DE19744126A1 - Vorrichtung zur Positionierung im nm-Bereich - Google Patents
Vorrichtung zur Positionierung im nm-BereichInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung
eines Objekts im nm-Bereich unter Verwendung von Piezo
aktuatoren, vorzugsweise zur Anwendung im Ultrahochvakuum
und bei tiefen Temperaturen.
Ein bekannter piezoelektrischer Schrittmotor zur Feinposi
tionierung eines Objektes besteht im wesentlichen aus einer
piezoelektrischen Platte, die auf drei metallischen,
jeweils über einen Isolator auf einer metallischen Grund
platte ruhenden Füßen abgestützt ist. Die piezoelektrische
Platte kann sich durch Anlegen einer Spannung ausdehnen
oder zusammenziehen, während die Füße durch eine an diese
angelegte Spannung an der Grundplatte elektrostatische
gehalten (festgeklemmt) werden. Die Bewegung dieses
Schrittmotors erfolgt durch abwechselndes Aktivieren der
Klemmspannung und der Spannung an der piezoelektrischen
Platte, indem zunächst ein Fuß gelöst wird, anschließend
die piezoelektrische Platte verlängert oder verkürzt und
der gelöste Fuß an eine andere Stelle bewegt und wieder
festgelegt wird, und schließlich ein anderer Fuß gelöst und
die Platte spannungsfrei gemacht wird, wobei dieser Fuß
weiterbewegt und anschließend wieder festgeklemmt wird.
Durch alternatives Aktivieren auch des dritten Fußes kann
ein mit dem Schrittmotor verbundenes Objekt auf der
Grundplatte in beliebiger Richtung bewegt werden. Dieser
nur auf einer sauberen Grundplatte mit polierter Oberfläche
bewegbare Schrittmotor ist zum einen kompliziert aufgebaut
und seine Anwendung ist mit einem erheblichen Platzbedarf
verbunden.
Des weiteren sind Feinpositioniervorrichtungen bekannt,
deren Funktion auf dem Trägheitsprinzip beruht. Bei einer
bekannten Positioniervorrichtung dieser Art werden zwei
zwischen einem beweglichen Rahmen angebrachte Halteelemen
te, die jeweils mit einem Ende eines zwischen diesen mittig
angeordneten Piezorohres verbunden sind, durch Anlagen
einer Spannung relativ zueinander bewegt. Das zu positio
nierende Objekt liegt auf einem in einer Schiene auf dem
oberen Halteelement gelagerten Gleitblock. Beim allmäh
lichen Aufbringen einer Spannung auf das Piezorohr folgt
der Gleitblock der Bewegung des oberen Halteelements,
während er beim schnellen Anlegen einer Spannung aufgrund
der Trägheit in seiner ursprünglichen Lage verbleibt. Durch
Anlegen einer Sägezahnspannung an das Piezorohr kann das
Objekt somit in einzelnen Schritten vorwärts oder rückwärts
bewegt werden. Bewegungen in einer anderen horizontalen
Richtung sind zwar mit vergleichsweise einfachen Mitteln
möglich, jedoch sind sie miteinander gekoppelt. Zudem ist
aufgrund des Einflusses von Reibungseffekten eine exakte
Positionierung und zuverlässige Wiederholbarkeit der Bewe
gungsschritte nicht gewährleistet. Neben der durch Reibung
verursachten Unzuverlässigkeit bereitet die Anregung von
mechanischen Schwingungen der Antriebe bzw. der zu
bewegenden Teile durch den Impulsbetrieb Schwierigkeiten.
Bei einer anderen piezoelektrisch betriebenen Vorrichtung
zur Ausführung von Translationsbewegungen zur Mikropositio
nierung eines zu bewegenden Objektes ist innerhalb eines
aus drei Sektionen bestehenden Piezorohrs eine Stange aus
einer Aluminiumoxid-Keramik gleitend angeordnet, an deren
freiem, aus dem piezoelektrischen Rohr herausragenden Ende
das zu positionierende Objekt angebracht und in vertikaler
Richtung bewegbar ist. Die beiden äußeren Piezoabschnitte
können sich zum Festklemmen und Freigeben der Stange durch
eine Spannungsaktivierung in radialer Richtung verengen
bzw. weiten, während der mittlere Piezorohrabschnitt eine
Längenänderung erfährt. Durch Festklemmen der Stange
zunächst auf der einen und dann auf der anderen Seite und
ein dazwischen stattfindendes Verlängern bzw. Verkürzen des
mittleren piezoelektrischen Rohrabschnitts wird die Stange
schrittweise in einer Längsrichtung verstellt. Mit dieser
Vorrichtung ist zwar eine vergleichsweise zuverlässige und
gut reproduzierbare Positionierung möglich. Nachteilig ist
jedoch die große Bauform und der nur schwer realisierbare
Antrieb in mehreren Achsen. Da das Gerät wegen der geringen
Toleranzen zum Verklemmen neigt, ist es für den Einsatz bei
tiefen Temperaturen nicht geeignet.
Die bekannten piezoelektrischen Positioniervorrichtungen
sind insgesamt insofern nachteilig, als nur kleine
Verstellwege möglich sind und die Größe der zu bewegenden
Massen beschränkt ist. Zudem wird die Positioniergenauig
keit nicht nur durch Wärmedehnungs- und Reibungseinflüsse,
sondern auch durch ein Nachkriechen der die Verstellbewe
gung bewirkenden Piezoaktuatoren negativ beeinflußt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine piezo
aktive Vorrichtung zur Positionierung eines Objekts im nm-
Bereich anzugeben, die einfach und platzsparend aufgebaut
ist und unabhängig von Wärmedehnungs-, Reibungs- und
anderen werkstoffbedingten Einflüssen bei hoher Genauigkeit
und Reproduzierbarkeit der Bewegungen die Positionierung
großer Massen auf großen Verstellwegen gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Positioniervor
richtung unter Verwendung von Piezoaktuatoren in der Weise
gelöst, daß ein das zu positionierende Objekt bewegendes,
piezoaktiv angetriebenes bewegliches Transportlager in
unmittelbarer Nähe mindestens eines im wesentlichen in der
gleichen Ebene liegenden, das zu positionierende Objekt auf
seiner Ablagefläche haltenden festen Auflagers angeordnet
ist und zur schrittweise Fortbewegung des Objekts mit
seiner Transportfläche abwechselnd oberhalb und unterhalb
der Ablagefläche des festen Auflagers zyklisch hin- und
herbewegbar ist.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht mit anderen Worten
darin, daß das zu bewegende Objekt mit dem piezoelektrisch
angetriebenen beweglichen Transportlager von dem festen
Auflager abgehoben wird, um den horizontalen Bewegungsweg
des beweglichen Objekt-Transportlagers verschoben wird und
beim Absenken des beweglichen Transportlagers wieder auf
dem festen Objekt-Auflager abgelegt wird, wonach sich das
bewegliche Transportlager in der abgesenkten Stellung
wieder in die Ausgangsposition zurückbewegt und
anschließend der nächste Bewegungszyklus eingeleitet wird.
Eine auf dieser Basis ausgebildete piezoelektrische An
triebseinheit zeichnet sich gegenüber den bekannten
Positioniervorrichtungen durch einen unkomplizierten und
platzsparenden Aufbau sowie große Verstellwege aus. Außer
dem ist im Hinblick auf die Vorrichtungen des Standes der
Technik die Bewegung größerer Massen möglich. Da die Funk
tion der Vorrichtung nicht wie bei den bekannten Vorrich
tungen auf Reibungseffekten beruht, erfolgt die
Objektbewegung unabhängig von den - sich gegebenenfalls
ändernden - tribologischen Eigenschaften der jeweiligen
Oberflächen. Vorteilhaft ist weiterhin der sanfte Bewe
gungsablauf, der Schwingungen in den Antrieben und den zu
bewegenden Teilen vermeidet. Durch die geringen Abmessungen
der Lager und die hier mögliche Verwendung ausdehnungsarmer
Lagerwerkstoffe spielen Temperatureinflüsse unter dem
Aspekt der thermischen Ausdehnung der Lager nur eine
untergeordnete Rolle. Da schließlich das zu bewegende
Objekt nach dem auf den Bewegungsschritt folgenden Absetzen
auf dem festen Auflager sofort in einem von Piezowirkungen
freien Ruhezustand ist, können Kriecheffekte der Piezo
antriebsmittel nicht auf das Objekt übertragen werden.
Somit wird insgesamt eine hohe Positioniergenauigkeit
erreicht und die Reproduzierbarkeit der Objektbewegungen
kann verbessert werden. Aufgrund des einfachen Aufbaus und
der nicht vorhandenen Reibungseinflüsse können für das
Ultrahochvakuum geeignete Werkstoffe eingesetzt werden,
während die ausdehnungskompensierte Lagerausbildung auch
die Anwendung im Tieftemperaturbereich gestattet. Dadurch
ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Positioniervorrich
tung auch unter derart extremen Bedingungen möglich.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt eine aus
dem festen und dem beweglichen Lager gebildete piezoaktive
Antriebseinheit einen biegbaren und einen längbaren Rohr-
Piezoaktuator, die konzentrisch angeordnet und an einem
stirnseitigen Ende, vorzugsweise über eine ringförmige oder
kreisförmige Scheibe, miteinander fest verbunden sind,
während am gegenüberliegenden Ende an dem biegbaren Rohr-
Piezoaktuator das bewegliche Transportlager und an dem
längbaren Rohr-Piezoaktuator das feste Auflager angebracht
ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der äußere der konzentrisch angeordneten Rohr-Piezoaktua
toren längbar ausgebildet und an seiner freien Stirnseite
an das feste Auflager angeschlossen, während der innere
Rohr-Piezoaktuator biegbar ist und an der freien Stirnseite
mit dem beweglichen Transportlager verbunden ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung bildet das
feste Auflager eine umlaufende, vorzugsweise kreisring
förmige Ablagefläche für das Objekt, wobei in einer
mittigen, durchgehenden Öffnung des festen Auflagers das
eine geschlossene Transportfläche bildende Transportlager
angeordnet ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Lage
fixierung des Objekts während der Positionierung durch Wahl
hoher Normalkräfte, insbesondere mit Hilfe auf das Objekt
wirkender magnetischer Kräfte, vorgenommen. Vorzugsweise
ist hierzu in die Transportfläche des beweglichen Trans
portlagers ein Permanentmagnet eingelassen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das feste Auf
lager in der Öffnung einer Grundplatte befestigt, wobei der
Grundplatte vorzugsweise drei oder mehrere aus den Rohr-
Piezoaktuatoren und den Objekt-Lagern gebildete Antriebs
einheiten zugeordnet sind. In diesem Fall kann der Magnet
zur Ausübung der Normalkräfte auf eine auf den festen
Auflagern liegende, das Objekt tragende Platte auch in die
Grundplatte eingelassen und mehreren erfindungsgemäßen
Antriebseinheiten zugeordnet sein. Bei entsprechend der
Umfangsform des zu bewegenden Objekts angeordneten
Antriebseinheiten können mit drei Antriebseinheiten
sphärisch geformte Objekte in eine beliebige Drehbewegung
versetzt werden oder kreiszylindrische Objekte mit vier
Antriebseinheiten gedreht und in Längsrichtung verschoben
werden.
Gemäß einem weiteren wichtigen Erfindungsmerkmal kann eine
erfindungsgemäße Antriebseinheit als Ganzes auf der Basis
des Trägheitsprinzips in einer dritten Raumdimension
piezoelektrisch angetrieben werden, indem die beiden Rohr-
Piezoaktuatoren durch eine als träge Masse ausgebildete
Ringscheibe oder einen ähnlichen Körper verbunden sind und
die Antriebseinheit von einem an dem festen Auflager
befestigten Gleitrohr umgeben ist, das an seiner Außen
umfangsfläche auf Gleitlagern geführt ist. Bei schneller
Beschleunigung der trägen Masse durch den längbaren Rohr-
Piezoaktuator wird dabei das Gleitrohr und damit die
gesamte Antriebseinheit durch einen Impuls in der entgegen
gesetzten Richtung in der dritten Raumdimension verschoben.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen sowie
den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungs
gemäßen Antriebseinheit für eine Feinpositionier
vorrichtung;
Fig. 2a-d eine Antriebseinheit nach Fig. 1 in verschiede
nen, den Bewegungsablauf ihrer beweglichen Ele
mente wiedergebenden Stellungen;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Feinpositio
niervorrichtung unter Verwendung von drei
Antriebseinheiten;
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der Feinpositionier
vorrichtung nach Fig. 3;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Feinpositio
niervorrichtung unter Verwendung einer in zwei
Raumdimensionen bewegbaren Antriebseinheit,
die zusätzlich in einer dritten Dimension bewegt
werden kann;
Fig. 6 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 5, und
Fig. 7 eine Schnittansicht der piezoaktiv dreidimensio
nal bewegbaren Positioniervorrichtung längs der
Linie AA in Fig. 6.
Gemäß Fig. 1 ist eine Antriebseinheit 1 aus einem festen
Auflager 2 mit einer mittigen Öffnung 3 und einem beweg
lichen Transportlager 4, das im Bereich der Öffnung 3 mit
Spiel angeordnet und in bestimmtem Umfang sowohl horizontal
als auch vertikal bewegbar ist, gebildet. Die Bewegungen
des Transportlagers 4 werden durch zwei konzentrisch
angeordnete Rohr-Piezoaktuatoren 5 und 6 bewirkt. Der
innere Rohr-Piezoaktuator 5 ist an einem Ende fest mit dem
beweglichen Transportlager 4 verbunden, während der äußere
Rohr-Piezoaktuator 6 an dem festen Auflager 2 angebracht
ist. An ihrer freien, von den Lagern 2 und 4 abgewandten
Stirnseite sind die Rohr-Piezoaktuatoren 5 und 6 an einer
Ringscheibe 7 befestigt und damit über diese miteinander
verbunden.
Die beiden Rohr-Piezoaktuatoren 5, 6 bestehen jeweils aus
einem Rohrstück aus piezoelektrischem Material mit einer
auf den Außen- und Innenflächen angebrachten metallischen
Beschichtung. Derartige Rohr-Piezoaktuatoren gehören zum
Stand der Technik, so daß auf eine detaillierte Beschrei
bung verzichtet werden kann. Durch Anlegen einer X-, Y- oder
Z-Spannung können die Rohr-Piezoaktuatoren 5, 6 eine
Bewegung in der Längsrichtung (Vertikalbewegung, Längung
bzw. Kürzung) oder durch Verbiegen in der X- oder Y-
Richtung eine Horizontalbewegung bewirken.
In den Fig. 2a bis 2d ist das Funktionsprinzip der
erfindungsgemäßen Feinpositionierung eines auf der festen
Ablagefläche 2a des festen Auflagers 2 befindlichen Objekts
(nicht dargestellt) beispielhaft wiedergegeben. Die
Bewegung des Objekts erfolgt durch das Transportlager 4,
das mit seiner Transportfläche 4a aus einer unteren, am -
in der Zeichnung - linken Rand der Öffnung 3 liegenden
Stellung (Fig. 2b) zunächst in eine obere Position angehoben
wird (Fig. 2c), in der die Transportfläche 4a oberhalb der
Ablagefläche 2a des festen Auflagers 2 liegt. Das Anheben
des beweglichen Transportlagers 4 erfolgt durch Verkürzen
des äußeren (längbaren) Rohr-Piezoaktuators 6, wobei der
über die Ringscheibe 7 mit dem äußeren Rohr-Piezoaktuator 6
verbundene innere Rohr-Piezoaktuator 5 mit seinem
Transportlager 4 nach oben verschoben wird. Danach ist das
zu bewegende Objekt mit der Ablagefläche 2a nicht mehr in
Kontakt. Anschließend wird der innere Rohr-Piezoaktuator 5
in entgegengesetzter Richtung (in der Zeichnung nach rechts)
verbogen und dabei das Transportlager 4 mit dem auf seiner
Transportfläche 4a liegenden Objekt zum gegenüberliegenden
(rechten) Rand der Öffnung 3 bewegt (Fig. 2d). Bei der
danach bewirkten Längung des äußeren (längbaren) Rohr-
Piezoaktuators 6 bewegt sich der innere (biegbare) Rohr-
Piezoaktuator 5 samt seinem Transportlager 4 soweit nach
unten, daß die Objekt-Transportfläche 4a unterhalb der
Ablagefläche 2a, auf der nun das zu bewegende Objekt
zwischenzeitlich abgelegt ist, ruht (Fig. 2a). In dem
nachfolgenden Schritt wird der innere (verbiegbare) Rohr-
Piezoaktuator 5 nach links verbogen und dabei das
Transportlager 4 zum linken Rand der Öffnung 3 des äußeren
festen Auflagers 2, das heißt in die Position gemäß Fig. 2b,
bewegt. Das bewegliche Transportlager 4 führt somit im
Bereich der Öffnung 3 des festen Auflagers 2 eine im
wesentlichen der Form eines Rechtecks entsprechende
Bewegung aus, bei der sich die Transportfläche 4a einmal
oberhalb und einmal unterhalb der festen Ablagefläche 2a
hin- bzw. herbewegt und das zu positionierende Objekt in
der oberen Position weiterbewegt und in der unteren
Stellung auf dem festen Auflager 2 ruht.
Die Erfindung ist nicht auf die anhand der Fig. 1 und 2
beispielhaft beschriebene Ausführungsform beschränkt. So
kann die rechteckartige Bewegung des beweglichen Transport
lagers 4 auch allein durch die Biegung und Längung bzw.
Verkürzung des inneren Rohr-Piezoaktuators 5 bewirkt wer
den, während der äußere Rohr-Piezoaktuator unverändert
bleibt oder durch ein starres Material ersetzt wird.
Schließlich ist es auch denkbar, das das innere Lager starr
angeordnet ist und das äußere Lager durch einen in der
Länge veränderbaren inneren Rohr-Piezoaktuator und einen
verbiegbaren äußeren Rohr-Piezoaktuator oder auch nur durch
den äußeren Rohr-Piezoaktuator, wenn dieser längenveränder
lich und gleichzeitig verbiegbar ist, eine rechteckförmige
Bewegung ausführt.
Bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform
einer Feinpositioniervorrichtung erfolgt die Positionierung
einer Platte (nicht dargestellt) mit Hilfe von drei anhand
der Fig. 1 und 2 zuvor beschriebenen Antriebseinheiten
1. In einer Grundplatte 8 sind in Bohrungen 9 die festen
Auflager 2 angebracht, in deren mittiger Öffnung 3 die
beweglichen Transportlager 4 erkennbar sind. Unterhalb der
Grundplatte 8 ist der äußere Rohr-Piezoaktuator 6 mit der
Ringscheibe 7 zu sehen. Durch eine synchrone, jeweils
gleichgerichtete Bewegung der inneren und äußeren Rohr-
Piezoaktuatoren 5, 6 kann das auf dem oberen Rand (Objekt-
Ablagefläche 2a) des Auflagers 2 ruhende Objekt in kleinen
aufeinanderfolgenden Bewegungsschritten an der gewünschten
Stelle positioniert werden. Zur Stabilisierung der Lage des
Objektes ist in der Grundplatte 8 ein Magnet 10 angeordnet.
Eine derartige magnetische Lagefixierung kann kann aber
auch mit in der Transportfläche 4a des Transportlagers 4
vorgesehenen Magneten oder durch anderweitig wirksame
Normalkräfte realisiert werden.
Zur Positionierung des Objekts im nm-Bereich muß dessen
Oberfläche im Bereich benachbarter fester und beweglicher
Lager möglichst plan sein, um das Objekt beim Anheben und
Verstellen richtig zu erfassen. Wegen gegebenenfalls
vorhandener Unebenheiten des Objekts sollten die Lager auch
möglichst dicht nebeneinander liegen.
Bei der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Vorrichtung zur
Positionierung mit drei Freiheitsgraden ist eine der zuvor
beschriebenen Vorrichtung ähnliche, mit zwei Freiheits
graden bewegliche Antriebseinheit 1' von einem Gleitrohr 11
umgeben, das an einer Stirnseite mit dem festen Auflager 2'
verbunden ist. Das Gleitrohr 8 ist auf feststehenden
Gleitlagern 12 abgestützt. In dieser Ausführungsvariante
bildet das feste, mit dem äußeren Rohr-Piezoaktuator 6
verbundene Auflager 2' drei Lagersegmente 2a', die zwischen
sich einen Zwischenraum 2b frei lassen, aber einstückig
miteinander verbunden sind. Das bewegliche, an dem inneren
Rohr-Piezoaktuator 5 befestigte Transportlager 4' besteht
aus drei einstückig miteinander verbundenen Lagersegmenten
4a', die sich jeweils in dem Zwischenraum 2b des Auflagers
2' befinden. In dem Transportlager 4' ist mittig ein Magnet
10' angeordnet. Die beiden Rohr-Piezoaktuatoren 5 und 6
sind an der den Lagern 2', 4' gegenüberliegenden Seite über
eine Ringscheibe 7' verbunden, die über eine große Masse
verfügt. Die Bewegung des zu positionierenden Objekts mit
der Antriebseinheit 1' in horizontaler Richtung erfolgt in
der anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen Weise. Darüber
hinaus kann das Objekt auf der Grundlage der Feinpositio
nierung nach dem Trägheitsprinzip auch in der dritten
Raumdimension bewegt werden, indem bei einer Längung des
äußeren Rohr-Piezoaktuators 6 die durch die Ringscheibe 7'
geschaffene träge Masse schnell beschleunigt wird und durch
den aufgrund der Trägheit auf die gesamte Vorrichtung aus
geübten Gegenimpuls das Gleitrohr 11 auf dem Gleitlager 12
verschoben und mit diesem die Antriebseinheit 1'
einschließlich dem zu positionierenden Objekt in der
dritten Raumdimension verstellt wird.
1
,
1
' Antriebseinheit
2
,
2
' festes Auflager
2
a feste Ablagefläche
2
a' feste Lagersegmente von
2
'
2
b Zwischenraum (zwischen
2
a')
3
mittige Öffnung
4
,
4
' bewegliches Transportlager
4
a Transportfläche
4
a' Lagersegmente von
4
'
5
innerer Rohr-Piezoaktuator (biegbar)
6
äußerer Rohr-Piezoaktuator (längenveränderlich)
7
Ringscheibe
7
' Ringscheibe mit großer Masse
8
Grundplatte
9
Bohrung
10
,
10
' Magnet
11
Gleitrohr
12
Gleitlager
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Positionierung eines Objekts im nm-
Bereich unter Verwendung von Piezoaktuatoren, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein das zu positionie
rende Objekt bewegendes, piezoaktiv angetriebenes Trans
portlager (4, 4') in unmittelbarer Nähe eines im wesent
lichen in der gleichen Ebene liegenden, das zu positio
nierende Objekt auf seiner Ablagefläche (2a) haltenden
festen Auflagers (4, 4') angeordnet ist und zur
schrittweisen Bewegung des Objekts mit seiner Transport
fläche (4a) abwechselnd oberhalb und unterhalb der
Ablagefläche (2a) des festen Auflagers (2, 2') zyklisch
hin- und herbewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein längbarer und ein biegbarer Rohr-Piezoaktuator
(5, 6) konzentrisch angeordnet und an einem Ende fest
miteinander verbunden sind und zur Bildung einer in zwei
Raumdimensionen bewegbaren Antriebseinheit (1, 1') am
gegenüberliegenden Ende der biegbare Rohr-Piezoaktuator
(5) mit dem beweglichen Transportlager (4, 4')
und der längbare Rohr-Piezoaktuator (6, 6') mit dem
festen Auflager (2, 2') verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die zur Verbindung der beiden Rohr-Piezoaktuatoren (5,
6) an dem der Lagerseite gegenüberliegenden Ende eine
Kreisscheibe oder Ringscheibe (7) angebracht ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der äußere Rohr-Piezoaktuator (6)
längbar und an der freien Stirnseite mit dem festen
Auflager (2, 2') verbunden ist und der innere Rohr-
Piezoaktuator (5) biegbar und an der freien Stirnseite
mit dem beweglichen Transportlager (4, 4') verbunden
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das feste Auflager (2)
eine mittige Öffnung (3) mit einer umlaufenden
Ablagefläche (2a) bildet, wobei im Bereich der freien
Öffnung (3) das eine geschlossene Transportfläche
(4a) bildende Transportlager (4) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die feste Ablagefläche (2a) kreisringförmig und
die Transportfläche (4a) kreisförmig ausgeführt
ist, wobei die Öffnung (3) des festen Auflagers
(2) und das bewegliche Transportlager (4)
zylindrisch ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das feste Auflager (2')
einstückig aus im Abstand kreisförmig angeordneten
Lagersegmenten (2a') mit zwischen diesen vorgesehenen
Zwischenräumen (2b) gebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche
Transportlager (4') einstückig aus jeweils in den
Zwischenraum (2b) ragenden Lagersegmenten (4a') ge
bildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Form der Ablagefläche(n) und der
Transportfläche(n) der Oberflächenform des zu
positionierenden Objekts entspricht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in den mittigen Bereich der Ober
fläche des Transportlagers (4, 4') ein Magnet
(10) eingelassen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens drei jeweils aus
konzentrisch angeordneten Rohr-Piezoaktuatoren (5, 6),
der Ringscheibe (7) sowie dem Auflager (2) und
dem Transportlager (4) gebildete Antriebseinheiten (1)
an ihren festen Auflagern in einer Grundplatte (8)
arretiert sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebseinheiten (1) im Abstand um einen in
die Grundplatte (8) eingelassenen Magneten (10') herum
angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Drehbewegung
eines zu positionierenden kugelförmigen oder
kreiszylindrischen Objekts die Ablageflächen und
Transportflächen der festen Auflager (2, 2') und der
beweglichen Transportlager (4, 4') entsprechend der
jeweiligen Kugel- oder Zylinderwölbung des Objekts
flächengleich geformt und auf das Objekt ausgerichtet
sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (1, 1') zur
Positionierung des Objekts in einer dritten
Raumdimension mit Mitteln zur piezoaktiven Bewegung der
Antriebseinheit auf der Basis des Trägheitsprinzips
ausgerüstet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die beide Rohr-Piezoaktuatoren (5, 6) verbindende
Ringscheibe (7') als träge Masse ausgebildet ist und
der äußere Rohr-Piezoaktuator (6) von einem mit dem
festen Objekt-Auflager (2, 2') verbundenen Gleitrohr
(11) umgeben ist, das am Umfang auf Gleitlagern (12)
geführt ist, wobei die träge Masse durch den längbaren
Rohr-Piezoaktuator (6) schnell beschleunigbar und die
Antriebseinheit durch den Gegenimpuls auf den
Gleitlagern (12) gleitend bewegbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich
net, daß der äußere Rohr-Piezoaktuator biegbar und das
äußere Lager bewegbar ist, während der innere Rohr-
Piezoaktuator längbar und das an seiner freien
Stirnseite angebrachte Lager fest ist.
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