors ist m F i g. 4 dargestellt. Ein länglicher ein-432 3EI ° stellbarer Korper 50 ist durch zwei elastische Mem-Tragstangen 7 ergibt sich nämlich ein Verkleine- 55 branen 51 an einer Buchse 52 befestigt. Vier elastisch rungsfaktor 4, die zweiseitige Einklemmung ergibt verformbare Stangen 53, von denen zwei in F i g. 4 nochmals einen Verkleinerungsfaktor 4, und das Ver- sichtbar sind, sind an der Oberseite der Buchse 52 hältnis der wirksamen Längen der Einstell- und eingeklemmt und durch Bohrungen 54 in der Buchsen-Tragstangen 11 und 7 verursacht einen Faktor 3³=27. wand durchgeführt. An ihrem anderen Ende sind die Das Produkt dieser Faktoren ist gleich 432, das ist 60 Trangstangen 53 in einem die Buchse umgebenden das Reduktionsverhältnis der Stangen. Auch das Ver- Gestell 55 eingeklemmt. An der Oberseite des Gehältnis der wirksamen Längen des Bedienungshebels stells ist ein ringförmiges Element 56 angebracht. Ein und der Einstellstange 11 ergibt noch einen Ver- Plateau 57 ruht auf einer Zunge 58 des Ringes 56 kleinerungsfaktor, der im Berechnungsbeispiel 3/5 und ist mittels Schrauben 59 leicht einstellbar. Der beträgt. Das gesamte Übersetzungsverhältnis zwi- 65 längliche Körper 50 besitzt einen Träger 60 für einen sehen dem Betätigungselement 13 und dem Tisch 6 einstellbaren Körper 61, z. B. einen mit einer Spitze ist daher gleich 432 · 5/3 =720. Eine Verschiebung 73 versehenen Stift, zum Kratzen eines Mikromusters des Handgriffs des Bedienungshebels 13 um 1 cm in einen vom Plateau 57 unterstützten Gegenstand.

An der Unterseite des Körpers 50 ist ein langer, elastisch verformbarer Stab 72 mittels eines mit Schraubengewinde versehenen Halters 63 befestigt. Die Einstellstange 62 ist mit zwei Scheiben 64 und 65 versehen, an denen je eine Feder 66, z. B. eine Blattfeder, befestigt ist. Ein Betätigungselement 67 besteht aus einer rohrförmigen Buchse, die am oberen Ende mit einer Scheibe 68 versehen ist, die mit geringem Spielraum um die Einstellstange 62 herumpaßt. An der Scheibe 68 ist wieder z. B. eine Blattfeder 69 befestigt, als auch an einer Scheibe 70 am unteren Ende der Buchse. Die Enden der Federn 66, 69 sind in einen gemeinsamen Halter 71 aufgenommen. Die Scheibe 65 hat einen geringen Spielraum gegenüber der Innenwand der Buchse 67.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Ausweichungen einer Spitze 72 des Betätigungselementes 67 und der Spitze 73 des Stiftes 61 in einer zur Mittellinie des Elementes 50 senkrechten Richtung läßt sich wieder einfach auf die bereits angegebene »o Weise berechnen. Bei demselben Durchmesser der Trag- und Einstellstangen 53 und 62, die aus gleichem Werkstoff bestehen und eine viermal größere Länge des Stabes 6 gegenüber den vier Tragstangen 53 haben, wird das Übersetzungsverhältnis 1:1024. as Eine Ausweichung von 1 cm der Spitze 72 des Betätigungselementes entspricht daher einer Ausweichung der Spitze 73 von etwa 10 μΐη.

Wird das Betätigungselement 67 in Richtung der Mittellinie des Körpers 50 bewegt, so üben die Fedem 69 über den Halter 71 und die Federn 66 eine Kraft auf den Körper 50 aus. Dieser Körper, der von den nachgiebigen Membranen 51 gehaltert ist, verschiebt sich dann mit einem Übersetzungsverhältnis entsprechend der Steifheit der Federn 66, 69 und der Membranen 51.

Die Spitze 73 des Körpers 61 ist daher in von drei gegenseitig senkrechten Achsen festzulegenden Richtungen über Abstände einstellbar, die besonders viel geringer sind als die Abstände, über die sich die Spitze 72 des Betätigungselementes 67 bewegt.

Claims

Patentansprüche: 45

1. Mikromanipulator zur mehrdimensionalen Einstellung der gegenseitigen Lage zweier Körper, wobei ein Körper in ein Gestell des Mikromanipulators aufgenommen ist und die Lage des anderen Körpers mittels eines durch wenigstens ein Betätigungselement bedienbaren Mechanismus mit reduzierendem Übersetzungsverhältnis einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Körper (6, 50) mittels eine Parallelführung bildender, elastisch verformbarer Tragstangen (7, 53) mit einem Teil (5, 55) des Gestells und der einstellbare Körper (6, 50) weiterhin mit einem Ende wenigstens einer elastisch verformbaren Einstellstange (11, 12, 24, 62) verbunden ist, deren anderes Ende am verstellbaren Betätigungselement (13, 14, 28, 67) befestigt ist.

2. Mikromanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Körper aus einem Tisch (6) besteht und die Parallelführung vier elastisch verformbare Tragstangen (7, 53) enthält, die in dem Tisch (6) und dem Gestellteil (5) eingeklemmt sind, wobei am Tisch (6) zwei vorzugsweise zueinander senkrechte, parallel zur Tragfläche liegende Kupplungsstäbe (9, 10) befestigt sind, die je mit einer elastisch verformbaren Einstellstange (11, 12) verbunden sind, die je an ihrem verstellbaren Ende an einem Betätigungselement (13, 14) für die Verschiebung des Tisches (6) in der Ebene seiner Tragfläche befestigt sind, und daß zur Drehung des Tisches (6) um eine zur Tragfläche des Tisches senkrechte Achse wenigstens ein weiterer Kupplungsstab (23) am Tisch befestigt ist, der die Drehachse kreuzt und parallel zur Tragfläche des Tisches liegt, wobei das Ende dieses Kupplungsstabes

(23) mit einer weiteren elastisch verformbaren Einstellstange (24) verbunden ist, deren verstellbares Ende an einem die Drehung des Tisches (6) bewirkenden Betätigungselement (28) befestigt ist.

3. Mikromanipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (6) einen Vorsprung (8) besitzt, dessen Mittellinie mit der Drehachse des Tisches zusammenfällt und an dem zwei gefluchtete Stäbe (22) befestigt sind, wobei das die Drehung des Tisches bewirkende Betätigungselement (28) mit einem Zahnrad (27) gekuppelt ist, das zwei mit einem Zahnkranz (26) versehene Zylinderscheiben (25) antreibt, an denen die elastisch verformbaren Einstellstangen

(24) zur Drehung des Tisches befestigt sind, die mittels des Kupplungsstabes (23) mit den am Vorsprung (8) befestigten gefluchteten Stäben (22) verbunden sind.

4. Mikromanipulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente (13, 14) für die Verschiebung des Tisches (6) in der Ebene seiner Tragfläche je aus einem Arm (15) bestehen, der mit einem scheibenförmigen Zylinderkörper (16) verbunden ist, in dem eine elastisch verformbare Einstellstange (11,12) an einem Ende eingeklemmt ist, und diese scheibenförmigen Körper (16) als auch die mit einem Zahnkranz (26) versehenen Scheiben (25) je um einen im Gestell befestigten Zapfen (20) rotierbar sind, wobei diese Scheiben (16, 25) zwecks Erzielung einer einstellbaren Reibungskupplung zwischen den Betätigungselementen und dem Gestell durch Federn (18, 29) an das Gestell gedrückt sind.

5. Mikromanipulator nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gestellteil (5), an dem der einstellbare Tisch (6) befestigt ist, selber in einer zur Tragfläche des Tisches senkrechten Richtung verformbar ist, wobei ein verstellbares Betätigungselement (3O₅ 31) vorhanden ist, das auf den Gestellteil (5) einwirkt und mit einem weiteren elastisch verformbaren Gestellteil (33) gekuppelt ist.

6. Mikromanipulator nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Gestell aufgenommene Körper aus einem Plateau (4) mit einer Öffnung besteht, in die die Tragfläche des einstellbaren Tisches (6) eingesetzt ist, wobei sowohl im Plateau (4) als auch im Tisch (6) wenigstens eine an eine Saugleitung (35, 38) angeschlossene Aussparung (34, 37) vorgesehen ist zwecks Fixierung eines Gegenstandes auf dem Plateau (4) und eines Gegenstandes auf dem Tisch (6).

7. Mikromanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Kör-

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per (50) eine längliche Gestalt hat und mittels zweier elastisch verformbarer, quer zur Mittellinie des Körpers (50) liegender Membranen (51) mit einer Buchse (52) verbunden ist, in der vier elastisch verformbare Tragstangen (53) parallel 5 zur Mittellinie des einstellbaren Körpers eingeklemmt sind und diese Tragstangen gleichzeitig in einem die Buchse (52) umgebenden Gestell (55) eingeklemmt sind, wobei der längliche Körper (50) an einem Ende eine mit ihm in Flucht

liegende elastisch verformbare Einstellstange (62) mit einem Betätigungselement (67) trägt und wobei sowohl am Betätigungselement (67) als auch an der Einstellstange (62) wenigstens eine Feder (66, 69) in der Querrichtung der Einstellstange angebracht ist und die anderen Enden dieser Federn in einen gemeinsamen Halter (71) aufgenommen sind, wobei das Betätigungselement (67) axial beweglich gegenüber der Einstellstange (62) Führung findet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen