KR102371622B1

KR102371622B1 - 조정 장치

Info

Publication number: KR102371622B1
Application number: KR1020197038748A
Authority: KR
Inventors: 스테판 마쓰니; 아르네 브라미크; 헤리 마쓰; 다니엘라 트롤
Original assignee: 피직 인스트루멘테 (페이) 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2022-03-07
Also published as: KR20200012959A; CN110730918B; WO2018224094A1; IL271033B; US20200088993A1; EP3635467B1; JP7075948B2; DE102017112517B3; US11275236B2; IL271033A; EP3635467A1; CN110730918A; JP2020522758A

Abstract

본 발명은 베이스 몸체, 구동 모션을 실현하는 적어도 2 개의 구동 요소 및 상기 베이스 몸체에 대해 이동 가능한 플랫폼을 가지는 조정 장치에 있어서, 상기 구동 요소 각각은 상기 전자(former)와 관련된 레버 트랜스미션 장치에 맞닿아있고, 상기 레버 트랜스미션 장치와 함께 전달된 상기 구동 요소의 구동 모션은 상기 레버 트랜스미션 장치와 상기 플랫폼 사이를 연결하는 조인트 요소를 통하여 상기 플랫폼으로 전달될 수 있고, 상기 플랫폼은 상기 플랫폼을 통과하는 축에 대한 틸팅(tilting) 운동의 형태 및/또는 상기 플랫폼에 의해 정의된 플랫폼 평면에 수직으로 배열된 축에 평행한 병진 운동의 형태로 상기 베이스 몸체에 대해 정의된 조정 모션을 수행할 수 있고, 상기 조인트 요소는 상기 적어도 하나의 틸팅 축에 대해서만 오로지 상기 플랫폼의 틸팅 모션을 허용하고, 상기 조정 모션을 안내하기 위해 사용되고 상기 베이스 몸체에 견고하게 연결된 스프링 요소는 상기 플랫폼에 더 배치되며, 상기 스프링 요소는 상기 플랫폼 평면에서 기생하는 병진 운동 및/또는 상기 조정 모션으로 인하여 상기 플랫폼 평면에 수직으로 배열된 회전 축에 대한 상기 플랫폼의 기생 회전 운동을 방지하는 조정 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 조정 장치의 틸팅 미러 유닛의 사용에 관한 것이다.

Description

조정 장치

본 발명은 청구항 1 내지 17에 따른 조정 장치 및 이러한 조정 장치를 틸팅 미러 유닛에 사용하는 것에 관한 것이다.

DE 103 44 178 B4에 알려진 바는 광학 요소를 위한 조정 장치로, 여기서 광학 요소는 조작기 유닛에 의해 베이스 몸체 상에 장착된다. 조작기 유닛은 선형 조정 요소 및 이동가능한 조작기 부재를 포함하고, 상기 선형 조정 요소 및 이동가능한 조작기 부재는 굴곡 힌지 배열에 의해 서로 연결된다. 이동가능한 조작기 부재 자체는 추가적인 굴곡 힌지에 의해 프레임 링에 의하여 배열된 광학 요소인 조작기 머리(head)에 연결된다.

굴곡 힌지 배열은 레버 감소로 작용하는 방식으로 구성되며, 이에 의해 선형 조정 요소의 이미 작은 조정 모션이 광학 요소의 훨씬 더 낮고 정밀한 조정 모션으로 변환될 수 있다.

DE 103 44 178 B4에 알려진 조정 장치의 메인 단점은 조정 모션 범위가 매우 제한된다는 점이다.

따라서, 본 발명의 목적은 조정 모션의 높은 정교함을 가진 더 넓은 조정 범위가 가능한 조정 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 따른 조정 장치에 의해 만족되고, 후속 종속항은 적어도 유리한 추가 개발을 기술한다.

예를 들어, 각도, 치수, 위치, 방향(orientation) 및 방향(directions)와 같은 기하학적인 데이터 사양과 관련하여 설명의 다음 부분에서 여러 번 사용된 용어 "실질적으로(substantially)"는 대응하는 기하학적 데이터가 각각 지정된 기하학적 데이터와 비교하여 +/-5%의 편차를 가질 수 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 이 편차는 예를 들어 제조 또는 어셈블리 공차(tolerances)에 기인한다.

본 발명에 따른 조정 장치는 베이스 몸체 및 상기 베이스 몸체에 대하여 이동 가능한 플랫폼을 포함하고, 바람직하게 이동하거나 위치될 요소, 바람직하게는 광학 요소가 상기 플랫폼에 부착될 수 있다. 상기 플랫폼 또는 위치된 요소의 이동은 적어도 2개의 구동 요소에 의해 실현되며, 상기 적어도 2개의 구동 요소의 각각은 전용(dedicated) 및 연관된 레버 트랜스미션 장치에 결합된다.

레버 트랜스미션 장치와 함께, 예를 들어, 피에조(piezo) 액츄에이터 형태의 구동 요소의 경우- 통상적으로 사용된 구동 요소의 매우 작은 구동 모션은 비교적 큰 결과 모션으로 변환할 수 있다.

각각의 레버 트랜스미션 장치를 통해 전달된 관련된 구동 요소의 구동 모션은 마찰없는 방식으로 레버 트랜스미션 장치와 플랫폼을 연결하는 조인트 요소를 통하여 플랫폼으로 전달되며, 따라서 플랫폼은 상기 플랫폼을 통과하는 축에 대한 틸팅(tilting) 운동의 형태 및/또는 상기 플랫폼에 의해 정의된 플랫폼 평면에 수직으로 배열된 축에 평행한 병진 운동의 형태로 상기 베이스 몸체에 대해 정의된 조정 모션을 수행할 수 있다. 조인트 요소는 적어도 하나의 틸팅축에 대해서만 플랫폼의 틸팅 모션을 허용한다.

플랫폼에 연결되고 조정 모션을 가이드하는데 사용되는 스프링 요소는 마찬가지로 베이스 몸체에 연결되고, 스프링 요소는 상기 플랫폼 평면에서 기생하는 병진 운동 및/또는 상기 조정 모션으로 인하여 상기 플랫폼 평면에 수직으로 배열된 회전 축에 대한 상기 플랫폼의 기생 회전 운동을 방지하고, 상기 기생 모션은 조정 모션으로부터 발생한다. 동시에, 그러나, 스프링 요소는 회전 축에 평행하게 배열된 축 내 병진 운동을 허용한다. 스프링 요소는 바람직하게는 플랫 스프링이거나 특히 스프링 스틸과 같은, 금속 재료로 만들어진 막(membrane)이다.

플랫폼이 2 개의 파트로 이루어지고, 상기 조정 장치에 의해 이동될 요소가 부착될 수 있는 플랫폼 상부 및 플랫폼 하부를 포함하는 것이 유리하다. 또한, 상기 스프링 요소는 상기 플랫폼 하부에서 그 형상에 대응하는 리세스(43) 내에 배열되고 바람직하게는 상기 플랫폼 하부에 접착 결합된다. 따라서, 조인트 요소에 근접하거나 플랫폼의 피봇(pivot) 포인트에 근접한 스프링 요소의 배열이 얻어지고, 그 결과, 특히 변형 가능한 구성 요소에서 낮은 기계적 응력(stresses)가 발생한다. 움직이는 질량의 질량 중심은 플랫폼의 피봇 점과 이상적으로 일치하며, 따라서 플랫폼의 원치 않는 기생 진자 모션(parasitic pendulum motion)이 각각 가능한 정도로 방지되거나 방지된다.

스프링 요소를 플랫폼 하부의 리세스에 배치하면 설치 공간이 작고 감소되며, 접착 결합 공정에 의한 부착은 추가 구성 요소의 사용을 생략하고 설치 노력을 감소시킨다. 접착 결합 공정에 의해 스프링 요소를 플랫폼 하부에 연결하는 것 외에도, 납땜 또는 용접과 같은 다른 유형의 연결이 고려 될 수 있다. 예를 들어, 스프링 요소가 예를 들어 리세스(recess), 예를 들어 플랫폼 하부의 슬롯에 놓이거나 리세스 (recess)에 장착되는 순수한 기계적 부착이 또한 고려 될 수 있다.

이는 또한 중앙 섹션과 상기 중앙 섹션으로부터 연장된 적어도 2개의 팔 섹션을 포함하는 스프링 요소를 가지는 것이 바람직하다. 이는 간단한 방식으로 높은 가이드 정확도를 가능하게 하며, 동시에 해당 스프링 요소는 조정 장치에서 낮은 기계적 응력으로 비교적 큰 조정 범위를 허용한다.

뿐만 아니라, 조인트 요소가 굴곡 힌지로 형성되는 것이 바람직하다. 굴곡 힌지는 비마찰(friction-free)로 작동하며 변형은 매우 작은 히스테리시스(hysteresis)를 수반한다. 뿐만 아니라, 굴곡 힌지는 각 조정 모션의 높은 운동성을 가능하게 하고, 그 효율성의 정도는 높다. 굴곡 힌지의 사용은 따라서 특히 정확도가 높은 요구 및 본 발명의 조정 장치의 속도에 있어서 특히 유리하다.

뿐만 아니라, 실질적으로 상호 수직인 한 쌍의 리프 스프링으로 구성된 조인트 요소를 가지는 것이 바람직하다. 리프 스프링은 실질적으로 상호 수직으로 배열되어 낮은 기계적 로드(loads) 또는 복잡한 힘 노출 하에서 조정 장치에 낮은 응력을 제공한다. 특히, 리프 스프링은 서로 크로싱하거나 서로 수직으로 각각 배열되어 모든 각 조정 또는 틸팅 축에 대하여 비교적인 운동의 요구 및 비교적인 조정 모션의 요구를 만족할 수 있다.

게다가, 플랫폼은 베이스 몸체에 해제가능하게(releasably) 연결되는 것이 바람직하다. 이는 본 발명에 따른 조정 장치의 보다 단순하고 비용 효율적인 제조와 관련하여 유리하다. 또한, 이는 플랫폼 또는 요소의 간단한 교환이 그와 관련된 위치에 배치될 수 있는 가능성을 제공한다. 조인트 요소가 플랫폼에 영구적으로 연결되거나 일체형으로 형성되도록 구성된 경우, 조인트 요소는 높은 기계적 로드를 받고 작동 중 각각의 고장이 가능하기 때문에 교환이 특히 유리하다.

뿐만 아니라, 적어도 2개의 상호작동하는 레버 섹션을 포함하는 레버 트랜스미션 장치를 가지는 것이 바람직하다. 이는 원하는 전송 비율을 확보하는 것을 허락한다. 이는 특히, 레버 트랜스미션 장치의 전체 레버 전달이 5 내지 7 사이, 특히 바람직하게는 6.25인 것이 특히 유리하다.

적어도 2개의 상호작용 레버 섹션이 서로 중첩되어 배치되는 것이 유리할 수 있다. 이는 설치 공간이 거의 필요하지 않으면서 동시에 비교적 큰 전송 비율을 가능하게 한다. 즉, 매우 컴팩트한 레버 트랜스미션 장치가 실현될 수 있다.

뿐만 아니라, 적어도 하나의 굴곡 힌지에 의하여 레버 섹션이 서로 연결되는 것이 유리할 수 있다. 이는 비마찰(friction-free) 및 높은 운동성의 레버 트랜스미션 장치의 운동을 가능하게 한다.

뿐만 아니라, 레버 트랜스미션 장치가 베이스 몸체와 일체로 형성되는 것이 유리할 수 있다. 이는 매우 적은 제조 공차(tolerance)를 유지하면서 조정 장치의 더욱 컴팩트한 설계를 가능하게 한다.

플랫폼은 직각으로 교차하고 플랫폼을 통과하는 2 개의 틸팅축에 대해 기울어질 수 있고, 조정 장치는 굴곡 힌지의 형태로 플랫폼에 부착된 4개의 구동 요소, 및 구동 조인트 요소를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 조정 장치의 적용 분야를 확장시킨다.

특히, 플랫폼에 일체로 굴곡 힌지가 연결되는 것이 유리할 수 있다. 이는 상당히 설치 비용을 줄인다.

게다가, 스프링 요소는 환형 중앙 섹션 및 별 모양으로 연장된 4 개의 팔 섹션을 포함하는 것이 유리하다. 이는 단순한 방법으로 높은 가이드 정확도를 허용하고, 여기서 해당 스프링 요소는 동시에 조정 장치에 낮은 기계적 응력으로 비교적 큰 조정 범위를 허용한다. 중심 섹션으로부터 별 모양으로 연장되는 3개 또는 4개 이상의 팔 섹션을 갖는 스프링 요소가 또한 고려될 수 있다.

뿐만 아니라, 피봇점(pivot point)을 정의하는 2개의 틸팅 축의 교차점이 플랫폼에 대한 조인트 요소의 4개의 부착점에 의해 정의되는 실질적으로 동일한 평면 내에 있는 것이 유리할 수 있다. 이로 인해 팔 섹션과 조인트 요소의 기계적 하중이 낮아진다.

55 내지 60 cm³의 상기 조정 장치의 외피(envolopes)의 부피에서, 틸팅 모션은 5x10E-6° 내지 1°의 틸팅 각도에서 일어날 수 있고 및/또는 병진 모션은 1nm 내지 200μm 범위에서 일어나는 것이 바람직할 수 있다. 조정 장치의 부피 또는 조정 장치의 외피의 부피가 상응하는 조정 장치의 작은 치수에서도, 본 발명에 따른 조정 장치는 플랫폼의 비교적 큰 틸팅 각도 및/또는 비교적 큰 병진 모션 또는 편향을 허용한다.

게다가, 플랫폼이 최대 및200Hz의 주파수에서 최소 및 최대 경사각 사이 및/또는 최소 및 최대 병진 편향 사이에서 전환을 수행할 수 있게 하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조정 장치는 조정 모션에 대해 높은 운동성을 제공한다.

본 발명은 또한 틸팅 미러 유닛에 사용되는 조정 장치에 관한 것이다. 광학 장치의 컴팩트한 틸팅 미러 유닛 내 빔 경로의 높은 운동성의 편향이 따라서 성취된다.

이하에서, 본 발명의 실시예는 첨부된 도면에 기초하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 조정 장치(1)의 분해 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 조립된 상태의 조정 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 조정 장치의 상부 섹션의 상세도를 도시한다.
도 4는 조정 장치의 도 1 내지 도3에 기초한 상세한 도면이다.
도 5에서 선행하는 도 1 내지 도 4에 관한 추가 세부 사항이다.
도 6은 플랫폼 평면과 평행하게 놓인 플랫폼 하부(42)를 통한 단면도인 도 1 내지 도 5에 따른 조정 장치의 상부 섹션의 상세도이다.
도 7은 도 1 내지 도 6에 따른 조정 장치에서 플랫폼 평면에 수직인 단면도를 도시한다.
도 8은 도 7에 대체로 대응하지만, 먼저, 나사 형태의 부착 요소(150)가 있고, 둘째로, 부착 요소(170)가 부착 부재(160)를 베이스 몸체(2)에 연결하는 나사로서 구성된 것을 도시하고 있다.
도 9는 계산에 의해 시뮬레이션된 도 1 내지 도 8에 따른 조정 장치의 편향 또는 위치 결정 상황을 사시도로 도시한다.
도 10은 도 9에 따른 편향 상황에 관한 측면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 조정 장치(1)의 분해 사시도를 도시한다. 티타늄 Ti6Al4V (5등급)으로 제조된 베이스 몸체(2)는 압전(piezoelectric) 선형 액츄에이터 형태의 구동 요소(3)의 각각의 수용을 위해 총 4개의 베이스 몸체 리세스(100)를 포함한다. 압전 선형 액츄에이터는 실질적으로 T자형 프리로드 요소(121), 2개의 압축 스프링(122) 및 베어링 섹션(123)을 포함하는 프리로드 장치(120)에 의해 종방향 연장 방향으로 압축 응력으로 작용한다. 조정 장치가 조립된 상태에서, 각각의 압축 스프링(122)은 프리로드 요소(121)의 리세스에 대응하여 삽입되고, 그 2개의 원위 단부(distal ends) 중 하나가 프리로드 요소(121)에 맞닿거나 그 위에 지지된다. 각각의 압축 스프링의 다른 하나의 원위 단부는 각각 관련된 베어링 섹션(123)에 맞닿거나 그 위에 지지되며, 베어링 섹션은 또한 압축 스프링이 부분적으로 돌출하는 각각의 리세스를 포함한다. 프리로드 요소 및 베어링 섹션의 리세스 내로의 각각의 부분 돌출부는 압축 스프링(122)의 베어링 또는 안내를 달성한다.

베이스 몸체(2)와 일체로 또는 일부에 형성되는 것은 총 4개의 레버 트랜스미션 장치(5)이며, 각각은 굴곡 힌지(11)에 의해 서로 연결되거나 작동 연결되는 서로 중첩된 2개의 레버 섹션(10)을 포함한다.

플랫폼(4)은 플랫폼 상부(41) 및 플랫폼 하부(42)로 구성되며 총 4개의 조인트 요소(6)은 일체적으로 형성되나, 그 중에 2개만이 도 1에서 보여진다. 플랫폼 상부(41) 및 플랫폼 하부(42) 사이에 스프링 스틸로 만들어진 스프링 요소(7)가 배열되며, 스프링 요소(7)는 환형 중앙 섹션(8) 및 별모양 방식으로 중앙 섹션(8)으로부터 연장되는 4개의 팔 섹션(9)을 포함한다. 이러한 설치된 상태에서, 스프링 요소(7)는 상보적이며 따라서 플랫폼 하부(42)의 별 모양의 리세스(43)에 놓이거나 바람직하게는 접착제 결합에 의해 연결된다.

스프링 요소(7)는 도 1에도시되지는 않은 부착 요소, 바람직하게는 나사에 의해 베이스 몸체에 연결된 조립 또는 장착된 상태에 있다. 부착 요소는 부착 부재(160)와 함께 작용한다. 스프링 요소(7)가 베이스 몸체(2)에 부착됨으로 인하여, 스프링 요소(7)와 플랫폼 하부(42) 사이의 견고한 연결 및 플랫폼 하부(42)와 플랫폼 상부(41) 사이의 견고한 연결로 인하여 전체 플랫폼(4)이 베이스 몸체(3)에 연결된다.

조정 장치의 조립된 상태에서, 조인트 요소(6)는 또한 플랫폼 하부(42)에 대응하는 통과 통로를 통해 돌출되고, 각각 대향 레버 섹션(10)의 리세스에 대응하도록 돌출되고, 여기서 이들은 각각 부착 요소(140)를 통해 대응하는 레버 섹션(10)에 연결된다.

도 2는 도 1의 조립된 상태의 조정 장치의 측면도이다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 나사의 형태의 부착 요소(150)는 부착 부재(160)에서 대응하는 쓰레드(thread)와 상호작용하는 것이 보여질 수 있다. 도 2에서 인식 할 수 없는 나사(15)의 헤드는 스프링 요소(7)에 맞닿는 반면 나사 또는 쓰레드 샤프트는 스프링 요소(7)의 환형 개구(8)를 통해 돌출된다. 부착 요소(150)의 쓰레드에 나사를 조임으로써, 스프링 요소 및 따라서 전체 플랫폼이 각각 베이스 몸체에 연결되거나 그에 부착된다.

뿐만 아니라, 프리로드 요소(121)가 베이스 몸체에 연결되고 압축 스프링(122)이 프리로드 요소(121)와 각 베어링 섹션(123)사이에 각각의 부분이 프리로드 요소 및 베어링 섹션의 리세스에 안착되도록하는 방식으로 배열되는 동안 각각의 원위 단부 중 하나를 갖는 2개의 인식 가능한 선형 액츄에이터(3)가 프리로드 장치(120)의 각각의 베어링 섹션(123)에 맞닿아 있음을 도 2로부터 수집할 수 있다. 프리로드 요소가 본체에 단단히 연결되어 있기 때문에 압축 스프링은 베어링 섹션(123)과 레버 변속 장치(5)의 어버트먼트 섹션(101)과 일부 또는 일체로 형성되는, 각 선형 액추에이터에 방향으로 눌려져 있다. 또한, 어버트먼트 섹션(101)는 각각의 선형 액츄에이터의 방향으로 가압되고, 각각의 선형 액츄에이터의 대향 배치된 원위 단부의 견고한 지지로 인해, 후자는 압축 응력을 받는다.

2개의 레버 섹션(10)은 선형 엑츄에이터의 종방향 연장 방향으로 서로 뒤에 배치되며, 여기서 선형 액츄에이터를 향하는 레버 섹션은 선형 액츄에이터로부터 멀리 향하는 레버 섹션보다 짧다. 더 짧은 레버 섹션으로 약 2의 레버 변속기가 가능하지만, 더 긴 레버 섹션으로 약 3의 레버 변속기가 얻어질 수 있다. 총 레버 변속기는 약 6.25이다.

도 3은 도 1 및 도 2에 따른 조정 장치의 상부 섹션의 상세도를 도시한 것이나, 명확성을 위하여 프리로드 장치(120)는 생략되었다.

각각의 선형 액추에이터의 상부 원위 단부는 프리로드 장치 (120)의 베어링 섹션(123)과 맞닿거나 그와 맞물리며, 여기서 베어링 섹션(123)은 레버 트랜스미션 장치의 어버트먼트 섹션(101)과 일부 또는 일체로 형성된다.

각각의 선형 액츄에이터로부터 멀어지는 방향으로 인접한 어버트먼트 섹션(101)는 레버 트랜스미션 장치의 제 1 굴곡 힌지(11)이다.

각각의 선형 액츄에이터로부터 멀어지는 방향으로 전술한 굴곡 힌지에 인접하는 것은 제 1 레버 섹션(10)이며, 이 제 1 레버 섹션은 먼저 추가의 굴곡 힌지 (11)에 의해 베이스 몸체에 연결되고, 둘째, 제 1 레버 섹션은 제 1 레버 섹션 뒤에 각각의 선형 액추에이터로부터 멀어지는 방향으로 배열된 제 2 레버 섹션에 연결된 추가 굴곡 힌지(11)에 의해 이루어진다.

제 1 레버 섹션은 대략 8mm 정도로 연장되어, 그 종방향 연장방향은 실질적으로 관련된 선형 액츄에이터의 각각 결합된 연장 방향에 수직이다.

제 2 레버 섹션은, 제 1 레버 섹션과 달리, 각진 형상을 가지며, 유효한 레버 길이는 약 10mm이다. 제 2 레버 섹션은 추가 굴곡 힌지에 의해 베이스 몸체에 연결된다.

레버 트랜스미션 장치의 굴곡 힌지는 1mm의 길이 및 0.4mm의 폭을 가진다.

플랫폼 하부(42)와 일체로 형성된 제 2의 더 긴 레버 섹션과 각각의 조인트 요소(6) 사이의 연결은 나사 형태의 부착 요소(140)에 의해 확립된다.

도 4는 조정 장치의 도 1 내지 도3에 기초한 상세한 도면인 것으로, 후술하는 도 3과 비교하여 베어링 섹션(123)이 생략되고 조인트 요소(6)가 자유롭게 잘렸다.

도시된 2 개의 조인트 요소(6) 각각이 한 쌍의 리프 스프링(61,62)으로 형성되어 있음을 도4로부터 수집 할 수 있다. 두 개의 리프 스프링이 서로 실질적으로 직각으로 배열 된 경우, 이에 의해 실질적으로 서로 직교하게 배열 된 각각의 운동 또는 틸팅 방향에서 필요한 자유도(degrees of freedom)을 가능하게 한다.

앞서 언급한 바와 같이, 부착 요소(140)에 의하여 레버 트랜스미션과 각 조인트 요소는 연결되고나 또는 결합되고, 이는 도 4에서 명확성을 위하여 생략되었으나, 따라서, 레버에 의하여 전송된 선형 액츄에이터의 편향이 플랫폼(4)으로 전달 가능하다. 이는 도 5에서 선행하는 도 1 내지 도 4에 관한 추가 세부 사항으로부터 발생한다. 부착 요소(140)는 그루브(grub) 나사로서 구성된다.

도 6은 플랫폼 평면과 평행하게 놓인 플랫폼 하부(42)를 통한 단면도인 도 1 내지 도 5에 따른 조정 장치의 상부 섹션의 상세도인 것으로, 여기서 단면도는 플랫폼 평면에 평행하게 진행된다. 플랫폼 하부(42)의 리세스(43) 내 스프링 요소(7)의 배열은 상세하게 보여진다.

십자형(cross-shaped) 스프링 요소(7)는 환형 중앙 섹션(8) 및 이로부터 연장되는 4 개의 팔 섹션(9)을 포함하며, 여기서 인접한 팔 섹션은 서로 실질적으로 90°의 각도를 형성한다.

스프링 요소는 각각 스프링 강판 또는 스프링 스틸로 만들어지고, 0.15mm의 두께 또는 재료 두께를 갖는다. 각 팔 섹션의 길이는 원형 중앙 섹션의 중심에서 측정 한 7.5mm이며, 각각의 팔 섹션의 폭은 가장 좁은 지점, 즉 일정한 폭을 갖는 위치에서 1.5mm이다.

십자형 스프링 요소(7)는 각각 상보적 리세스(43) 내 배열되거나 그 안에 삽입되며, 각 팔 섹션의 더 넓은 단부 섹션은 플랫폼 하부(42)에 접착 결합된다.

도 7은 도 1 내지 도 6에 따른 조정 장치에서 플랫폼 평면에 수직인 단면도를 도시한다. 플랫폼 상부(41)와 플랫폼 하부(42) 사이의 스프링 요소(7)의 배열은 다시 명백하게 인식되며, 여기서 스프링 요소의 환형 중항 섹션(8)은 부착 부재(160)에 맞닿는다.

도 8은 도 7에 대체로 대응하지만, 먼저, 나사 형태의 부착 요소(150)가 있고, 둘째로, 부착 요소(170)가 부착 부재(160)를 베이스 몸체(2)에 연결하는 나사로서 구성된 것을 도시하고 있다.

도 9는 계산에 의해 시뮬레이션된 도 1 내지 도 8에 따른 조정 장치의 편향 또는 위치 결정 상황을 사시도로 도시한다. 도 9에 도시 된 레버 트랜스미션 장치는 전방 좌측에서 편향되고, 대각선으로 대향하여도 도 9에서 인식할 수 없는 레버 트랜스미션 장치는 우측 후방에서 편향된다. 전방 좌측에 배치된 레버 트랜스미션 장치와 관련된 선형 액츄에이터는 연장(elongation) 운동을 수행하지만, 대각선으로 대향하여 배치된 선형 액츄에이터는 수축(contraction) 운동을 수행한다. 전반적으로, 이것은 두 개의 틸팅축에 대해 정의된 틸트(tilt) 프로세스의 결과이다.

도 9의 예시에서 도시된 편향(deflection) 또는 변형(deformation)은 실제보다 훨씬 크다는 것을 명심 해야 한다. 이것은 또한 도 9에 따른 편향 상황에 관한 측면도인 도 10의 예시에도 적용된다.

도 10에서 명백히 인식되는 것은, 선형 액츄에이터의 연장과 함께, 좌측 전방의 레버 트랜스미션 장치가 선형으로 액츄에이터의 수축과 함께 상방으로, 즉 플랫폼을 향한 방향으로 상응하게 확대된 운동을 수행한다는 것이다. 반대로, 레버 트랜스미션 장치의 하향 운동, 즉 플랫폼으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 또한, 도 10에서, 2 개의 작동 레버 트랜스미션 장치의 대응하는 변형으로 인한 리프 스프링 (61)의 벤딩(bending) 변형이 명확하게 인식된다.

1: 조정 장치
2: 베이스 몸체
3: 구동 요소
4: 플랫폼
5: 레버 트랜스미션 장치
6: 조인트 요소
7: 스프링 요소
8: 중앙 섹션
9: 팔 섹션
10: 레버 섹션
11: 굴곡 힌지
41: 플랫폼 상부
42: 플랫폼 하부
43: 리세스(플랫폼(4)의)
61: 리프 스프링
62: 리프 스프링
100: 베이스 몸체 리세스
101: 어버트먼트 섹션
120: 프리로드 장치
121: 프리로드 장치
122: 압축 스프링
123: 베어링 섹션
140: 부착 요소
150: 부착 요소
160: 부착 요소
170: 부착 요소

Claims

베이스 몸체(2), 구동 모션을 실현하는 적어도 2 개의 구동 요소(3) 및 상기 베이스 몸체에 대해 이동 가능한 플랫폼(4)을 가지는 조정 장치(1)에 있어서, 상기 구동 요소(3) 각각은 상기 구동 요소(3)와 관련된 레버 트랜스미션 장치(5)에 맞닿아있고, 상기 레버 트랜스미션 장치(5)와 함께 전달된 상기 구동 요소(3)의 구동 모션은 상기 레버 트랜스미션 장치와 상기 플랫폼(4) 사이를 연결하는 조인트 요소(6)를 통하여 상기 플랫폼(4)으로 전달될 수 있고, 상기 플랫폼(4)은 상기 플랫폼을 통과하는 축에 대한 틸팅(tilting) 모션의 형태 및/또는 상기 플랫폼에 의해 정의된 플랫폼 평면에 수직으로 배열된 축에 평행한 병진 모션의 형태로 상기 베이스 몸체에 대해 정의된 조정 모션을 수행할 수 있고, 상기 조인트 요소는 상기 적어도 하나의 틸팅 축에 대해서만 오로지 상기 플랫폼의 틸팅 모션을 허용하고, 상기 조정 모션을 안내하기 위해 사용되고 상기 베이스 몸체에 견고하게 연결된 스프링 요소(7)는 상기 플랫폼에 더 배치되며, 상기 스프링 요소(7)는 상기 플랫폼 평면의 기생 병진 모션 및 상기 조정 모션으로 인하여 상기 플랫폼 평면에 수직으로 배열된 회전 축에 대한 상기 플랫폼의 기생 회전 모션을 방지하는 조정 장치.
제1항에 있어서,
상기 플랫폼(4)은 2 개의 파트로 이루어지고, 상기 조정 장치에 의해 이동될 요소가 부착될 수 있는 플랫폼 상부(41) 및 플랫폼 하부(42)를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 스프링 요소는 상기 플랫폼 하부에서 그 형상에 대응하는 리세스(43) 내에 배열되는 조정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스프링 요소(7)는 중앙 섹션(8) 및 상기 중앙 섹션으로부터 연장되는 적어도 2 개의 팔 섹션(9)을 포함하는 조정 장치.
제 1항에 있어서, 상기 조인트 요소는 굴곡 힌지(flexure hinges)로 형성되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 4항에 있어서,
상기 조인트 요소(6) 각각은 실질적으로 서로 수직으로 배열된 한 쌍의 리프 스프링(leaf springs)(61,62)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 플랫폼은 상기 베이스 몸체(2)에 해제가능하게(releasably) 연결되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 레버 트랜스미션 장치는 적어도 2개의 상호 작용하는 레버 섹션(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 7항에 있어서,
상기 적어도 2개의 상호 작용하는 레버 섹션(10)은 서로 중첩되어(nested) 배열되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 7항에 있어서,
상기 레버 섹션은 적어도 하나의 굴곡 힌지(11)에 의하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 7항에 있어서,
상기 레버 트랜스미션 장치(5)는 상기 베이스 몸체(2)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 7항에 있어서,
상기 레버 트랜스미션 장치(5)의 전체 레버 전달은 5와 7사이인 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 플랫폼(4)은 직각으로 교차하고 상기 플랫폼을 통과하는 2 개의 틸팅축에 대해 기울어질 수 있고, 상기 조정 장치는 굴곡 힌지의 형태로 상기 플랫폼에 부착된 4개의 구동 요소(3), 및 구동 조인트 요소(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 12항에 있어서,
상기 굴곡 힌지는 상기 플랫폼에 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 12항에 있어서,
상기 스프링 요소는 환형 중앙 섹션(8) 및 별 모양으로 연장된 4 개의 팔 섹션(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 12항에 있어서,
피봇 점(pivot point)를 정의하는 상기 2개의 틸팅축의 교차점은 상기 조인트 요소의 4개의 부착 점에 의해 상기 플랫폼에 정의되는 것과 실질적으로 동일한 평면에 있는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 1항에 있어서,
55 내지 60 cm³의 상기 조정 장치의 외피(envolopes)의 부피에서, 틸팅 모션은 5x10E-6° 내지 1°의 틸팅 각도에서 일어날 수 있고 및/또는 병진 모션은 1nm 내지 200μm 범위에서 일어나는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
제 16항에 있어서,
상기 플랫폼은 최대 200Hz의 주파수에서 최소 및 최대 틸팅 각도 사이 및/또는 최소 및 최대 병진 편향 사이의 전환을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
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