JPS6091019A - スライダ - Google Patents
スライダInfo
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- JPS6091019A JPS6091019A JP58197666A JP19766683A JPS6091019A JP S6091019 A JPS6091019 A JP S6091019A JP 58197666 A JP58197666 A JP 58197666A JP 19766683 A JP19766683 A JP 19766683A JP S6091019 A JPS6091019 A JP S6091019A
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- Japan
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- guide
- elastic
- wave
- slider
- surface acoustic
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/02—Sliding-contact bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0607—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being retained in a gap, e.g. squeeze film bearings
- F16C32/0611—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being retained in a gap, e.g. squeeze film bearings by means of vibrations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、移動物体の支持に用いられるスライダに係シ
、特に表面弾性波を利用したスライダに関する。
、特に表面弾性波を利用したスライダに関する。
スライダは、その本来の目的からすべり摩擦を小さくす
る必要がある。そのために、従来のスライダにはガイド
上の移動体の支持に次のよう々タイプがある。
る必要がある。そのために、従来のスライダにはガイド
上の移動体の支持に次のよう々タイプがある。
(4)滑シ軸受けやゴールベアリング等の転がシ軸受け
を用いた接触タイプ (B) 圧縮空気を用いた非接触タイプ(C) 磁気的
な反発力あるいは吸引力を用いた非接触タイプ まず、(A)タイプのスライダは、低価格である上に小
型軽量、低騒音という利点を有し、各方面で広く使用さ
れている。しかし、その一方で潤滑のための給油を必要
とした夛、防塵対策を必要としメインテナンスがやっか
いになるという欠点を有している。
を用いた接触タイプ (B) 圧縮空気を用いた非接触タイプ(C) 磁気的
な反発力あるいは吸引力を用いた非接触タイプ まず、(A)タイプのスライダは、低価格である上に小
型軽量、低騒音という利点を有し、各方面で広く使用さ
れている。しかし、その一方で潤滑のための給油を必要
とした夛、防塵対策を必要としメインテナンスがやっか
いになるという欠点を有している。
(B)および(Qタイプのスライダは、非接触型である
ために耐久性や保守性が非常にすぐれている。
ために耐久性や保守性が非常にすぐれている。
しかし反面、φ)タイプでは圧縮空気をつくシ出す装置
が必要であシ、C)タイプでは磁界を発生させる装置を
設けなければならない。そのために、装置全体が大がか
りになるとともに、消費電力が大きいという欠点がある
。ただしくC)タイプのスライダでは、電磁石の代わシ
に永久磁石を用いれば消費電力の問題は解決されるが、
荷重変化に対応できなくなるという欠点が新たに生じて
しまう。
が必要であシ、C)タイプでは磁界を発生させる装置を
設けなければならない。そのために、装置全体が大がか
りになるとともに、消費電力が大きいという欠点がある
。ただしくC)タイプのスライダでは、電磁石の代わシ
に永久磁石を用いれば消費電力の問題は解決されるが、
荷重変化に対応できなくなるという欠点が新たに生じて
しまう。
また、移動体をある一点に保持する場合を考えると、囚
タイプのスライダでは常に位置決めサーボを行なってお
くか、あるいは何らかの保持機構が必要である。その点
、03)および初の非接触タイプのスライダでは、圧縮
空気や磁界の発生を停止するだけで位置決めができる。
タイプのスライダでは常に位置決めサーボを行なってお
くか、あるいは何らかの保持機構が必要である。その点
、03)および初の非接触タイプのスライダでは、圧縮
空気や磁界の発生を停止するだけで位置決めができる。
なぜならば、圧縮空気や磁界が無くなれば移動体はガイ
ドと接触し、その摩擦力によっである一点に保持される
からである。しかし、(B)タイプのスライダには圧縮
空気圧を制御するポンプや弁が必要となシ構造が煩雑と
なる欠点があ!0、(C)タイプでは他の機器に対する
漏れ磁界の影響が問題に々るという欠点がある。
ドと接触し、その摩擦力によっである一点に保持される
からである。しかし、(B)タイプのスライダには圧縮
空気圧を制御するポンプや弁が必要となシ構造が煩雑と
なる欠点があ!0、(C)タイプでは他の機器に対する
漏れ磁界の影響が問題に々るという欠点がある。
こめように、上記(4)、 (B) 、 (C)の各タ
イプに代表される従来のスライダには一長一短があシ、
最近の高精度化、コンパクト化の傾向に対応できるもの
ではない。
イプに代表される従来のスライダには一長一短があシ、
最近の高精度化、コンパクト化の傾向に対応できるもの
ではない。
本発明は上記従来の欠点に鑑みなされたものであシ、そ
の目的とするところは構造が簡単でしかも摩擦力および
保持力を調整することができるコンパクトなスライダを
提供することにある。
の目的とするところは構造が簡単でしかも摩擦力および
保持力を調整することができるコンパクトなスライダを
提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明によるスライダは移
動体に接している弾性体の面に超音波表面弾性波を定在
波として発生させることを特徴とする。
動体に接している弾性体の面に超音波表面弾性波を定在
波として発生させることを特徴とする。
まず、第1図を用いて本発明によるスライダの原理を説
明する。同図において、弾性体1の表面には超音波表面
弾性波(波長λ)が存在している。
明する。同図において、弾性体1の表面には超音波表面
弾性波(波長λ)が存在している。
移動体2は、その−面(図では底面〕が弾性体1の弾性
波が存在する面に接して置かれ、ここではX軸方向にの
み可動とする。
波が存在する面に接して置かれ、ここではX軸方向にの
み可動とする。
弾性体10表面弾性波が定在波の状態になると、移動体
2は表面弾性波の各頂点だけで支持(線接触)される。
2は表面弾性波の各頂点だけで支持(線接触)される。
そのために、X軸方向にわずかの外力(駆動力)を与え
るだけで移動体2を移動させることができる。
るだけで移動体2を移動させることができる。
移動体2への荷重が変化した場合は、表面弾性波の周波
数、すなわち波長λを変えることによって、弾性体1と
移動体2との摩擦力を変化させて対応することができる
。詳しく言い換えると、表面弾性波の波長λ、移動体2
の長さLとし、λがLよシ十分小さけれは、移動体2を
支持する弾性波の頂点数nはIXはL/λで表わされる
。波長λが小さくなれば、頂点数nが大きくな多接触箇
所が増大するから摩擦力も増大する。逆に、波長λが大
きくなると(fcだし、λ<L/2 ) 、頂点数nが
小さくな力摩擦力も減少、する。このように、弾性波の
波長λを変えることで、荷重変化に対応することができ
、スライダのすベシ摩擦をtlは一定に保つことができ
る。
数、すなわち波長λを変えることによって、弾性体1と
移動体2との摩擦力を変化させて対応することができる
。詳しく言い換えると、表面弾性波の波長λ、移動体2
の長さLとし、λがLよシ十分小さけれは、移動体2を
支持する弾性波の頂点数nはIXはL/λで表わされる
。波長λが小さくなれば、頂点数nが大きくな多接触箇
所が増大するから摩擦力も増大する。逆に、波長λが大
きくなると(fcだし、λ<L/2 ) 、頂点数nが
小さくな力摩擦力も減少、する。このように、弾性波の
波長λを変えることで、荷重変化に対応することができ
、スライダのすベシ摩擦をtlは一定に保つことができ
る。
また、位置決めへの応用を考えると、表面弾性波の発生
を停止させることKよって弾性体1と移動体2とが線接
触ではなく面接触となるために両者の摩擦による保持力
が得られる。したがって位置決め停止後のサーキ祉不要
である。さらに、この効果は移動中の移動体2の制動に
用いることもできる。また、前述の(C)タイプのスラ
イダにおいて問題となった漏れ磁界の影響による電磁波
雑音等を考慮する必要は全く無い上に給油も不要で保守
性が良いという利点もある。
を停止させることKよって弾性体1と移動体2とが線接
触ではなく面接触となるために両者の摩擦による保持力
が得られる。したがって位置決め停止後のサーキ祉不要
である。さらに、この効果は移動中の移動体2の制動に
用いることもできる。また、前述の(C)タイプのスラ
イダにおいて問題となった漏れ磁界の影響による電磁波
雑音等を考慮する必要は全く無い上に給油も不要で保守
性が良いという利点もある。
以上、本発明の基本概念を説明したが、次に実施例をあ
げて具体的に説明する。
げて具体的に説明する。
第2図には、本発明によるスライダの第一の実施例が示
されている。同図において、弾性体から々るガイド3に
は、矢印X方向に移動可能な移動体4が設けられている
。さらにガイド3の両端には、ガイド3の表面に弾性波
を発生させる弾性波発生手段(以下、発生手段と記す)
5および5′が取っ付けられている。発生手段5および
5′には公知の圧電素子を用いればよく、圧電素子には
、例えばPZT (ジルコン酸チタン酸鉛)等を用いた
ものがある。
されている。同図において、弾性体から々るガイド3に
は、矢印X方向に移動可能な移動体4が設けられている
。さらにガイド3の両端には、ガイド3の表面に弾性波
を発生させる弾性波発生手段(以下、発生手段と記す)
5および5′が取っ付けられている。発生手段5および
5′には公知の圧電素子を用いればよく、圧電素子には
、例えばPZT (ジルコン酸チタン酸鉛)等を用いた
ものがある。
発生手段5および5′の構成を第3図および第4図を用
いてさらに詳しく説明する。
いてさらに詳しく説明する。
第3図において、弾性体からなるガイド3の一端にはく
さび6が固定され、くさび6のガイド3へ効果的に振動
を伝達できる一面に圧電素子7が固着されている。交流
電源8から圧電素子7へ交流電圧が印加されると、圧電
素子7はその厚さ方向に振動し、その振動がくさび6を
通してガイド3へ伝達され、ガイド3の表面に表面弾性
波を発生させる。その表面弾性波の波長λは圧電素子7
の固有振動数で決定されるから、交流電源80周波数は
その固有振動数に#1は等しくする必要がある。
さび6が固定され、くさび6のガイド3へ効果的に振動
を伝達できる一面に圧電素子7が固着されている。交流
電源8から圧電素子7へ交流電圧が印加されると、圧電
素子7はその厚さ方向に振動し、その振動がくさび6を
通してガイド3へ伝達され、ガイド3の表面に表面弾性
波を発生させる。その表面弾性波の波長λは圧電素子7
の固有振動数で決定されるから、交流電源80周波数は
その固有振動数に#1は等しくする必要がある。
第4図には、発生手段5および5′の他の具体例が示さ
れている。同図において、ガイド3の一端には直接に圧
電素子7′が固着され、圧電素子7′上に設けられた櫛
形電極9には交流電源8から交流電圧が印加される。櫛
形電極9に交流電圧が印加されると、圧電素子7′はそ
の厚み方向に振動し、ガイド3の表面に弾性波を発生さ
せる。この場合、弾性波の波長λは櫛形電極9のピンチ
で決まるために、交流電源8の周波数はガイド3中の波
の伝搬速度を櫛形電極9のピッチで割った値にほぼ等し
くする必要がある。
れている。同図において、ガイド3の一端には直接に圧
電素子7′が固着され、圧電素子7′上に設けられた櫛
形電極9には交流電源8から交流電圧が印加される。櫛
形電極9に交流電圧が印加されると、圧電素子7′はそ
の厚み方向に振動し、ガイド3の表面に弾性波を発生さ
せる。この場合、弾性波の波長λは櫛形電極9のピンチ
で決まるために、交流電源8の周波数はガイド3中の波
の伝搬速度を櫛形電極9のピッチで割った値にほぼ等し
くする必要がある。
このように1第3図あるいは第4図を用いて示した発生
手段5および5′が第2図におけるガイド3の両端に取
シ付けられている。ガイド3の両端に同じ構成の表面弾
性波発生手段を設けたのは、ガイド3の表面に発生した
弾性波を定在波化するためである。なお、発生手段5お
よび5′のどちらか一方が単なる反射器であっても同様
に定在波を得ることができる。
手段5および5′が第2図におけるガイド3の両端に取
シ付けられている。ガイド3の両端に同じ構成の表面弾
性波発生手段を設けたのは、ガイド3の表面に発生した
弾性波を定在波化するためである。なお、発生手段5お
よび5′のどちらか一方が単なる反射器であっても同様
に定在波を得ることができる。
また、表面弾性波の波長λは、すでに述べたように一定
の値にほぼ定まっているが、圧電素子7あるいは7′に
印加する交流電圧の周波数を変化させれば、10%程度
変化させることが可能である。
の値にほぼ定まっているが、圧電素子7あるいは7′に
印加する交流電圧の周波数を変化させれば、10%程度
変化させることが可能である。
更に大幅に波長を変化させたい時は、固有振動数の異な
る表面弾性波発生手段を第3図あるいは第4図に示した
ようにして必要な数だけガイド3上に並置すればよい。
る表面弾性波発生手段を第3図あるいは第4図に示した
ようにして必要な数だけガイド3上に並置すればよい。
第5図には、本発明によるスライダの第二の実施例が示
されている。同図に示されるように、第2図に示された
スライダを複数組み合わせることでX−Yステージを構
成することができる。
されている。同図に示されるように、第2図に示された
スライダを複数組み合わせることでX−Yステージを構
成することができる。
なお、これまでの説明は直線移動のスライダを基本にし
てきたが、回転運動の場合であっても本発明は適用でき
、効果に何ら変わシはない。第6図に本発明の第三の実
施例を示す。
てきたが、回転運動の場合であっても本発明は適用でき
、効果に何ら変わシはない。第6図に本発明の第三の実
施例を示す。
第6図において、リング状の弾性体10と回転体11と
の接触面に表面弾性波を発生させ定在波化すれば、回転
体11を矢印θ方向に小さな外力で回転させることが可
能である。ここで発生手段12は、たとえば第4図に示
されるような圧縮素子7′で構成すれば、弾性体10の
全周にわたって設置する必俊はなく、複数に分割して設
けることができる。したがって固有振動数の異なる発生
手段12(圧電素子7′)を複数配置しておけば、すで
に述べたようにすべり摩擦の大きさを変えることができ
る。ただし、弾性波を定在波化するためには、圧電素子
7′上の櫛形電極9のピッチはその整数倍が弾性体10
の平均円周長にほぼ等しくなるように設計する必要があ
る。
の接触面に表面弾性波を発生させ定在波化すれば、回転
体11を矢印θ方向に小さな外力で回転させることが可
能である。ここで発生手段12は、たとえば第4図に示
されるような圧縮素子7′で構成すれば、弾性体10の
全周にわたって設置する必俊はなく、複数に分割して設
けることができる。したがって固有振動数の異なる発生
手段12(圧電素子7′)を複数配置しておけば、すで
に述べたようにすべり摩擦の大きさを変えることができ
る。ただし、弾性波を定在波化するためには、圧電素子
7′上の櫛形電極9のピッチはその整数倍が弾性体10
の平均円周長にほぼ等しくなるように設計する必要があ
る。
なお本発明によるスライダにおいて、表面弾性波の振幅
は、弾性体によっても異なるが、通常1μm以下である
。そのために従来のスライダと比較して格段に高精度な
スライダを構成することができ、特にIC!JI造装置
あるいは検査装置のような超精密機器への応用が期待さ
れる。
は、弾性体によっても異なるが、通常1μm以下である
。そのために従来のスライダと比較して格段に高精度な
スライダを構成することができ、特にIC!JI造装置
あるいは検査装置のような超精密機器への応用が期待さ
れる。
さらに、本発明によるスライダは潤滑済や油圧、空気圧
などを使用しないために、真空中や無重力下で使用する
ことができ、真空装置や宇宙空間においても使用可能で
ある。
などを使用しないために、真空中や無重力下で使用する
ことができ、真空装置や宇宙空間においても使用可能で
ある。
以上詳細に説明したように、本発明によるスライダは表
面弾性波の頂点で移動体を支持することによシ、移動体
とガイドとの摩擦力を適宜変えることができ荷重変化に
容易に対応することができる。また、上述の実施例の説
明でも明らかなように、構造が極めて簡単であるためコ
ンA/クト化が可能であシ、また保守件がよいという大
きな効果を有している。
面弾性波の頂点で移動体を支持することによシ、移動体
とガイドとの摩擦力を適宜変えることができ荷重変化に
容易に対応することができる。また、上述の実施例の説
明でも明らかなように、構造が極めて簡単であるためコ
ンA/クト化が可能であシ、また保守件がよいという大
きな効果を有している。
第1図は本発明の詳細な説明するためのスライダの部分
的な斜視図、第2図は本発明の第一の実施例であるスラ
イダの斜視図、第3図は表面弾性波発生手段の一例を示
す構成図、第4図は表面弾性波発生手段の他の例を示す
構成図、第5図は本発明の第二の実施例であるスライダ
の斜視図、第6図は本発明の第三の実施例であるスライ
ダの斜視図である。 1・・・弾性体、2.4・・・移動体、3・・・ガイド
、5゜5′・・・表面弾性波発生手段、7.7′・・・
圧電素子、8・・・交流電源。 第1図 第2図
的な斜視図、第2図は本発明の第一の実施例であるスラ
イダの斜視図、第3図は表面弾性波発生手段の一例を示
す構成図、第4図は表面弾性波発生手段の他の例を示す
構成図、第5図は本発明の第二の実施例であるスライダ
の斜視図、第6図は本発明の第三の実施例であるスライ
ダの斜視図である。 1・・・弾性体、2.4・・・移動体、3・・・ガイド
、5゜5′・・・表面弾性波発生手段、7.7′・・・
圧電素子、8・・・交流電源。 第1図 第2図
Claims (4)
- (1)弾性体と、移動体と、前記弾性体に表面弾性波を
発生させる手段とを有し、前記弾性体の前記表面弾性波
の発生する少くとも一面と前記移動体の少なくとも一面
とがほぼ接触して配置されることを特徴とするスライダ
。 - (2)上記表面弾性波は超音波の表面弾性波であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスライダ。 - (3)上記表面弾性波は定在波であることを特徴とする
特許8青求の範囲第1項記載のスライダ。 - (4)上記表面弾性波を発生させる手段は圧電素子であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスライ
ダ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58197666A JPH0637892B2 (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | スライダ |
DE19843438807 DE3438807A1 (de) | 1983-10-24 | 1984-10-23 | Schieber |
US07/485,823 US4971455A (en) | 1983-10-24 | 1990-02-27 | Slider |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58197666A JPH0637892B2 (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | スライダ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6091019A true JPS6091019A (ja) | 1985-05-22 |
JPH0637892B2 JPH0637892B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=16378306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58197666A Expired - Lifetime JPH0637892B2 (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | スライダ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4971455A (ja) |
JP (1) | JPH0637892B2 (ja) |
DE (1) | DE3438807A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01303316A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-07 | Mitsutoyo Corp | 振動式案内機構 |
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JP2737303B2 (ja) * | 1989-09-25 | 1998-04-08 | ソニー株式会社 | 軸受装置 |
US5197806A (en) * | 1989-09-25 | 1993-03-30 | Sony Corporation | Bearing system |
US5466979A (en) * | 1993-03-03 | 1995-11-14 | Board Of Regents, The University Of | Methods and apparatus to reduce wear on sliding surfaces |
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NL2002159C (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-04 | Vision Dynamics Holding B V | Apparatus and method for accurate positioning. |
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