DE19934605A1 - Device, such as a rotating table, for rotational positioning of components has coarse and fine adjusters, of compact design, to enable a component to be moved quickly and accurately into position - Google Patents

Device, such as a rotating table, for rotational positioning of components has coarse and fine adjusters, of compact design, to enable a component to be moved quickly and accurately into position

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DE19934605A1 DE1999134605 DE19934605A DE19934605A1 DE 19934605 A1 DE19934605 A1 DE 19934605A1 DE 1999134605 DE1999134605 DE 1999134605 DE 19934605 A DE19934605 A DE 19934605A DE 19934605 A1 DE19934605 A1 DE 19934605A1
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Abstract

Rotational positioning arrangement combines coarse and fine positioning devices. The coarse positioning assembly has an electrical drive (2) and a worm gear (8). The fine positioning device (3) has a linear drive such as a piezo-actuator. The coarse positioner moves quickly over a large angle and the fine adjustor is then used for a high resolution final positioning.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur rotatorischen Positionierung, bestehend aus einer Grobpositionierein­ richtung und einer Feinpositioniereinrichtung, die auf ein drehbares Glied einwirken, um eine bestimmte Dreh­ position genau anzufahren.The invention relates to an arrangement for rotary Positioning, consisting of a rough positioning direction and a fine positioning device based on a rotatable link acting on a certain rotation to approach position exactly.

Von der Firma Karl Süss wird mit der Bezeichnung "MA 150 RH" (Production Mask Aliner) ein Gerät zur Grob- und Feinpositionierung eines Drehtischs, auf dem ein Wafer festgehalten ist, angeboten. Diese bekannte Anordnung zur rotatorischen Positionierung verwendet für die Vor-(Grob) und Feinpositionierung zwei getrennte Positionierein­ richtungen. Die Feinpositionierung erfolgt mit einem normalen Servoantrieb, während die Grobpositionierung lediglich eine Vorjustage, um ein Ziel zu finden, quasi als Indexierung bildet. Durch Einsatz eines großen Hebelarms erreicht die bekannte Anordnung hohe rotatorische Genauigkeiten, hat jedoch dadurch den Nachteil, dass sie recht groß ist.The company "Karl MASS" offers the device "MA 150 RH" (Production Mask Aliner) for the rough and fine positioning of a turntable on which a wafer is held. This known arrangement for rotary positioning uses two separate positioning devices for the preliminary (rough) and fine positioning. The fine positioning is done with a normal servo drive, while the rough positioning is only a pre-adjustment to find a target, as an indexing. By using a large lever arm, the known arrangement achieves high rotational accuracies, but has the disadvantage that it is quite large.

Andere am Markt verfügbare motorische Präzisionsdreh­ tische, die einen Verfahrweg von mindestens 360° haben, wie z. B. Drehtische mit direkt angeflanschtem Rotations­ antrieb, bei dem die Antriebsachse parallel und mit der Drehachse fluchtend liegt, einem über ein Zahnrad direkt gekoppelten Rotationsantrieb, bei dem die Antriebsachse parallel zur Drehachse liegt und einem über Zahnriemen gekoppelten Rotationsantrieb, bei dem die Antriebsachse parallel zur Drehachse liegt, einem über Schnecken­ getriebe gekoppelten Rotationsantrieb, bei dem die Antriebsachse senkrecht zur Drehachse steht und einem über eine Zahnstange gekoppelten Linearantrieb, bei dem die Verfahrrichtung senkrecht zur Drehachse steht, erreichen im allgemeinen Auflösungen in der Größenordnung von 10 Winkelsekunden. Dazu werden in der Regel die erwähnten Schneckengetriebe verwendet, bei denen die erreichbare Auflösung abhängig vom Durchmesser des verwendeten Schneckenrads ist.Other precision motorized turning available on the market tables that have a travel path of at least 360 °, such as B. Turntables with directly flanged rotation drive in which the drive axis is parallel and with the  The axis of rotation is aligned, directly via a gear coupled rotary drive, in which the drive axis is parallel to the axis of rotation and one over toothed belt coupled rotary drive, in which the drive axis is parallel to the axis of rotation, one above snails gear coupled rotary drive, in which the Drive axis is perpendicular to the axis of rotation and one Linear drive coupled via a rack, in which the direction of travel is perpendicular to the axis of rotation, generally achieve resolutions of the order of magnitude of 10 arc seconds. As a rule, the mentioned worm gear used, in which the achievable resolution depending on the diameter of the worm wheel used.

Die Zunahme der Positioniergenauigkeit ist nicht propor­ tional zur Vergrößerung des Schneckenraddurchmessers, da mit zunehmenden Raddurchmesser auch eine präzisere Fertigung möglich ist. Dies bedeutet, dass kleine Dreh­ tische, d. h. Tische kleiner Bauform, verhältnismäßig geringe Auflösungen erzielen.The increase in positioning accuracy is not proportional tional to increase the worm wheel diameter, because with increasing wheel diameter also a more precise one Manufacturing is possible. This means that little twist tables, d. H. Tables of small design, proportionate achieve low resolutions.

Hohe Auflösungen sind möglich, wenn der feine Verstell­ bereich auf wenige Grad beschränkt wird. Man erreicht eine feine Verstellbewegung z. B. dadurch, dass eine manuelle oder motorische Mikrometerschraube mit kleinem linearem Verstellweg auf einen langen Hebelarm einwirkt. Auch hier nimmt bei Verlängerung des Hebels die Auflösung zu. High resolutions are possible if the fine adjustment range is limited to a few degrees. You get there a fine adjustment movement z. B. in that a manual or motorized micrometer screw with small linear adjustment path acts on a long lever arm. Here, too, the resolution increases when the lever is extended to.  

Über einen Verstellbereich von wenigen Grad lassen sich so Auflösungen im Winkelsekundenbereich realisieren.Can be adjusted over an adjustment range of a few degrees so implement resolutions in the angular second range.

Hoch auflösende einstufige Drehverstelleinheiten, d. h. Verstelleinheiten, die für die Erzielung eines großen Verstellbereichs und einer hohen Auflösung denselben Antrieb verwenden, haben in der Regel den Nachteil, dass sie nur geringe Verstellgeschwindigkeiten zulassen. Die Auflösung reduziert sich, wenn hohe Verstellgeschwindig­ keiten gefordert sind. Es müssen daher Kompromisse bezüglich Verdrehgeschwindigkeit und Auflösung geschlos­ sen werden. Eine hohe Auflösung und Positioniergenauig­ keit über den gesamten Verstellbereich ist allerdings nicht zwingend erforderlich, da in den meisten Fällen große Verdrehbewegungen mit hoher Geschwindigkeit und geringerer Auflösung gefahren werden können. Die hohe Auflösung und Genauigkeit ist nur im Feinpositionier­ bereich nötig.High-resolution single-stage swivel units, d. H. Adjustment units that are used to achieve a large Adjustment range and a high resolution the same Using the drive usually have the disadvantage that they only allow low adjustment speeds. The Resolution is reduced if the adjustment speed is high are required. So compromises have to be made closed regarding rotation speed and resolution will be. High resolution and precise positioning is over the entire adjustment range not mandatory as in most cases large twisting movements at high speed and lower resolution can be driven. The height Resolution and accuracy is only in fine positioning area needed.

Darüber hinaus können Verstellbewegungen im Winkel­ sekundenbereich bisher nur von relativ großen Verstell­ einheiten realisiert werden, wie dies bei der oben erwähnten bekannten Positionieranordnung der Firma Karl Süss der Fall ist.In addition, angular adjustment movements so far only a relatively large adjustment range units can be realized, as in the above mentioned known positioning arrangement from Karl Sweet is the case.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungObject and advantages of the invention

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Anordnung zur rotatorischen Positionierung so zu ermöglichen, dass sie trotz großem Verstellbereich und hoher Verfahrgeschwindigkeit sehr genau positionieren und dabei klein und kompakt gebaut werden kann.It is therefore an object of the invention, a generic Arrangement for rotary positioning so too allow that despite a large adjustment range and  position the high travel speed very precisely and can be built small and compact.

Die obige Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.The above task is solved according to the requirements.

Die Erfindung verwendet das Prinzip eines zweistufigen Antriebs zur Erzeugung einer schnellen und zugleich hoch auflösenden Drehbewegung.The invention uses the principle of a two-stage Drive to generate a fast and high at the same time dissolving rotary motion.

Dazu wird ein relativ einfaches, ungenaues Verstellsystem mit großem Verdrehbereich und hoher Verstellgeschwindig­ keit mit einem zweiten, hochgenauen Verstellsystem mit kleinem Verdrehbereich, aber sehr hoher Auflösung und Positioniergenauigkeit kombiniert. D. h. die beiden Ver­ stellsysteme werden so integriert, dass die Positionier­ anordnung klein und kompakt ausfällt.To do this, a relatively simple, inaccurate adjustment system with a large range of rotation and high adjustment speed with a second, highly precise adjustment system small range of rotation, but very high resolution and Positioning accuracy combined. That is, the two ver positioning systems are integrated so that the positioning arrangement is small and compact.

Um eine Drehposition einzustellen, fährt zunächst die Grobpositioniereinrichtung die Position innerhalb des gesamten Verdrehbereichs (z. B. größer als 360°) grob an. Die Bewegung zur exakten Position übernimmt dann die Feinpositioniereinrichtung. Diese kann einen kleinen Verdrehbereich von nur wenigen Winkelgrad oder nur Bruchteilen eines Winkelgrads besitzen. Mit einer derart aufgebauten Positionieranordnung können sowohl große Verstellbewegungen mit hoher Geschwindigkeit als auch sehr genaue Positionen erreicht werden (in der Größenordnung von Bruchteilen von Winkelsekunden). To set a rotational position, the first moves Rough positioning the position within the the entire range of rotation (e.g. greater than 360 °). The movement to the exact position then takes over Fine positioning device. This can be a small one Twist range of just a few degrees or only Have fractions of an angular degree. With such a built positioning arrangement can both large Adjustment movements at high speed as well very precise positions can be reached (in the Order of fractions of angular seconds).  

Günstig ist es, den präzisen Drehantrieb für die Feinpositionierung mit Hilfe eines Linearantriebs zu realisieren. Dieser wird vom Drehantrieb der ersten Stufe mitbewegt. Er lenkt, vorzugsweise tangential, einen in der ersten Antriebsstufe drehbar gelagerten Zylinder an. Bei einer linearen Verstellung des Linearantriebs wird der Zylinder relativ zur ersten Stufe verdreht.It is favorable to use the precise rotary drive for the Fine positioning with the help of a linear drive realize. This is from the first stage rotary drive moved along. It steers one, preferably tangentially the first drive stage rotatably mounted cylinder. With a linear adjustment of the linear drive the cylinder rotates relative to the first stage.

Eine kompakte Bauform wird bei der erfindungsgemäßen zweistufigen Positionieranordnung durch Miniaturlinear­ antriebe erreicht. Beispiele dafür sind Piezostapelan­ triebe und Piezofriktionsantriebe.A compact design is in the inventive two-stage positioning arrangement through miniature linear drives reached. Examples of this are piezostacks drives and piezo friction drives.

Durch die Integration einer relativ ungenauen Dreh­ verstelleinheit mit großem Verstellbereich für die Grob­ positioniereinrichtung mit einer sehr hoch auflösenden Drehverstelleinheit mit sehr kleinem Verdrehbereich (z. B. Miniaturantrieb) für die Feinpositioniereinrichtung kann die erfindungsgemäße Positionieranordnung sehr klein, leicht und kompakt realisiert werden.By integrating a relatively imprecise rotation adjustment unit with large adjustment range for the coarse positioning device with a very high resolution Rotary adjustment unit with a very small range of rotation (e.g. B. miniature drive) for the fine positioning can the positioning arrangement according to the invention very small, light and compact.

Somit stellen sich die Vorteile der Erfindung zusammengefasst wie folgt dar:
The advantages of the invention can thus be summarized as follows:

  • 1. Die Erfindung verwendet eine Kombination von zwei integrierten Drehantrieben, ein Drehantrieb für eine Grobpositioniereinrichtung für eine eher ungenaue und schnelle Drehbewegung und einen zweiten präzisen und hoch auflösenden und damit langsamen Drehantrieb für die Feinpositioniereinrichtung über einen kleinen Verstell­ bereich von z. B. einem Bruchteil eines Winkelgrads.1. The invention uses a combination of two integrated rotary drives, one rotary drive for one Coarse positioning device for a rather imprecise and fast rotating movement and a second precise and high dissolving and therefore slow rotary drive for the  Fine positioning device via a small adjustment range of z. B. a fraction of an angular degree.
  • 2. Für die Grob- und die Feinpositioniereinrichtung können zwei Einzelsysteme von jeweils geringer Komplexi­ tät eingesetzt werden.2. For the coarse and fine positioning device can two individual systems, each with low complexi be used.
  • 3. Durch die Verwendung von zwei differierenden Antriebsprinzipien kann das ideale Antriebssystem für die jeweilige Aufgabe gewählt werden, z. B. ein schnelles von einem elektrischen rotatorischen Antrieb angetriebenes Schneckenrad- oder Zahnriemengetriebe zur Grobpositio­ nierung und ein Piezostapelantrieb oder ein Piezofrik­ tionsantrieb mit kleinem Verstellbereich aber großer Auflösung zur Feinpositionierung.3. By using two differentials Drive principles can be the ideal drive system for the respective task can be selected, e.g. B. a quick of an electric rotary drive Worm gear or toothed belt gear for rough positioning and a piezo stack drive or a piezofrik tion drive with a small adjustment range but a large one Resolution for fine positioning.
  • 4. Durch die Verwendung von Miniaturantrieben (Linear­ antrieb oder Drehantrieb) kann eine minimale Baugröße erzielt werden.4. By using miniature drives (linear drive or rotary drive) can be a minimal size be achieved.

Die obigen und weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Anordnung zur rotatorischen Positio­ nierung werden in der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels noch deutlicher, wenn Bezug auf die beiliegende Figur genommen wird.The above and other advantageous features of Arrangement according to the invention for the rotary position nation are described in the description below Embodiment even clearer when referring to the enclosed figure is taken.

Fig. 1A zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Positionieranordnung, und Fig. 1B zeigt schematisch einen Teilschnitt durch die Positio­ nieranordnung der Fig. 1A längs der Schnittebene B-B. Fig. 1A shows schematically an embodiment of a positioning arrangement according to the invention, and Fig. 1B shows schematically a partial section through the positioning arrangement of Fig. 1A along the section plane BB.

AusführungsbeispielEmbodiment

Das in Fig. 1A und allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur rotatorischen Positionierung weist eine Grobpositioniereinrichtung auf, die schematisch durch einen Schrittmotor 2, ein Schneckenrad 8 sowie ein am Schneckenrad 8 kämmendes Ritzel 9 angedeutet ist. Das vom Schneckenrad 8 angetriebene Ritzel 9 sitzt z. B. an der äußeren Peripherie einer durch ein Drehlager 7 zentral und horizontal drehbar gelagerten Scheibe 4, welche eine erste Antriebsstufe bildet.The exemplary embodiment of an arrangement for rotary positioning according to the invention, designated in FIG. 1A and generally with the reference number 1 , has a rough positioning device, which is indicated schematically by a stepping motor 2 , a worm wheel 8 and a pinion 9 meshing on the worm wheel 8 . The pinion 9 driven by the worm wheel 8 sits z. B. on the outer periphery of a centrally and horizontally rotatably mounted disc 4 by a pivot bearing 7 , which forms a first drive stage.

Auf dieser, durch die Grobpositioniereinheit rotatorisch, z. B. über mehr als 90°C oder mehr als 360° mit einer Auflösung von z. B. 0,0048°, verdrehbaren Scheibe 4 ist ein relativ zu dieser Scheibe 4 verdrehbarer Zylinder 5 gelagert, der das von der zweiten Antriebsstufe rotato­ risch zu positionierende Glied bildet. Der Zylinder 5 ist mit der Scheibe 4 durch die Grobpositioniereinrichtung verdrehbar.On this, by the coarse positioning unit, e.g. B. over more than 90 ° C or more than 360 ° with a resolution of z. B. 0.0048 °, rotatable disc 4 is a relative to this disc 4 rotatable cylinder 5 which forms the rotatably to be positioned by the second drive stage link. The cylinder 5 can be rotated with the disk 4 by the rough positioning device.

Am oberen Rand des Zylinders 5 ist ein Drehtisch 10 befestigt, auf dem z. B. ein (nicht gezeigter) Wafer lösbar in einer bestimmten Position fixierbar ist. An der Peripherie der drehbaren Scheibe 4 ist ein Piezostapel­ aktor 3 fixiert, der gemäß der Teilschnittdarstellung in Fig. 1B zur Feinpositionierung tangential an einer mit dem Zylinder 5 fest verbundenrn Nase 13 angreift. At the top of the cylinder 5 , a turntable 10 is attached, on the z. B. a (not shown) wafer is releasably fixable in a certain position. On the periphery of the rotatable disk 4 , a piezo stack actuator 3 is fixed, which, according to the partial sectional view in FIG. 1B, tangentially engages a nose 13 fixedly connected to the cylinder 5 for fine positioning.

Mit einem solchen Piezostapelaktor läßt sich eine Feinpositionierung des Zylinders 5 z. B. über einen Drehbereich von 0,15° mit einer Auflösung von 0,00015° erreichen.With such a piezo stack actuator, a fine positioning of the cylinder 5 z. B. over a range of 0.15 ° with a resolution of 0.00015 °.

Während die Art der Lagerung des Zylinders 5 auf der drehbaren Scheibe 4 nicht im Detail dargestellt ist, kann eine Einrichtung 6 vorgesehen sein, die den inneren Zylinder 5 während des Grobpositioniervorgangs in einer Bezugsposition oder Nulllage relativ zu der drehbaren Scheibe 4 hält. Eine solche Einrichtung 6 kann z. B. magnetisch oder mit Federkraft wirken. Ferner kann die Einrichtung 6 eine aktiv betätigbare Bremseinrichtung sein, die sich durch ein entsprechendes, von einer Steuereinheit ausgesendetes Befehlssignal z. B. in beliebiger Position relativ zur Scheibe 4 feststellen oder lösen läßt.While the type of mounting of the cylinder 5 on the rotatable disk 4 is not shown in detail, a device 6 can be provided which holds the inner cylinder 5 in a reference position or zero position relative to the rotatable disk 4 during the rough positioning process. Such a device 6 can, for. B. act magnetically or with spring force. Furthermore, the device 6 can be an actively actuated braking device, which can be identified by a corresponding command signal sent by a control unit, e.g. B. can be determined or released in any position relative to the disc 4 .

In Fig. 1A ist weiterhin eine zur Ansteuerung des Motors 2 sowie des Piezostapelaktors 3 dienende nicht direkt zur Erfindung zählende Steuereinheit 12 dargestellt, welche Grobpositioniersignale an den Motor 2 der Grobpositio­ niereinrichtung und Feinpositioniersignale an den Piezo­ stapelaktor der Feinpositioniereinrichtung entsprechend eines von einer Bedienperson eingegebenen Befehlsignals sendet. Die Steuereinheit 12 kann ferner mit einem, ebenfalls nicht zur Erfindung zählenden Positionsfühler 11 in Verbindung stehen, um die rotatorische Istposition des Drehtischs 10 zu erfassen. In Fig. 1A is a serving for controlling the motor 2 and the Piezostapelaktors 3 not directly belonging to the invention control unit 12 is further shown, niereinrichtung which Grobpositioniersignale to the motor 2 of the Grobpositio and Feinpositioniersignale to the piezo stack actuator of the fine positioning device according to an input by an operator command signal sends. The control unit 12 can also be connected to a position sensor 11 , which is also not part of the invention, in order to detect the rotational actual position of the turntable 10 .

Mit den oben beschriebenen Merkmalen läßt sich eine sehr kompakte Anordnung zur rotatorischen Positionierung her­ stellen, die z. B. einen Durchmesser von annähernd 100 mm und eine Höhe von annähernd 50 mm hat. Der von dem Piezostapelaktor 3 bewegte innere Zylinder 5 kann z. B. als Hohlwelle mit ca. 20-40 mm Durchmesser realisiert werden.With the features described above, a very compact arrangement for rotary positioning can be made, the z. B. has a diameter of approximately 100 mm and a height of approximately 50 mm. The inner cylinder 5 moved by the piezo stack actuator 3 can e.g. B. can be realized as a hollow shaft with a diameter of about 20-40 mm.

Die in Fig. 1A und 1B dargestellte und oben beschriebene Anordnung zur rotatorischen Positionierung arbeitet so, dass, um eine genaue Drehlage einzustellen, die Grob­ positioniereinrichtung, d. h. mit dem Motor 2, dem Schneckenrad 8 und dem an der unteren Peripherie der Scheibe 4 ausgebildeten, im Schneckenrad 8 kämmenden Ritzel 9 die Position zunächst grob innerhalb des gesamten Verdrehbereichs, welcher z. B. über 360° beträgt, anfährt. Nach Erreichen der Grobposition über­ nimmt dann die Feinpositioniereinrichtung die exakte Einstellung der gewünschten Drehposition des Drehtischs 10, in dem der Zylinder 5 mittels des Piezostapelaktors 3 tangential verstellt wird.The arrangement for rotary positioning shown in FIGS. 1A and 1B and described above works in such a way that, in order to set an exact rotational position, the rough positioning device, ie with the motor 2 , the worm wheel 8 and that formed on the lower periphery of the disk 4 , in the worm wheel 8 meshing pinion 9 the position initially roughly within the entire range of rotation, which, for. B. is over 360 °, starts. After reaching the rough position, the fine positioning device then takes over the exact setting of the desired rotational position of the turntable 10 , in which the cylinder 5 is adjusted tangentially by means of the piezo stack actuator 3 .

Für die erfindungsgemäße Positionieranordnung ist wesent­ lich, dass der Zylinder 5 mit dem an ihm angreifenden Linearantrieb des Piezostapelaktors 3 mit der Scheibe 4 der Grobpositioniereinrichtung mitbewegt wird. Durch die so realisierte Integration einer zweistufigen Anordnung zur rotatorischen Positionierung sowie durch einen Miniaturlinearantrieb, wie z. B. den im Ausführungs­ beispiel beschriebenen Piezostapelaktor 3 oder statt dessen einen Piezofriktionsantrieb, läßt sich eine sehr kompakte Bauform der Positionieranordnung erreichen.For the positioning arrangement according to the invention, it is essential that the cylinder 5 with the linear drive of the piezo stack actuator 3 engaging it is moved with the disk 4 of the rough positioning device. The integration of a two-stage arrangement for rotary positioning and a miniature linear drive, such as B. the piezo stack actuator 3 described in the embodiment or a piezo friction drive instead, a very compact design of the positioning arrangement can be achieved.

Durch die Verwendung von zwei differierenden Antriebs­ systemen kann das jeweils ideale Antriebssystem für die jeweilige Aufgabe gewählt werden, wie z. B. eine schnelle, jedoch grob verstellende, Schrittschaltmotor- Schneckenradgetriebe-Kombination oder alternativ ein (nicht gezeigtes) Zahnriemengetriebe zur Grobpositionie­ rung und zur Feinpositionierung ein Piezostapelaktor oder alternativ ein Piezofriktionsantrieb mit kleinem Verdreh­ bereich aber großer Auflösung.By using two different drives systems can be the ideal drive system for the respective task can be selected, such as Legs fast, but roughly adjusting, stepper motor Worm gear combination or alternatively one Toothed belt gear (not shown) for rough positioning and a piezo stack actuator for fine positioning alternatively, a piezo friction drive with a small twist area but high resolution.

Den hier einschlägigen Fachleuten ist deutlich, dass das oben anhand der Fig. 1A und 1B beschriebene Ausführungs­ beispiel einer Anordnung zur rotatorischen Positionierung lediglich beispielhaft, schematisch und nicht beschrän­ kend zu verstehen ist. Statt dessen können im Rahmen der durch die beiliegenden Patentansprüche definierten Er­ findung verschiedenen Modifikationen vorgenommen werden.The relevant experts here are clear that the embodiment described above with reference to FIGS. 1A and 1B example of an arrangement for rotary positioning is to be understood only as an example, schematic and not restrictive. Instead, various modifications can be made within the scope of the invention defined by the appended claims.

In dem oben beschriebenen und in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das von der Feinpositionier­ einrichtung drehbar verstellbare Glied einen Hohlzylinder oder Hohlwelle. Statt einem Hohlzylinder oder einer Hohl­ welle kann auch ein anders geformtes Glied, wie z. B. ein Winkelhebel verwendet werden, so fern dieses von dem von der Grobpositioniereinrichtung verdrehten Glied mitbewegt wird, jedoch Spielraum für die Feinpositionierung relativ dazu hat. Statt den Drehtisch 10 in einer horizontalen Ebene zu drehen, kann dieser auch geneigt oder in der Vertikalen verdreht werden, wenn die gesamte Positionier­ anordnung entsprechend aufgebaut ist.In the embodiment described above and shown in the figure, the member rotatably adjustable by the fine positioning device forms a hollow cylinder or hollow shaft. Instead of a hollow cylinder or a hollow shaft, a differently shaped link, such as. B. an angle lever can be used, as far as this is moved by the rotated by the rough positioning member, but has room for fine positioning relative to it. Instead of rotating the turntable 10 in a horizontal plane, it can also be inclined or rotated vertically if the entire positioning arrangement is constructed accordingly.

Statt einen Piezoaktor für den zur Feinpositionierung dienenden Linearantrieb einzusetzen, kann auch ein anderer geeigneter Linearantrieb verwendet werden, obwohl der Piezoaktor hinsichtlich Genauigkeit, Robustheit und Preis die derzeit bevorzugte Lösung darstellt.Instead of a piezo actuator for fine positioning serving linear actuator can also be a other suitable linear actuator can be used, though the piezo actuator with regard to accuracy, robustness and Price is the currently preferred solution.

Claims (9)

1. Anordnung zur rotatorischen Positionierung, bestehend aus einer Grobpositioniereinrichtung und einer Feinpositioniereinrichtung, die auf ein zu positionieren­ des drehbares Glied einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste relativ ungenaue Grobpositionierein­ richtung (2, 8, 9) mit hoher Verstellgeschwindigkeit und großem Verdrehbereich zusammen mit einer zweiten hochgenauen Feinpositioniereinrichtung (3) mit kleinem Verdrehbereich aber sehr hoher Auflösung integriert ist, und die Grobpositioniereinrichtung und die Feinpositio­ niereinrichtung eine gemeinsame Lagerung (7) aufweisen.1. Arrangement for rotary positioning, consisting of a coarse positioning device and a fine positioning device, which act on a position of the rotatable member, characterized in that a first relatively inaccurate Grobpositionierein direction ( 2 , 8 , 9 ) with high adjustment speed and large rotation range together with a second high-precision fine positioning device ( 3 ) with a small range of rotation but very high resolution is integrated, and the rough positioning device and the fine positioning device have a common bearing ( 7 ). 2. Positionieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobpositioniereinrichtung (2, 8, 9) einen elektrischen rotatorischen Antrieb (2) und ein Schneckengetriebe (8) aufweist.2. Positioning arrangement according to claim 1, characterized in that the rough positioning device ( 2 , 8 , 9 ) has an electric rotary drive ( 2 ) and a worm gear ( 8 ). 3. Positionieranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinpositioniereinrichtung (3) einen Linearantrieb aufweist, der vom Drehantrieb der Grobpositioniereinrichtung mitbewegt wird.3. Positioning arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the fine positioning device ( 3 ) has a linear drive which is moved by the rotary drive of the rough positioning device. 4. Positionieranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb einen Piezostapel­ aktor aufweist. 4. Positioning arrangement according to claim 3, characterized characterized that the linear drive is a piezo stack has actuator.   5. Positionieranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb einen Piezofrik­ tionsaktor aufweist.5. Positioning arrangement according to claim 3, characterized characterized that the linear drive has a Piezofrik tion actuator. 6. Positionieranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb tangential einen in der Grobpositioniereinrichtung drehbar gelagerten Zylinder (5) so anlenkt, dass dieser relativ zu einem von der Grobpositioniereinrichtung verdrehten Glied (4) verdreht wird.6. Positioning arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the linear drive tangentially articulates a rotatably mounted cylinder ( 5 ) in the rough positioning device in such a way that it is rotated relative to a member ( 4 ) rotated by the rough positioning device. 7. Positionieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbereich der Grobpositioniereinrichtung größer als 90° und ihre Auflösung in der Größenordnung von 1/10000 des Drehbereichs liegt.7. Positioning arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the range of rotation of the Coarse positioning device larger than 90 ° and their Resolution on the order of 1/10000 of Range of rotation. 8. Positionieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbereich der Feinpositioniereinrichtung annähernd 0,15° umfasst und deren Auflösung in der Größenordnung 1/1000 dieses Drehbereichs liegt.8. positioning arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotational range of the fine positioning means comprises approximately 0.15 ° and their dissolution / 1000 this rotational range is in the order. 1 9. Positionieranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (6) vorgesehen sind, die die Feinpositioniereinrichtung während der Grobpositionierung in einer definierten rotatorischen Bezugsposition oder Null-Lage relativ zur Grobpositioniereinrichtung halten.9. Positioning arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that means ( 6 ) are provided which hold the fine positioning device during the rough positioning in a defined rotational reference position or zero position relative to the rough positioning device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062043B4 (en) * 2009-11-27 2015-09-03 Honda Motor Co., Ltd. Turning mechanism for a machine tool
CN110067832A (en) * 2019-05-05 2019-07-30 广东工业大学 A kind of piezoelectric ceramic actuator pre-tightening apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009051665A1 (en) * 2009-11-02 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Workpiece table for supporting workpiece, comprises driving device for driving workpiece table in rotational movement around drive shaft, so that workpiece is arranged in position

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4137533A1 (en) * 1990-11-16 1992-05-21 Nippon Thompson Co Ltd POSITIONING TABLE ARRANGEMENT

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4137533A1 (en) * 1990-11-16 1992-05-21 Nippon Thompson Co Ltd POSITIONING TABLE ARRANGEMENT

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Firmenkatalog Physik Instrumente Nanopositionie- rung Ausgabe KAT 115 NP/D (798.12 (1988), S.7.36f. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062043B4 (en) * 2009-11-27 2015-09-03 Honda Motor Co., Ltd. Turning mechanism for a machine tool
CN110067832A (en) * 2019-05-05 2019-07-30 广东工业大学 A kind of piezoelectric ceramic actuator pre-tightening apparatus
CN110067832B (en) * 2019-05-05 2022-04-19 广东工业大学 Pre-tightening device for piezoelectric ceramic driver

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