KR101821736B1 - 콤팩트한 다목적의 스틱-슬립 압전 모터 - Google Patents

Abstract

베이스; 상기 베이스에 의해 지지되고 상기 베이스에 대해 이동가능한 스테이지; 및 상기 베이스에 결합되고 상기 스테이지를 이동시키도록 작동가능한 모터를 구비하는 모션 제어 시스템이다. 상기 모터는, 상기 모터를 상기 베이스에 연결하도록 배치된 장착 베이스; 상기 스테이지와 결합가능한 마찰 패드; 및 상기 장착 베이스에 연결되는 제1 단부와 제2 단부를 구비하는 커플링부를 구비한다. 상기 마찰 패드는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 상기 커플링부에 연결된다. 상기 장착 베이스와 상기 제2 단부 사이에 배치되는 압전 요소는 상기 마찰 패드와 상기 스테이지를 이동시키도록 전기 신호에 응답하여 작동가능하다. 장착 스크류는 상기 베이스의 외부로부터 접근가능하다. 상기 장착 스크류는 상기 모터와 상기 베이스 사이의 단독 부착 기구이다.

Description

콤팩트한 다목적의 스틱-슬립 압전 모터{COMPACT VERSATILE STICK-SLIP PIEZOELECTRIC MOTOR}

압전 요소는 기계 장치를 배치할 때 구동 요소로서 이용된다. "압전 모터"(때때로 "압전 액추에이터"로 부름)는 특정 적용에 이용되기 위해 선호된 선택이 가능하도록 다른 타입의 종래 모터에 비해 몇 가지의 유일한 이점을 갖는다. 모션 장치로서 압전 요소를 일반적으로 이용하는 것은 전계에 배치될 때 일방향으로 팽창하는 특성을 이용하는 것이다. 일련의 전기 전극들 사이에 다수의 얇은 압전 요소를 적층함으로써, 압전 액추에이터의 상대적인 팽창을 증대시키지만, 장치의 전체 사이즈에 대해 모션을 극도로 적게 유지하는 것이 가능하다. 수백 마이크론 미만의 이동 범위와, 나노미터 범위의 해상도를 요구하는 적용을 위해, 압전 액추에이터가 통상적으로 선호된다. 이러한 실시는 (일반적으로, "레버 아암" 원리를 이용하는) 기계식 증폭기를 이용할 수 있거나 이용하지 않을 수 있고, 로드에 직접 결합된다. 일반적으로, 이러한 타입의 구동 기구를 이용하는 압전 기반의 모션 장치는 굴곡부 기반의 기구를 이용하고, 속도가 신속하고 나노미터 미만의 해상도를 가질 수 있다.

보다 긴 이동 범위를 성취하기 위해, 개발되어 있는 일 타입의 압전 모터는 하나 이상의 마찰 "레그"가 마찰 "트랙"과 접촉하는 마찰 기반의 구성이다. 레그와 트랙 사이에 일정한 고압을 인가함으로써, 마찰 레그는 마찰 트랙을 "밀착(stick)"할 수 있다. 압전 요소는 마찰 "레그" 또는 "트랙"에 부착된다. 압전 요소에 슬로우 가변 전압(slow varying voltage)이 인가되면, 해당하는 마찰 요소가 이동할 것이다. 높은 마찰력으로 인해, 2개의 마찰 요소는 "밀착"하여 함께 이동할 것이다. 압전 요소를 구동하는 전기 신호가 매우 급속하게 변경되면, 마찰 요소는 수반되는 구성요소와 관련된 질량 관성으로 인해 서로에 대해 "슬립"할 것이다. 압전 요소의 슬로우 운동 상(slow movement phase) 동안에 실제의 모션이 일어나는 동안에는, 미끄럼(slippage)이 마찰 레그와 마찰 트랙 사이의 상대 위치를 변경하여 압전 요소가 새로운 변위를 이전 변위에 효율적으로 추가하게 한다. 이러한 사이클을 다수 회 반복하고, 적은 압전 이동과 함께 효율적으로 "스티칭(stitching)"함으로써 긴 이동 거리가 성취될 수 있다. 일반적으로, 이러한 타입의 압전 모터의 이동 길이는 마찰 트랙의 길이에 의해서만 제한된다. 그 트랙은 선형 또는 원형이므로, 모터가 선형 또는 로터리 모션을 발생하게 할 수 있다. 이러한 타입의 모터는 일반적으로 압전 "스틱-슬립" 모터로 불린다.

스틱-슬립 모터의 가장 인기있는 현재의 실시는 마찰 트랙에 대한 마찰 레그의 구성에 근거하여 2가지의 카테고리로 나뉠 수 있다. 제1 타입은 마찰 트랙 둘레에 마찰 레그를 배치하여, 로드로서 형성된 트랙 상에 클램프를 효과적으로 형성한다. 이러한 모터는 동심 구성의 이점을 가짐으로써 모터를 장착하는 모션 장치에 응력을 가하지 않고서 높은 프리로드력이 인가되게 한다. 주요 단점은 프리로드력이 조절될 수 없고, 그 이동이 로드의 길이에 제한될 수 있다는 점이다. 압전 요소는 클램프 또는 로드에 부착될 수 있으며, 각각의 구성에 이점과 단점을 갖는다.

제2 타입의 스틱-슬립 모터에서, 압전 요소는 마찰 트랙과 일측부 상에서만 접촉하는 하나 이상의 마찰 레그에 일반적으로 부착된다. 이는 모터의 작동부(압전 요소와 마찰 레그)가 임의의 트랙에 접선방향으로 부착되거나, 선형이거나 또는 로터리형일 수 있는 별개의 유닛으로서 형성되게 한다. 이러한 타입의 모터는 다목적이지만, 낮은 힘을 발생시키고 모터를 부착하는 모션 장치의 베어링에 응력을 추가하는 단점을 갖는다.

본 발명은 기존의 설계에 대한 다수의 상당한 향상을 이룬다. 제안된 스틱-슬립 모터 구성은 발생되는 동일한 힘에 대한 모터의 사이즈를 상당히 감소시키는 한편, 제조성, 유용성, 단순성, 비용 및 성능에 대해 개선한다.

일 구성에서, 본 발명은 베이스; 상기 베이스에 의해 지지되고 상기 베이스에 대해 이동가능한 스테이지; 및 상기 베이스에 결합되고 상기 스테이지를 이동시키도록 작동가능한 모터를 구비하는 모션 제어 시스템을 제공한다. 상기 모터는, 상기 모터를 상기 베이스에 연결하도록 배치된 장착 베이스; 상기 스테이지와 결합가능한 마찰 패드; 및 상기 장착 베이스에 연결되는 제1 단부와, 제2 단부를 구비하는 커플링부를 구비한다. 상기 마찰 패드는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 상기 커플링부에 연결된다. 상기 장착 베이스와 상기 제2 단부 사이에 배치되는 압전 요소는 상기 마찰 패드와 상기 스테이지를 이동시키도록 전기 신호에 응답하여 작동가능하다. 장착 스크류는 상기 베이스의 외부로부터 접근가능하다. 상기 장착 스크류는 상기 모터와 상기 베이스 사이의 단독 부착 기구(sole attachment mechanism)이다.

다른 구성에서, 본 발명은 베이스; 상기 베이스에 의해 지지되고 상기 베이스에 대해 이동가능한 스테이지; 및 상기 베이스에 결합되고 상기 스테이지를 이동시키도록 작동가능한 모터를 구비하는 모션 제어 시스템을 제공한다. 상기 모터는, 상기 모터를 상기 베이스에 연결하도록 배치된 장착 베이스; 상기 스테이지와 결합가능한 마찰 패드; 및 상기 장착 베이스에 연결되는 제1 단부와, 제2 단부를 구비하는 커플링부를 구비한다. 상기 마찰 패드는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 상기 커플링부에 연결된다. 상기 모터는 상기 장착 베이스와 상기 제2 단부 사이에 배치되고 상기 마찰 패드와 상기 스테이지를 이동시키도록 전기 신호에 응답하여 작동가능한 압전 요소를 더 구비한다. 프리로드 부재는 모터 단부와 조절 단부를 구비한다. 상기 모터 단부는 상기 모터와 접촉하고 상기 모터에 가변 프리로드력(variable preload force)을 인가하도록 이동가능하다. 상기 조절 단부는 상기 베이스의 외부로부터 접근가능하도록 배치되고 상기 베이스와 실질적으로 동일 평면 상에 있다.

또 다른 구성에서, 본 발명은 제1 포켓을 구비하는 베이스; 상기 제1 포켓 내에 배치되고 상기 베이스에 대해 이동가능한 스테이지; 및 상기 베이스에 결합되고 상기 스테이지를 이동시키도록 작동가능한 모터를 구비하는 모션 제어 시스템을 제공한다. 상기 모터는, 상기 모터를 상기 베이스에 연결하도록 배치된 장착 베이스; 상기 스테이지와 결합가능한 마찰 패드; 및 상기 장착 베이스에 연결되는 제1 단부와, 제2 단부를 구비하는 커플링부를 구비한다. 상기 마찰 패드는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 상기 커플링부에 연결된다. 상기 모터는 상기 장착 베이스와 상기 제2 단부 사이에 배치되고 상기 마찰 패드와 상기 스테이지를 이동시키도록 전기 신호에 응답하여 작동가능한 압전 요소를 더 구비한다. 상기 모터는 모터 주변부를 형성하고, 상기 주변부 내의 공간의 적어도 약 90%는 상기 모터와 상기 압전 요소에 의해 충전된다.

또 다른 구성에서, 본 발명은 모션 제어 시스템에 이용되는 압전 모터를 제공한다. 상기 압전 모터는 베이스 내에 지지되고 스테이지를 이동시키도록 작동가능하다. 상기 압전 모터는 상기 압전 모터를 상기 베이스에 연결하도록 배치된 장착 베이스; 상기 스테이지와 결합가능한 마찰 패드; 및 상기 장착 베이스에 결합되고 상기 마찰 패드를 이동시키는 전기 신호에 응답하여 작동가능한 압전 요소를 구비한다. 커플링부는 상기 장착 베이스에 연결되는 제1 단부와, 상기 압전 요소에 결합되는 제2 단부를 구비한다. 상기 마찰 패드는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 상기 커플링부에 연결된다. 상기 커플링부는 제1 폭을 갖는 제1 단부, 제2 폭을 갖는 제2 단부 및 턴 폭(turn width)을 갖는 턴부(turn portion)를 구비하는 테이퍼형 스프링을 갖고, 상기 제1 폭과 상기 제2 폭은 상기 턴 폭보다 작다.

상세한 설명 및 첨부한 도면을 고려하여 본 발명의 다른 관점이 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명을 실시하는 모션 제어 시스템에 대한 분해 사시도,
도 2는 도 1의 모션 제어 시스템에 대한 평면도,
도 3은 도 1의 모션 제어 시스템에 이용되기에 적합한 스틱-슬립 압전 모터에 대한 평면도,
도 4는 도 3의 스틱-슬립 압전 모터의 피봇 성능을 도시한 도 3의 모터에 대한 평면도,
도 5는 도 3의 모터를 도시한 도면으로서, 프리로드 스크류가 작동 위치에 있는 상태의 도면,
도 6은 선형 트랙을 구동하도록 배치된 도 3의 모터를 도시한 도면,
도 7은 원통형 트랙을 구동하도록 배치된 도 3의 모터를 도시한 도면,
도 8은 인가된 프리로드를 갖는 연산된 응력 분포를 도시한 도 3의 모터에 대한 평면도,
도 9는 도 1의 모션 제어 시스템에 이용되기에 적합한 또 다른 스틱-슬립 압전 모터에 대한 평면도,
도 10은 도 1의 모터에 대한 개략도.
본 발명의 어느 실시예가 상세하게 설명되기 전에, 본 발명은 하기의 설명 또는 하기의 도면에 기술된 구성의 세부사항 및 구성요소의 배치에 대한 적용에 제한되지 않는다. 본 발명은 다른 실시예에서 각종 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 본원에 이용된 용어는 설명을 위한 것으로서, 제한되는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본원에 이용된 "구비하는", "포함하는" 또는 "갖는" 그리고 그 변형례는 그 후에 열거된 항목 및 그 동등물뿐만 아니라, 추가적인 항목을 포함하도록 의미된다. 달리 특정 또는 제한되지 않으면, 용어 "장착된", "연결된", "지지된" 및 "결합된" 그리고 그 변형례가 광범위하게 이용되며, 직접적이고 간접적인 장착, 연결, 지지 및 결합을 포함한다. 또한, "연결된" 및 "결합된"은 물리적 또는 기계적 연결부 또는 커플링에 제한되지 않는다.

도 1은 베이스(15), 스테이지(20), 및 압전 모터 형태인 모터(25)를 구비하는 모션 제어 시스템(10)의 일부에 대한 분해도를 도시한다. 베이스(15)는 실질적으로 임의 형태를 취할 수 있지만, 운동을 위한 스테이지(20)를 지지하고, 소정의 운동을 생성하기 위해 스테이지(20)와 결합하도록 모터(25)를 지지하는 고정식 구성요소를 일반적으로 구비한다. 도시한 구성에서, 베이스(15)는 스테이지(20)를 수용하도록 크기설정되며 회전축(35) 둘레에서 회전을 위해 스테이지(20)를 지지하는 스테이지 포켓(30)을 구비한다. 스테이지(20)는, 스테이지(20)의 매끄러운 운동을 용이하게 하는 베어링 또는 다른 구성요소를 구비할 수 있다. 다른 구성에서, 슬롯에 평행한 축을 따라 선형 운동을 위해 기다란 슬롯 내에는 선형 스테이지가 지지될 수 있다.

또한, 모터 포켓(40)은 베이스(15) 내에 형성되며, 모터(25)를 수용하도록 크기설정 및 형성된다. 제1 개구(45)는 스테이지(20)의 회전축(35)에 실질적으로 평행한 축(50)을 따라 모터 포켓(40) 내로 베이스(15)를 통해 연장되며, 장착 스크류(55)를 수용하도록 크기설정된다. 장착 스크류(55)는 모터(25)를 베이스(15)에 고정식으로 부착하도록 모터(25)와 결합한다. 제2 개구(60)는 모터 포켓(40) 내로 연장되며 제1 개구(45)에 수직하게 배치되고, 로터리 스테이지(20)에 대해 대체로 반경방향에 있다. 프리로드 스크류(65)는 제2 개구(60)와 나사식으로 결합하고, 모터(25)로의 적용을 위해 소정의 프리로드력(preload force)(70)을 정확하게 설정하도록 제2 개구(60) 내외로 이동가능하다. 바람직한 구성에서, 약 0 내지 40 N 사이의 프리로드력(70)이 모터(25)에 인가된다.

도 1을 계속하여 참조하면, 장착 스크류(55)는 제1 개구(45)를 통과하여 모터(25)와 나사식으로 결합한다. 알 수 있는 바와 같이, 장착 스크류(55)는 사용자가 장착 스크류(55)를 조이거나 느슨하게 하도록 베이스(15)의 외부로부터 충분히 접근가능함으로써, 모션 제어 시스템(10)을 임의의 방식으로 분해하지 않고서 모터(25)와 스테이지(20)의 결합을 제어한다.

도 2를 참조하면, 모터(25)와 스테이지(20)는 모터 포켓(40)과 스테이지 포켓(30) 내의 해당하는 작동 위치에 도시된다. 도시한 바와 같이, 프리로드 스크류(65)는 모터(25)와 결합하는 모터 단부(75)와, 베이스(15)의 외부면에 노출된 조절 단부(80)를 구비한다. 조절 단부(80)는 베이스(15)와 실질적으로 동일 평면 상에 유지되고, 바람직하게 소정 프리로드력이 인가될 때 베이스(15) 내에 리세스된다. 프리로드 스크류(65)의 이러한 배치는 모션 제어 시스템(10)의 분해 없이 그리고 모션 제어 시스템(10)의 풋프린트를 상당히 증대시키지 않고서 베이스(15) 외부로부터 프리로드력(70)의 주기적인 조절을 허용한다.

도 3-8은 압전 모터의 형태인 도 1 및 2의 모터에 대한 일 실시예를 도시한다. 모터(25)는 경질 금속 또는 다른 적절한 재료로부터 소정의 형상으로 기계가공된 바디(85), 압전 스택과 같은 압전 요소(90), 및 경질 세라믹 패드와 같은 마찰 패드(95)를 구비하며, 이들 모두는 도 3에 도시한 바와 같이 서로 연결된다. 바디(85)의 특정 형상은 점유하는 용적에 대한 최대 기능성을 성취한다.

바디(85)는 도 1 및 2에 관해 기술된 바와 같이 모터(25)를 베이스(15)에 견고하게 부착하는데 이용되는 단일의 쓰레드형 구멍(105)을 갖는 장착 베이스(100)를 구비한다. 장착 베이스(100)는 바디(85)의 일단부에 형성되며, 쓰레드형 구멍(105)을 형성하는 실질적으로 중실형의 장방형부를 구비한다. 또한, 장착 베이스(100)는 압전 스택 또는 압전 요소(90)를 수용하도록 배치된 제1 압전 요소 계면(110)을 형성한다. 압전 요소(90)는 접착제 또는 다른 적절한 부착 수단을 이용하여 제1 압전 요소 계면(110)에 접착된다.

또한, 바디(85)는 커플링 패드(120), 얇은 만곡부(125), 강성의 커플러(130), 테이퍼형 스프링(135) 및 프리로드 아암(140)을 구비하는 커플링부(115)를 구비한다. 커플링 패드(120)는 제1 압전 요소 계면(110)에 실질적으로 평행하도록 배치된 제2 압전 요소 계면(145)을 구비한다. 압전 요소(90)는 제2 압전 요소 계면(145)에 접착됨으로써, 2개의 압전 요소 계면(110, 145)에 팽창 방향(150)이 실질적으로 수직이 된다.

얇은 만곡부(125)는 마찰 패드(95)와 강성의 커플러(130)를 상호연결한다. 마찰 패드(95)는 강성의 커플러(130)에 결합되거나 또는 강성의 커플러(130)의 일부로서 형성되고, 스테이지(20) 그리고 더욱 상세하게 스테이지(20) 상의 마찰 트랙과 결합하도록 배치됨으로써 압전 요소(90)의 팽창 및 수축에 응답하여 소정의 모션을 제공한다. 바람직한 구성에서, 마찰 패드(95)는 이용되기에 적합한 다른 부착 수단을 갖는 접착제를 이용하여 강성의 커플러(130)에 접착된다. 마찰 패드(95)는 바람직하게 초경질 세라믹 재료로 제조되며, 가능한 다른 표면 구성, 예컨대, 원통형, 평탄형, 타원형, 계란형 등을 갖는 구형 마찰면(155)을 갖는다.

도 3의 모터 구성은 압전 요소(90)와 마찰 패드(95) 사이에 소정의 강도를 보장함으로써, 모터(25)의 효율 및 팽창방향(150)으로의 모션 제어 시스템(10)의 강도를 강화한다. 기존의 모터 실시는 모터의 강도 및 효율을 감소시키는 얇고 긴 커플링 아암을 이용한다. 더욱이, 몇 가지의 기존 모터는 기술된 강성의 커플러(130) 대신에 길고 얇으며 때때로 만곡된 커플링 아암을 이용한다. 이들 구성에서, 커플링 아암은 작은 스프링을 형성하는 모터의 "슬립(slip)" 상(phase) 동안에 압축 또는 버클링한다. 이는 슬립 상 동안에 모터 슬립의 양을 감소시킴으로써 모터의 효율을 감소시킨다. 이를 보상하기 위해, 사용자는 더욱 높은 파워 손실, 더욱 높은 진동 및 더욱 높은 소음을 발생시키는 더욱 높은 구동 전압을 이용해야 한다.

도 3의 압전 모터(25)의 테이퍼형 스프링(135)은 최대의 가능한 힘 및 최소의 공간에서의 변위를 달성하도록 바디(85)의 전체 중심을 이용하는 이중 테이퍼형 스프링(135)을 구비한다. 테이퍼형 스프링(135)은 제1 두께를 갖는 제1 단부(165)로부터 제2 두께를 갖는 턴부(170)로 연장되는 제1 아암(160)을 구비한다. 도시한 구성에서, 제1 아암(160)의 두께는 제1 두께로부터 제2 두께로 선형으로 증대된다. 턴부(170)는 제1 아암(160)을 제2 아암(175)에 연결하는 U자형부이다. 제2 아암은 제1 두께를 갖는 턴부(170)로부터 제2 두께를 갖는 제2 단부(180)로 연장된다. 제2 아암(175)의 두께는 제1 두께로부터 제2 두께로 선형으로 감소한다. 스프링의 아암(160, 175)의 단면은 도 8에 도시한 바와 같은 전체의 스프링 길이에 걸쳐 재료가 실질적으로 동일하게 응력을 받도록 배치된다. 이러한 구성은 모터(25)에 의해 점유되는 공간의 가장 효율적인 이용을 허용함으로써, 기존에 가능했던 것보다 더욱 작은 고성능 모터(25)의 구성을 가능하게 한다.

프리로드 아암(140)은 프리로드 표면(185), 및 상기 프리로드 표면(185)과 장착 베이스(100) 사이로 연장되는 가요성 요소(190)를 구비한다. 가요성 요소(190)의 적어도 일부는 리세스형 영역(195)을 형성하도록 팽창방향(150)에 대해 각을 이룬다. 프리로드 표면(185)은 프리로드 스크류(65)에 의해 취해지는 공간을 감소시키도록 이러한 리세스형 영역(195) 내에 형성된다. 이러한 특징은 프리로드 스크류(65)를 지지하는데 필요한 재료량을 감소시킴으로써 더욱 작은 모션 제어 시스템(10)에 대한 설계를 가능하게 한다.

이에 따라, 커플링부(115)는 팽창방향(150)에 실질적으로 평행한 방향으로 얇은 만곡부(125)와 강성의 커플러(130)를 통해 커플링 패드(120)로부터 연장되는 우회 경로(circuitous path)를 따른다. 이는 커플링부(115)의 이러한 부분이 팽창방향(150)으로 강성이지만, 다른 방향으로 더욱 가요성이 있음을 보장한다. 그 다음, 커플링부(115)는 약 180도 터닝하여, 턴부(170)까지 테이퍼형 스프링(135)의 제1 아암(160)을 따른다. 턴부(170)에서, 커플링부(115)는 약 180도 다시 터닝하여, 프리로드 아암(140)까지 제2 아암(175)을 따른다. 그 다음, 프리로드 아암(140)은 장착 베이스(100)와 만날 때까지 그 길이의 적어도 일부에서 팽창방향(150)에 대한 예각으로 연장되는 가요성 요소(190)에 180도 미만으로 약간 터닝한다.

도 3의 모터(25)의 구성은 유용한 용적에 대한 매우 효율적인 사용이 성취되도록 한다. 도 3의 모터(25)는 외측 모터 주변부(200)(도 5에 도시)를 형성하며, 모터 주변부(200) 내의 가능한 공간의 적어도 70%가 모터(25)와 압전 요소(90)에 의해 점유된다. 바람직한 구성에서, 공간의 적어도 약 75%(±2%)가 이용되며, 더욱 바람직한 실시예에서는 공간의 약 80%를 이용한다. 이에 따라, 모터(25)에 이용되는 에어 공간은 모터 주변부(200) 내의 공간의 단지 30%를 차지한다.

모션 제어 시스템(10)을 조립하기 위해, 전체의 모터(25)는 장착 베이스(100) 내의 단일의 쓰레드형 구멍(105)을 통해 베이스(15)에 부착된다. 이러한 부착은 베이스(15) 내에 모터(25)를 보유하는 모터(25)와 베이스(15) 사이의 단독 연결부이다. 이러한 단일 연결은 도 4에 도시한 바와 같이 전체의 모터(25)가 쓰레드형 구멍(105) 둘레에서 피봇하게 한다. 더욱이, 장착 스크류(55)는 바람직하게 모션 제어 시스템(10)의 외부로부터 접근가능함으로써, 모션 제어 시스템(10)을 개방하지 않고서 또는 이 시스템을 임의로 분해하지 않고서 전체의 모터(25)가 회전 또는 록다운(lock down)되게 한다. 이는 모션 제어 시스템(10)을 제조하는데 굉장히 조력하고, 모션 제어 시스템(10)의 조립 및 캘리브레이션 절차를 단순화한다. 또한, 이는 프리로드 조절이 그 분야에 자격이 부여된 사용자에 의해 이루어질 수 있음에 따라 모션 제어 시스템(10)의 수명을 연장하는데 중요한 역할을 하므로, 필요한 주기적인 조절이 이루어지게 한다.

모션 제어 시스템(10)을 이용하기 위해, 사용자는 도 5에 도시한 바와 같이 프리로드 스크류(65)를 이용하여 프리로드 표면(185)에 프리로드력(70)을 인가한다. 일단 인가되면, 프리로드력(70)은 스테이지(20) 상의 마찰 스택과 마찰 패드(95) 사이에 필요한 압력을 생성한다. 도 6은 선형 스테이지(205)와 결합하는 마찰 패드(95)를 도시하는 한편, 도 7은 로터리 스테이지(20)와 결합하는 마찰 패드(95)를 도시한다. 프리로드 표면(185) 상의 프리로드력(70)은 테이퍼형 스프링(135)을 통해 마찰 패드(95)에 전달된다. 테이퍼형 스프링(135)은 프리로드력(70)의 방향으로 강성이고 압전 팽창방향(150)으로 가요성인 2개의 얇은 만곡부(210)를 통해 프리로드 표면(185)과 마찰 패드(95)에 연결된다. 전체 조립체의 추가된 강성을 위해, 프리로드 표면(185)은 가요성 요소(190)를 통해 장착 베이스(100)에 연결된다. 가요성 요소(190)는 프리로드 아암(140)을 장착 베이스(100)에 연결하는 기능을 한다. 압전 요소의 팽창방향(150)으로 다소 강성이고 수직방향에 훨씬 더 가요성이 되도록 설계된다.

쓰레드형 구멍(105) 둘레에서의 모터(25)의 피봇 성능과, 프리로드 스크류(65)의 사용과 조합하여, 마찰 패드(95)의 구형 마찰면(155)은 매우 신속하고 용이한 조립 절차를 허용하여, 모션 제어 시스템(10)의 제조 비용을 상당히 감소시킨다. 구체적으로, 사용자는 마찰 트랙과 접촉하게 마찰 패드(95)를 배치하고, 전체의 모터 바디는 모터에 임의의 응력을 도입하지 않고서 쓰레드형 구멍(105) 둘레에서 회전된다. 프리로드력이 프리로드 표면(185) 상에 인가되면, 테이퍼형 프리로드 스프링이 압축하는 한편, 마찰 패드(95)와 커플러(130)는 이동하지 않는다. 이는 프리로드 조절이 압전 요소(90) 상에 임의의 바람직하지 못한 힘을 도입하지 않게 보장한다. 또한, 전체의 모터(25)가 오정렬에 매우 잘 견디고, 거의 임의의 트랙 표면으로 조절될 수 있음에 따라 높은 정밀도의 구성요소에 대한 필요성을 제거한다. 모터(25)는 선형 모션을 발생시키도록 선형 트랙 또는 선형 스테이지(205)(도 6)에 또는 로터리 모션을 발생시키도록 원통형 트랙 또는 스테이지(20)(도 7)에 용이하게 부착될 수 있다. 더욱이, 프리로드 스크류(65)는 베이스(15)의 외부에 노출됨으로써, 모션 제어 시스템(10)을 개방하지 않고서 또는 모션 제어 시스템(10)을 임의 방식으로 분해하지 않고서 프리로드력(70)의 조절을 허용한다.

스틱-슬립 모터(25)가 팽창방향(150)으로 발생할 수 있는 힘은 마찰 패드(95)와 마찰 트랙 사이의 마찰력에 비례한다. 이로써, 이러한 마찰력은 마찰 트랙에 대해 푸시되는 힘(즉, 프리로드력(70))에 비례한다. 도시한 구성에서, 프리로드력(70)은 테이퍼형 스프링(135)의 압축량에 의해 결정된다. 테이퍼형 스프링(135)은 프리로드 표면(185) 상에 푸시하는 프리로드 스크류(65)에 의해 압축된다. 외부에 접근가능한 장착 스크류(55)와 조합된 외부에 접근가능한 프리로드 스크류(65)는 기존의 설계에 대한 상당한 개선이다. 이는 모션 제어 시스템(10)의 조립 및 캘리브레이션 절차를 단순화하므로, 제조 시간 및 비용을 감소시킨다. 또한, 이는 높은 듀티 사이클 적용에서 결과적인 마모를 보상하도록 그 분야에서 자격을 부여받은 사용자가 프리로드 조절을 하게 하므로, 모션 제어 시스템(10)의 수명을 효율적으로 연장시킨다.

도 9는 도 1 및 2의 모션 제어 시스템(10)에 이용되기에 적합한 모터(220)에 대한 또 다른 구성을 도시한다. 모터(220)는 도 3의 모터(25)의 구성요소와 실질적으로 동일한 장착 베이스(100), 마찰 패드(95), 프리로드 표면(185)을 구비한다.

도 9의 모터(220)는 도 3의 모터(25)의 얇은 만곡부(125)보다 길고 팽창방향(150)에 대해 예각으로 배치된 얇은 만곡부(225)를 구비한다. 얇은 만곡부(225)는 커플링 패드(230)로부터 마찰 패드(95)를 지지하는 강성의 커플러(235)로 연장된다. U자형 부재(240)는 인가된 프리로드력(70)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 2개의 아암(245, 250)을 구비한다. 2개의 아암(245, 250)을 구비하는 U자형 부재(240)는 실질적으로 균일한 두께이며, 제1 아암(245)은 강성의 커플러(235)에 결합되고, 제2 아암(250)은 테이퍼형 링키지(255) 내로 연장된다. 테이퍼형 링키지(255)는 U자형 부재(240)의 제2 아암(250)으로부터 가요성 요소(260)로 연장되며, U자형 부재(240)로부터 가요성 요소(260)로 증가하는 두께를 구비한다. 테이퍼형 링키지(255)는 제1 선형률로 두께를 증가하는 제1 부분(265), 제2 선형률로 두께를 증가하는 제2 부분(270), 및 제3 선형률로 두께를 증가하는 제3 부분(275)을 구비한다. 다른 구성에서, 다른 두께 변경(예컨대, 비선형)이 가능하다. 가요성 요소(260)는 팽창방향(150)에 대해 예각으로 연장되는 제1 부분(280)과, 팽창방향(150)에 실질적으로 평행한 제2 부분(285)을 구비한다. 가요성 요소(260)는 실질적으로 균일한 두께이다.

도 9를 계속하여 참조하면, 제3 아암(290)은 테이퍼형 링키지(255)로부터 캔틸레버 방식으로 연장되며, 테이퍼형 링키지(255)로부터 프리로드 표면(185)으로 우회 경로를 따른다. 제3 아암(290)은 실질적으로 U자형 경로를 따르는 제1 부분(295), 대략 270도까지 터닝하는 경로를 따르는 제2 부분(300), 및 실질적으로 L자형인 제3 부분(305)을 구비한다. L자형 부분(305)의 단부로부터 프리로드 표면(185)으로 각을 이룬 부분이 연장됨으로써 프리로드 스크류(65)를 위한 리세스 공간(310)을 형성한다.

도 10에 더욱 명확하게 도시된 바와 같이, 도 9의 모터(220)는 3개의 별개의 아암을 갖는 별 형상을 갖는다. 장착 베이스(100)에 아암이 일단 연결되면, 제2 아암은 제2 압전 요소 계면(145) 상의 압전 요소, 및 프리로드가 프리로드 표면(185) 상에 인가되는 제3 아암에 연결된다. 가요성 요소(260)는 양자의 방향으로 가요성이 있고, 전체의 프리로드 구조를 지지하는 기능을 한다. 장착 베이스(100)에 인가되는 힘은 서로 근방에 인가되며, 모션 방향에 평행하다. 주요 힘은 쓰레드형 구멍(105)과 일렬인 압전 요소에 의해 인가되며, 가요성 요소(260)는 장착 베이스(100)에 상대적으로 적은 힘을 인가한다. U자형 부재(240)는 프리로드력(70)의 방향으로 실질적으로 강성이며, 압전 요소의 팽창방향(150)으로 상대적으로 가요성이 있다. 따라서, 모션 방향으로 적은 저항성을 제공하며, 압전 요소의 운동으로부터 프리로드 만곡부를 격리시킨다. 제3 아암(290)과 함께 테이퍼형 링키지(255)는 테이퍼형의 U자형 프리로드 스프링을 형성한다. 제3 아암(290)의 특정 형상은 프리로드 표면(185)의 더욱 긴 이동 범위를 제공함으로써, 프리로드 스크류에 더욱 정교한 프리로드 조절을 제공한다.

도 10은 도 9의 모터(220)에 대한 상징적인 도면으로서, 모터의 가요성 및 강도를 더욱 잘 도시한다. 도 9에 관해 기술한 바와 같이, 모터는 단순화된 도시에서 3가지 별개의 단부, 즉 고정 단부(350), 압전 요소(90) 또는 스택에 부착된 이동 단부(355) 및 프리로드 조절에 이용되는 플로팅 단부(360)를 갖는 별 형상을 갖는 복잡한 구조를 구비한다.

장착 베이스(100) 또는 강성의 베이스는 장착 또는 쓰레드형 구멍(105)을 이용하여 모션 플랫폼에 장착된다. 이는 모든 모션을 측정하는 상대적으로 강성의 고정 지점을 제공한다. 압전 요소(90)의 일측부는 팽창방향(365)이 쓰레드형 구멍(105)에 수직이 되도록 강성의 장착 베이스(100)에 부착한다. 압전 요소(90)의 대향 측부는 커플링 패드(230)(때때로 강성의 플레이트로 부름)에 부착한다.

얇은 만곡부(225)는 이동 단부에서 커플링 패드에 연결한다. 얇은 만곡부(225)의 대향 단부는 강성의 커플러(235)에 연결하며, 마찰 패드(95)는 모션 장치의 이동부와 결합하기 위해 강성의 커플러에 연결된다. 얇은 만곡부(225)는 팽창방향에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 빔으로서 도시된다. 이에 따라, 얇은 만곡부는 팽창방향으로 상대적으로 강성이므로, 압전 요소의 대부분의 팽창이 마찰 패드(95)에 전달됨을 보장한다. 커플링 패드, 얇은 만곡부 및 강성의 커플러만이 압전 요소로부터 마찰 패드로 모션을 이송하는데 수반된다. 그러나, 얇은 만곡부(225)는 팽창방향(365)에 수직인 방향으로 상대적으로 가요성이 있다. 이에 따라, 작동시에, 마찰 패드와 결합하는 표면에서의 불일치는 압전 요소의 프리로드 또는 팽창에 영향을 주지 않고서 얇은 만곡부의 변위에 의해 흡수된다.

팽창(모션) 방향에 수직인 프리로드력은 소정의 모션을 보장하도록 대향하는 트랙과 마찰 패드 사이에 필요한 마찰을 발생시키기 위해 마찰 패드에 인가된다. 도 9 및 10의 모터에서, 이러한 프리로드력은 플로팅 스프링 아암(370)의 플로팅 단부(360)를 압축함으로써 U자형의 테이퍼형 스프링의 형상으로 제3 아암에 의해 전적으로 발생된다.

U자형의 테이퍼형 스프링의 형상인 제3 아암(290)에 의해 발생되는 프리로드력은 U자형 부재(240)를 통해 강성의 커플러(235)와 마찰 패드(95)에 전달된다. U자형 부재(240)의 배치는 프리로드력의 방향으로 상대적으로 강성이며 팽창방향에 실질적으로 수직하도록 된다. 그러나, U자형 부재는 상대적으로 가요성이며, 팽창방향으로 적은 저항성을 제공한다. 이러한 배치는 사용자가 팽창 동안에 압전 요소에 의해 발생되는 힘과 무관하게 그리고 그에 영향을 주지 않고서 팽창방향에 수직인 방향으로 높은 프리로드력을 인가하게 한다.

가요성 요소(260)는 임의의 상당한 구조적 기능을 수행하지 않는다. 가요성 요소는 팽창(모션) 방향에 평행하고 그에 수직인 양자의 방향으로 가요성이 있다. 가요성 요소(260)는 U자형 부재를 장착 베이스(100)에 연결하여, 장착 베이스에 연결된 2개의 단부를 구비하는 대체로 U자형 세그먼트를 완성하며, 마찰 패드는 U자형 세그먼트의 개방 단부에 대향되게 지지된다. U자형의 테이퍼형 스프링은 U자형 세그먼트에 연결함으로써, U자형의 테이퍼형 스프링의 하나의 레그가 U자형 세그먼트 상에 존재하며, 플로팅 스프링 아암은 U자형 세그먼트로부터 본질적으로 캔틸레버된다.

U자형 세그먼트에 부착하는 U자형 스프링의 레그는 U자형 부재에 인접한 제1 조인트(375)와, 제2 조인트(380)에 부착한다. 제1 조인트와 제2 조인트는 팽창방향에 실질적으로 평행한 라인을 따라 정렬된다. 이러한 배치는 전체의 구조체가 마찰 패드에 의해 결합되는 트랙 내의 결함에 적응해야 할 때 응력을 감소시킨다. 또한, 이러한 배치는 힘의 가능성을 감소시키므로, 프리로드력에 의해 발생되는 응력이 압전 요소에 전달된다.

도 10은 단순한 U자형으로서의 U자형의 테이퍼형 스프링의 형상인 제3 아암(290)을 도시한다. 단순한 U자형이 이용되면, 모터의 작은 사이즈가 플로팅 단부(360)의 적은 변위로 필요한 프리로드력을 허용할 것이다. 그러나, 이와 같이 적은 변위가 요구되기 때문에, 소정의 프리로드를 조절하는 것이 어렵고, 프리로드의 레벨이 트랙 내의 결함에 의해 야기되는 변동에 민감할 것이다. 이러한 민감성을 감소시키고, 프리로드를 용이하게 설정하기 위해, 플로팅 스프링 아암(370)은 가능한 유용한 공간만큼 점유하는 와인딩 경로(도 9에서의 U자형의 테이퍼형 스프링의 형상인 제3 아암(290)으로서 도 10에서 식별됨)를 따르도록 배치된다. 이와 같이 하여, 플로팅 단부의 조절 범위는 플로팅 스프링 아암과 U자형 부재(240) 사이의 전체 갭이 되므로, 프리로드 조절성을 최대화할 수 있다.

아암에 의해 점유되는 공간은 제조 기술에 의해 제한된다. 바람직한 구성에서, 와이어 EDM은 모터의 각종 특성을 형성하는 우회 경로를 절단하는데 이용된다. 와이어 EDM은 일반적으로 약 0.3 mm 이상의 슬롯이 절단 공정 동안에 제조된다는 점에서 제한된다. 그러나, 모터 설계를 더욱 개선하도록 이들 슬롯의 사이즈를 감소시키는데 다른 제조 방법 또는 시스템이 이용될 수 있다.

도 9 및 10의 배치는 소정 사이즈의 압전 스택을 위해 매우 콤팩트한 모터를 제공한다. 예를 들면, (팽창방향에 수직인) 모터의 높이는 동일한 방향으로의 압전 스택의 높이의 단지 0.6 mm 이상이다. 이에 따라, 3 mm 높이의 압전 스택을 위해, 모터 높이는 단지 3.6 mm이다. 더욱이, 플로팅 단부와, 그에 따른 프리로드 스크류는 약 0.3 mm의 이동 범위를 갖는다. 이는 이와 같이 적은 모터 사이즈에 대한 상대적으로 큰 값이며, 용이하고 정확한 프리로드 값 조절을 허용한다. 본원에 기술된 프리로드 구조는 약 40 N의 힘까지 발생할 수 있으며, 약 (±25%) 0 내지 40N 사이의 프리로드력에 대한 약 0.3 mm의 조절 범위를 갖는다.

도 9의 모터(220)의 배치는 유용한 용적의 매우 효율적인 사용이 성취되도록 한다. 도 9의 모터(220)는 총 모터 용적을 형성하는 외측 모터 주변부(400)를 형성한다. 도시한 구성에서, 총 모터 용적 내의 가능한 공간의 적어도 약 70% (±2%)가 모터(220)와 압전 요소(90)에 의해 점유된다. 바람직한 구성에서, 공간의 적어도 약 75% (±2%)가 이용되며, 더욱 바람직한 실시예에서는 공간의 약 80%를 이용한다. 이에 따라, 모터(220)에 이용되는 에어 공간은 모터 주변부(400) 내의 공간의 단지 30%를 차지한다.

도 1 및 2의 모션 제어 시스템(10) 내에 도 9의 모터(220)를 조립하고 작동하는 것은 도 3의 모터(25)에 대해 실질적으로 동일하다.

모터(25, 220)와, 본 발명을 이용하는 다른 모터의 구성은 소정 방향으로 강성을 유지하고 다른 방향으로 가요성을 유지하는 한편, 공간의 사용이 콤팩트하고 효율적이다. 본원에 도시한 바와 같은 압전 모터의 구성에서, 모터의 치수는 압전 스택의 사이즈와 종종 관련되거나 또는 그에 비교된다. 강성과 관련하여, 프리로드의 방향으로의 강성에 비해, 모션 방향으로 모터가 매우 강성인 것이 바람직하다. 하기의 표는 3 mm × 3 mm인 압전 스택을 구비하는 압전 모터에 대해 성취되는 실제의 비율뿐만 아니라, 각종 비율을 위한 소정의 값을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 모터의 폭은 페이퍼 내로의 깊이이고, 모터의 높이는 도 3의 "Y" 방향으로 로터의 가장 큰 치수이고, 모터의 길이는 도 3의 "X" 방향으로의 로터의 가장 큰 치수이다. 더욱이, 모션 방향은 "X" 방향이며, 프리로드 방향은 "Y" 방향이다.

비율	소정값	실제값
스택 폭/모터 폭	1 대 1	1 대 1
스택 높이/모터 높이	2 대 1 미만	1.2 대 1
스택 길이/모터 길이	6 대 1 미만	4 대 1
모션 방향으로의 강성/ 프리로드 방향으로의 강성 (설계 프리로드의 경우)	80 대 1 초과	120 대 1
모션 방향으로의 강성/ 프리로드 방향으로의 강성 (프리로드가 없는 경우)	100 대 1 초과	150 대 1

본 발명의 각종 특징 및 이점은 하기의 특허청구범위에 기술된다.

Claims (36)

1. 모션 제어 시스템(motion control system; 10)에 있어서,
   베이스(15);
   상기 베이스에 의해 지지되고 상기 베이스에 대해 이동가능한 스테이지(20);
   상기 베이스에 결합되고 상기 스테이지를 이동시키도록 작동가능한 모터(25, 220)로서,
   상기 모터를 상기 베이스에 연결하도록 배치된 장착 베이스(100),
   상기 스테이지와 결합가능한 마찰 패드(95),
   상기 장착 베이스에 연결되는 제1 단부와 제2 단부를 구비하고 상기 마찰 패드가 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연결되는 커플링부, 및
   상기 장착 베이스와 상기 제2 단부 사이에 배치되고 상기 마찰 패드와 상기 스테이지를 이동시키도록 전기 신호에 응답하여 작동가능한 압전 요소(90)
   를 구비하는 상기 모터;
   상기 베이스의 외부로부터 접근가능하며, 상기 장착 베이스와 결합하고, 상기 모터와 상기 베이스 사이의 단독 부착 기구(sole attachment mechanism)인 장착 스크류(55); 및
   모터 단부와 조절 단부를 구비하며, 상기 모터 단부가 상기 모터와 접촉하면서 상기 모터에 가변 프리로드력(variable preload force)을 인가하도록 이동가능하고, 상기 조절 단부가 상기 베이스의 외부로부터 접근가능하도록 배치되는 프리로드 스크류(preload screw; 65)
   를 포함하며,
   상기 모터는 고정 단부에서 상기 장착 베이스에 연결되는 제1 아암(245), 상기 압전 요소에 부착되는 이동 단부를 갖는 제2 아암(250), 및 상기 프리로드력이 인가되고 프리로드 조절을 위해 사용되는 플로팅 단부를 갖는 제3 아암(290)을 갖춘 별 형상의 구성을 갖는,
   모션 제어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 장착 베이스는 제1 개구(45)를 구비하고,
   상기 장착 스크류(55)는 상기 모터(25, 220)를 상기 베이스(15)에 고정되게 연결하도록 상기 제1 개구와 나사식으로 결합하는,
   모션 제어 시스템.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 프리로드력은 0 내지 40 N 사이에서 조절가능한,
   모션 제어 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 모터(25, 220)는 모터 주변부를 형성하고, 상기 주변부 내의 공간의 적어도 70%는 상기 압전 요소를 구비한 상기 모터에 의해 점유되는,
   모션 제어 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 커플링부는 상기 제2 단부에 커플링 패드(230)와, 상기 커플링 패드와 상기 마찰 패드(95) 사이에서 연장되는 강성의 커플러(235)를 구비하는,
   모션 제어 시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 커플링부는 제1 폭을 갖는 제1 단부, 제2 폭을 갖는 제2 단부 및 턴 폭(turn width)을 갖는 턴부(turn portion)를 갖는 테이퍼형 스프링을 구비하고,
   상기 제1 폭과 상기 제2 폭은 상기 턴 폭보다 작은,
   모션 제어 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 커플링부는, 상기 커플링 패드(230)로부터 상기 강성의 커플러(235)를 따라 제1 방향으로, 상기 테이퍼형 스프링의 제1 단부로부터 상기 턴부로 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로, 상기 턴부로부터 상기 테이퍼형 스프링의 제2 단부로 상기 제1 방향으로, 그리고 상기 테이퍼형 스프링의 제2 단부로부터 상기 커플링부의 제1 단부로 상기 제2 방향으로 연장되는 우회 경로(circuitous path)를 따르는,
   모션 제어 시스템.
   
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 모터(220)의 제3 아암(290)은 실질적으로 U자형 경로를 따르는 제1 부분, 270도까지 터닝하는 경로를 따르는 제2 부분, 및 실질적으로 L자 형상인 제3 부분을 구비하는,
    모션 제어 시스템.
    
11. 제1항에 있어서,
    얇은 만곡부(flexure; 225)가 상기 커플링 패드(230)로부터 상기 마찰 패드(95)를 지지하는 강성의 커플러(235)로 연장되고, 가요성 요소(260)가 상기 장착 베이스(100)를 U자형 부재(240)에 연결하여, 상기 장착 베이스에 연결된 2개의 단부를 구비하는 U자형 세그먼트를 완성하며, 상기 마찰 패드(95)는 상기 U자형 세그먼트의 개방 단부의 반대편에 지지되는,
    모션 제어 시스템.
    
12. 모션 제어 시스템(10)에 이용되는 압전 모터(220)로서, 베이스(15) 내에 지지되고 스테이지(20)를 이동시키도록 작동가능한 압전 모터에 있어서,
    상기 압전 모터를 상기 베이스에 연결하도록 된 장착 베이스(100);
    상기 스테이지와 결합가능한 마찰 패드(95);
    상기 장착 베이스에 결합되고 상기 마찰 패드를 이동시키는 전기 신호에 응답하여 작동가능한 압전 요소(90); 및
    상기 장착 베이스에 연결되는 제1 단부와, 상기 압전 요소에 결합되는 제2 단부를 구비하는 커플링부
    를 포함하고,
    상기 마찰 패드는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 상기 커플링부에 연결되며, 상기 커플링부는 제1 폭을 갖는 제1 단부, 제2 폭을 갖는 제2 단부 및 턴 폭(turn width)을 갖는 턴부(turn portion)를 갖춘 테이퍼형 스프링을 구비하고, 상기 제1 폭과 상기 제2 폭은 상기 턴 폭보다 작으며,
    상기 모터는 고정 단부에서 상기 장착 베이스에 연결되는 제1 아암(245), 상기 압전 요소에 부착되는 이동 단부를 갖는 제2 아암(250), 및 프리로드력이 인가되고 프리로드 조절을 위해 사용가능한 플로팅 단부를 갖는 제3 아암(290)을 갖춘 별 형상의 구성을 갖는,
    압전 모터.
    
13. 삭제
14. 제12항에 있어서,
    상기 커플링부는 상기 제2 단부에 커플링 패드(230)와, 상기 커플링 패드와 상기 마찰 패드(95) 사이에서 연장되는 강성의 커플러(235)를 구비하는,
    압전 모터.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 커플링부는, 상기 커플링 패드(230)로부터 상기 강성의 커플러(235)를 따라 제1 방향으로, 상기 테이퍼형 스프링의 제1 단부로부터 상기 턴부로 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로, 상기 턴부로부터 상기 테이퍼형 스프링의 제2 단부로 상기 제1 방향으로, 그리고 상기 테이퍼형 스프링의 제2 단부로부터 상기 커플링부의 제1 단부로 상기 제2 방향으로 연장되는 우회 경로(circuitous path)를 따르는,
    압전 모터.
    
16. 삭제
17. 제12항에 있어서,
    상기 모터(220)의 제3 아암(290)은 실질적으로 U자형 경로를 따르는 제1 부분, 270도까지 터닝하는 경로를 따르는 제2 부분, 및 실질적으로 L자 형상인 제3 부분을 구비하는,
    압전 모터.
    
18. 제12항에 있어서,
    얇은 만곡부(flexure; 225)가 상기 커플링 패드(230)로부터 상기 마찰 패드(95)를 지지하는 강성의 커플러(235)로 연장되고, 가요성 요소(260)가 상기 장착 베이스(100)를 U자형 부재(240)에 연결하여, 상기 장착 베이스에 연결된 2개의 단부를 구비하는 U자형 세그먼트를 완성하며, 상기 마찰 패드(95)는 상기 U자형 세그먼트의 개방 단부의 반대편에 지지되는,
    압전 모터.
    
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제
36. 삭제

Images