JP2005511333A - 圧電ベンダを含む微細操作装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細操作装置に関し、これは、単軸または多軸の座標系、たとえばx軸、y軸および/またはz軸における動きを、微細操作装置に存在する電気アクチュエータ2を用いて制御することによる、これと結合される操作器具1の位置決め/定位を対象とする。特に、微細操作装置を実質的に細長い構造とするために、理論レベルで、たとえば図1に示すように、操作器具1の位置決め/定位を可能とし、少なくとも1つの所望の方向の動きを供給する1つまたは複数のアクチュエータ2;2’は、圧電ベンダとして実行される。これに関連して、微細操作装置に軸方向の動きxを供給するとともに、これと結合されるベンダ2’aと同一の長手軸上に位置するアクチュエータ2;2’は、リニアモータ2’bとして実行される。
Claims (18)
- 微細操作装置であって、該微細操作装置に存在する電気的アクチュエータ(2)を用いて、単軸または多軸の座標系、たとえばx軸、y軸および/またはz軸方向の動きを制御することによる、該微細装置と結合される操作器具(1)の位置決め/定位のためのものであって、特に、微細操作装置を実質的に細長い構造にするために、操作器具(1)の位置決め/定位を可能とする1つまたは複数のアクチュエータ(2;2’)が、少なくとも1つの所望の方向の動きを供給するために、圧電ベンダ(2’a)として実行される微細操作装置において、微細操作装置の軸方向の動き(x)を生成するとともに、これと結合されるベンダ(2'a)と同一の長手軸(x)上に位置するアクチュエータが、リニアモータ(2’b)として実行されることを特徴とする微細操作装置。
- 圧電ベンダは(2’a)は、バイモルフ、またはマルチモルフのカンチレバー構造を有することを特徴とする請求項1記載の微細操作装置。
- 微細操作装置の少なくとも2つの方向の動き(y、z)に作用するアクチュエータ(2;2’)は、共通の長手軸(x)上で互いに連続して結合され、かつ互いに垂直な平面にある圧電ベンダ(2’a)として実行されることを特徴とする請求項2記載の微細操作装置。
- 微細操作装置の軸方向の動き(x)に作用するアクチュエータ(2;2’)は、微細操作装置の長手軸(x)に関して実質的に交差する方向(p)に配置される圧電ベンダ(2’a)として実行されることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- リニア電気モータ(2’b)から伝達される軸方向の動きは、圧電積層アクチュエータ(2’c)によって微調整されるように適合されることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- たとえば小型DCモータなどの回転運動に基づく直流電気モータ(2’b)を有し、これに供給される電圧に対して線形的な軸方向の動き(x)を生成することを特徴とする請求項5記載の微細操作装置。
- 微細操作装置に含まれる各圧電ベンダ(2'a)は、特に、微細操作装置の連続的フィードバック制御を可能とするために、かつ/またはその類似の目的のために、問題のベンダの動きに関してフィードバックデータを得るために、追跡要素(3)、たとえば歪ゲージ(3a)またはその類似物を備えることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- 微細操作装置の2つの方向の動き(y,z)に作用するアクチュエータは、長手方向に連続する要素として実行され、これらの要素は、回転(w’)を供給する直流電気モータ(2'd)と、軸方向(x)にその背後に結合される圧電ベンダ(2’a)とを含むことを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- たとえば小型DCモータなどの電気モータ(2'b、2'd)は、そこから伝達される軸方向の動き(x)または回転(w’)を、たとえばLVDT−、PSD−、光電子リニアもしくはロータリエンコーダ、ホールセンサなどの変位(3b)または回転センサ、によって監視する追跡要素(3)を備えることを特徴とする請求項5、6または8記載の微細操作装置。
- 電気モータ(2'b)によって供給される軸方向の動き(x)を監視する追跡要素(3;3b)は、実質的に共通の長手軸(x)上に、かつ操作器具(1)に対して電気モータ(2'b)の反対側に配置され、電気モータ(2'b)は、軸方向(x)の追跡要素(3;3b)のセンササブフレーム(3b1)に向かってモータフレーム(2’b2)を通って延びるスライドバーアセンブリ(2’b3)が操作器具(1)の反対側に取り付けられたシャフトディスク(2’b1)を有することを特徴とする請求項9記載の微細操作装置。
- 微細操作装置に含まれ、微細操作装置によって生成される軸方向(x)の動きの線形性および平坦性を特に向上させることを対象とする制御構造は、実質的に軸方向(x)において配列された、転がり軸受を搭載したスライドアセンブリ(L)を含むことを特徴とする請求項1〜10のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- 電気モータ(2’b)の軸方向(x)のシャフトの端部(2’bp)と、積層アクチュエータ(2’c)との間に、問題の要素間に存在する力のスポットコンタクト原理で制御された焦点合わせを行う焦点合わせ手段(k)、たとえばボールまたはその類似物を少なくとも備えることを特徴とする請求項11記載の微細操作装置。
- 微細操作装置の制御構造は、特に、慣性力、摩擦、クリアランスおよび/またはこれらの類似物の効果を除去するために、機械的な弾性部材(s)、たとえば1つもしくは複数のばね、弾性ポリマー、シリコン衝撃吸収体および/またはこれらの類似物を含むことを特徴とする請求項11または12記載の微細操作装置。
- 転がり軸受を搭載したスライドアセンブリ(L)は、ボールベアリングスライドを備えたアキシャルベアリング(L1)によって実行されることを特徴とする請求項11〜13のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- 転がり軸受を搭載したスライドアセンブリ(L)は、交差ローラベアリングを備えたアキシャルベアリング(L2)によって実行されることを特徴とする請求項11〜14のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- 微細操作装置に含まれる電気モータ(2'b)は、ステッピングまたはパルスモータを含むことを特徴とする請求項1〜15のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- 微細操作装置に含まれるモータは、たとえば圧電モータを含むことを特徴とする請求項1〜15のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
- 微細操作装置に含まれるモータは、磁気形状記憶材料から作製されることを特徴とする請求項1〜15のうちいずれか1項に記載の微細操作装置。
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