RU2080631C1

RU2080631C1 - Positioner

Info

Publication number: RU2080631C1
Application number: RU94026882A
Authority: RU
Inventors: Ю.Е. Дукаревич; И.Н. Таганов
Original assignee: Дукаревич Юрий Ефимович
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1997-05-27
Also published as: RU94026882A

Abstract

FIELD: nanotechnology including scanning microscopy. SUBSTANCE: positioner is manufactured in the form of monolithic symmetric H- shaped rod structure composed of rods with elastic cylindrical joints on ends and middles of rods. Axes of joints are parallel to OZ axis (axis of scanning tunnel microscopy point). Side rods are orthogonal to central rod and are made fast to case of positioner through linear piezoelectric elements. Link carrying working tool (scanning tunnel microscopy point) and optical scale of linear translation pickup is attached to middle of central rod. Positioner also has contactless force transducer which stator and rotor are anchored on case and working tool correspondingly. EFFECT: improved operational stability. 2 cl, 4 dwg

Description

Устройство относится к области электромеханики и может быть использовано в нанотехнологии, в том числе в технике сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). С помощью последней производится зондирование с атомарным разрешением, молекулярное "рисование" методами термической десорбции, десорбции в сильных электрических полях и т.п. Эти операции непосредственно осуществляются СТМ-острием с помощью точного пьезоэлектрического позиционера в диапазоне 0,1 x 0,1 мкм. Для работы в большей рабочей зоне (до 1 см²) необходим механизм грубого позиционера, осуществляющего перемещение зондирующего острия в этой области. При этом погрешности механизма грубого позиционера не должны превышать диапазон работы точного позиционера (менее 0,1 мкм по всем осям x, y, z), а жесткость конструкции обеспечивает функционирование СТМ-канала. (Наибольшая жесткость по оси OZ требует низшей резонансной частоты конструкции грубого позиционера ≈5 кГц).The device relates to the field of electromechanics and can be used in nanotechnology, including the technique of scanning tunneling microscopy (STM). With the help of the latter, atomic resolution probing, molecular "drawing" by methods of thermal desorption, desorption in strong electric fields, etc. are performed. These operations are directly carried out by the STM tip using an accurate piezoelectric positioner in the range of 0.1 x 0.1 μm. To work in a larger working area (up to 1 cm ² ), a coarse positioner mechanism is needed that moves the probe tip in this area. In this case, the errors of the mechanism of the rough positioner should not exceed the operating range of the exact positioner (less than 0.1 μm along all x, y, z axes), and the structural rigidity ensures the operation of the STM channel. (The greatest rigidity along the OZ axis requires a lower resonant frequency of the rough positioner design ≈5 kHz).

Грубые позиционеры с названными параметрами являются необходимыми элементами для
нанотехнических технологических комплектов;
ЗУ архивного типа с емкостью 10¹² 10¹³ бит;
технологических систем по созданию подложек с атомарной чистотой поверхности для нанотехнологий.Rough positioners with these parameters are necessary elements for
nanotechnological technological kits;
Archive type memory with a capacity of 10 ¹² 10 ¹³ bits;
technological systems for creating substrates with atomic surface purity for nanotechnology.

Известны многочисленные механизмы грубого позиционирования для СТМ-канала, основанные на рычажных конструкциях с дифференциальным винтом (Coombs, Pethica IBM J. Res. Develop, vol. 30 N 5, 1986, p 445 459), на рычажной конструкции с пьезодвигателями (экономич. патент ГДР N 227290, 1985; патент США N 4518887, 1983). Numerous coarse positioning mechanisms for the STM channel are known, based on lever structures with a differential screw (Coombs, Pethica IBM J. Res. Develop, vol. 30 N 5, 1986, p 445 459), on a lever structure with piezoelectric motors (economical patent GDR N 227290, 1985; U.S. Patent No. 4,518887, 1983).

Основными недостатками этих устройств являются:
большие габариты и, как следствие, малая жесткость конструкции;
неравномерность движения рабочего органа из-за эффектов сухого трения, люфтов и т.п.The main disadvantages of these devices are:
large dimensions and, as a consequence, low structural rigidity;
uneven movement of the working body due to the effects of dry friction, backlash, etc.

малая вибропрочность из-за немонолитности конструкции;
возможность грубых перемещений только при отведенном СТМ-острие (в старт-стопном режиме) из-за больших шумовых перемещений по оси OZ (по сравнению с рабочим зазором СТМ-канала ≈10^-3 мкм).low vibration resistance due to non-monolithic structure;
the possibility of rough movements only when the STM tip is allotted (in the start-stop mode) due to large noise displacements along the OZ axis (compared to the working gap of the STM channel ≈10 ^-3 μm).

Последний недостаток приводит к недопустимо большим временам сканирования всей рабочей зоны. (Например, при старт-стопном режиме время одного позиционирования на область 1 x 1 мкм² не менее 1 с, что при размерах рабочей зоны 10 x 10 мм² приводит к времени ее сканирования более 100 x 10³ x 10³ 10⁸ сек 3 лет). Кроме того, при отведенном СТМ-отсрие не работает СТМ-канал и поэтому на основе приведенных выше аналогов не могут быть построены сканирующие координатные столы для нанотехнологии.The latter drawback leads to unacceptably large scan times of the entire working area. (For example, in the start-stop mode, the time of one positioning in the region of 1 x 1 μm ^{2 is} not less than 1 s, which, with the dimensions of the working zone 10 x 10 mm ^2, leads to a scan time of more than 100 x 10 ³ x 10 ³ 10 ⁸ sec 3 years old). In addition, the STM channel does not work with the allocated STM image, and therefore, based on the above analogues, scanning coordinate tables for nanotechnology cannot be constructed.

Известны также грубые позиционеры на основе биморфных пьезоэлементов, принятые за прототип. Прототипом заявляемого решения является конструкция (статья Muralt, Pohl, Denk, IBM J. Res. Develop, 30, N 5, 1986, p 443 450) [1] Четыре биморфных стержневых пьезоэлемента образуют квадрат, две противоположные стороны которого крепятся центральной частью к основанию. Они обеспечивают перемещение рабочего органа в плоскости XY. Биморфный элемент для перемещения по оси Z закреплен между серединами свободных пьезоэлементов. Система имеет диапазон перемещений X, Y приблизительно ±7,8 мкм, Z ± 770 нм при максимальном напряжении ±120 B, резонансная частота по Z f_z≃ 100 Гц.. Конструкции с использованием бимофрных пьезоэлементов описаны также (в патентах СССР, авт. св. N 595811, кл. H 01 L 41/08; Японии, кл. H 01 L 41/08, заявка Японии N 60-21579, публ. 14.06.86).Rough positioners based on bimorph piezoelectric elements adopted as a prototype are also known. The prototype of the proposed solution is the design (article Muralt, Pohl, Denk, IBM J. Res. Develop, 30, N 5, 1986, p 443,450) [1] Four bimorph core piezoelectric elements form a square, two opposite sides of which are attached with the central part to the base . They provide movement of the working body in the XY plane. A bimorph element for moving along the Z axis is fixed between the midpoints of the free piezoelectric elements. The system has a range of displacements X, Y of approximately ± 7.8 μm, Z ± 770 nm at a maximum voltage of ± 120 V, resonance frequency in Z f _z ≃ 100 Hz. Designs using bimophric piezoelectric elements are also described (in USSR patents, ed. St. N 595811, class H 01 L 41/08; Japan, class H 01 L 41/08, Japanese application N 60-21579, publ. 06/14/86).

Недостатками прототипа являются
малый рабочий диапазон (не превышающий десятков мкм);
малая жесткость конструкции (резонансная частота ≈100 Гц), являющаяся типичным недостатком конструкции с биоморфами, что затрудняет подавление вибраций системы и ограничивает быстродействие систем управления СТМ-каналом.The disadvantages of the prototype are
small working range (not exceeding tens of microns);
low structural rigidity (resonance frequency ≈100 Hz), which is a typical design flaw with biomorphs, which makes it difficult to suppress system vibrations and limits the performance of STM channel control systems.

Предлагаемое изобретение направлено на решение следующих задач:
увеличение диапазона рабочих перемещений (до 10 мм по X, Y);
увеличение жесткости конструкции до величин жесткостей точного позиционера СТМ-канала (резонансные частоты по Z ≈5 кГц);
увеличение скорости и точности перемещения рабочего звена.The invention is aimed at solving the following problems:
increase in the range of working movements (up to 10 mm in X, Y);
increasing the rigidity of the structure to the rigidity of the exact positioner of the STM channel (resonant frequencies in Z ≈5 kHz);
increase in speed and accuracy of movement of the working link.

Поставленные цели достигаются тем, что, во-первых, устройство дополнено монолитной симметричной стрежневой конструкцией, состоящей из стержней с упругими цилиндрическими шарнирами, оси которых параллельны по оси OZ, что позволяет достичь с одной стороны изменения геометрии в пл. OXY и с другой стороны высокой жесткости, особенно по оси OZ, а также высокой точности и плавности рабочих перемещений. Во-вторых, боковые стержни (стержни первой ступени редукции) и центральный стержень (вторая ступень редукции) взаимно ортогональны, что позволяет достичь больших рабочих перемещений при малых перемещениях концов боковых стержней. В третьих, устройство содержит пьезоэлектрические шайбы, жестко соединенные с корпусом и с боковыми стержнями позиционера, что позволяет синхронно с рабочими перемещениями изменять длину боковых стержней, добиваться высоких скоростей при отсутствии упругих деформаций конструкции. The goals are achieved by the fact that, firstly, the device is supplemented by a monolithic symmetrical rod structure, consisting of rods with elastic cylindrical joints, the axes of which are parallel along the OZ axis, which allows you to achieve changes in the geometry of the square on the one hand. OXY and, on the other hand, high rigidity, especially along the OZ axis, as well as high accuracy and smooth working movements. Secondly, the side rods (rods of the first reduction stage) and the central rod (second reduction stage) are mutually orthogonal, which allows achieving large working displacements at small displacements of the ends of the side rods. Thirdly, the device contains piezoelectric washers rigidly connected to the body and to the side rods of the positioner, which allows synchronizing with the working movements to change the length of the side rods, to achieve high speeds in the absence of elastic deformations of the structure.

Кроме того, в устройство введен бесконтактный датчик силы, которая приложена к рабочему звену, что обеспечивает высокую скорость и точность перемещений, а также стабилизацию углового положения рабочего звена вокруг оси OZ. In addition, a non-contact force sensor is introduced into the device, which is applied to the working link, which ensures high speed and accuracy of movements, as well as stabilization of the angular position of the working link around the OZ axis.

Для увеличения механической жесткости конструкции по горизонтальной координате, перпендикулярной рабочей оси, в конструкцию введены электромагнитные направляющие. Таким образом, исполнение устройства в виде монолитной симметричной стержневой конструкции с упругими шарнирами и пьезоэлектрическими шайбами на боковых стержнях, в которой боковые стержни ортогональны центральному стержню, а также введение в конструкцию бесконтактного датчика силы, которая приложена к рабочему звену, позволяет достичь высокой жесткости конструкции по нерабочим координатам, особенно по оси OZ, большего диапазона перемещений рабочего звена при малых изменениях длин пьезоэлектрических шайб, а также обеспечить высокую скорость и точность перемещений рабочего звена. To increase the mechanical rigidity of the structure along a horizontal coordinate perpendicular to the working axis, electromagnetic guides are introduced into the structure. Thus, the design of the device in the form of a monolithic symmetrical rod structure with elastic hinges and piezoelectric washers on the side rods, in which the side rods are orthogonal to the central rod, as well as the introduction of a non-contact force sensor, which is applied to the working link, allows to achieve high structural rigidity in inoperative coordinates, especially along the OZ axis, of a larger range of displacements of the working link with small changes in the length of the piezoelectric washers, as well as to ensure high speed and accuracy of movement of the working link.

Дополнительное введение линейных электромагнитных направляющих позволяет увеличить жесткость конструкции по горизонтальной координате, перпендикулярной рабочему перемещению. The additional introduction of linear electromagnetic guides allows you to increase the rigidity of the structure along a horizontal coordinate perpendicular to the working displacement.

На фиг. 1 изображен вид сверху позиционирующего устройства; на фиг. 2 - вид сбоку устройства; на фиг. 3 две проекции упругого шарнира; на фиг. 4 - принципиальная кинематическая схема одного стержня конструкции. In FIG. 1 is a plan view of a positioning device; in FIG. 2 is a side view of the device; in FIG. 3 two projections of an elastic joint; in FIG. 4 is a schematic kinematic diagram of one construction rod.

Конструкция предлагаемого устройства состоит из однокоординатных направляющих и силового привода. The design of the proposed device consists of single-axis guides and a power drive.

Направляющие представляют собой стержневую симметричную конструкцию H-образной формы, которая с помощью специальной технологии изготавливается из единой металлической заготовки и с помощью лазерной сварки сваривается через пьезокерамические шайбы 1 с корпусом позиционера 2 в общую монолитную конструкцию. Каждый из стержней (3, 4 и 5) представляют собой монолитную балку с отношением b/a>1, где b и a ширина балки в направлении Z и X(Y) соответственно. На концах и в середине стержней выполнены упругие шарниры 6 с направляющими, параллельными оси ОZ. Упругий шарнир 6 изображен на фиг. 3 и представляет собой монолитный безлюфтовой элемент конструкции, позволяющий жесткому стержню поворачиваться за счет упругих деформаций вокруг оси OZ в точке М. Жесткость стержня в Z-направлении определяется в основном отношением b/a и величиной b. Поскольку величина b практически неограничена, то и Z-жесткость стержней и позиционера может быть очень высокой. Перестройка стержневой конструкции направляющих в пл. XY осуществляется за счет изменения длины пьезоэлектрических шайб 1 и безлюфтовых разворотов стержней с помощью упругих шарниров 6. Изменение длины шайб 1 происходит при подаче на них напряжения за счет обратного пьезоэлектрического эффекта. Диапазон изменения длины y лежит в диапазоне 0 5 мкм. Стержни 3, 4 имеют начальный угол β_o относительно оси OY. На центральном шарнире 7 крепится рабочее звено 8, а также "оптическая шкала" 9 системы опто-электронного датчика линейных перемещений. Стержневая конструкция имеет одну поступательную степень свободы (перемещение по оси OY') и одну вращательную степень свободы (вокруг оси OZ), причем последняя имеет конечную (но малую) жесткость и является вредной. Жесткость рабочего звена вдоль оси OX' зависит от угла β и растет с увеличением b_o Вращение вокруг оси OZ с помощью силового центрирующего привода 10, 11 подавляется и таким образом обеспечивается только одно перемещение рабочего звена вдоль OY'. Для конструкции направляющих (фиг. 1) при L 75 мм, a 2, и b толщине стержней, равной 8 мм, расчетные резонансные частоты конструкции в зоне рабочего звена по Z более 3,5 кГц, по координате X' более 300 Гц. Толщина b стержней может быть увеличена до 25 мм и выше, что обеспечит резонансные частоты f > 5 кГц.The guides are a H-shaped symmetrical rod structure, which is made using a single metal billet using special technology and laser welded through piezoceramic washers 1 with the positioner body 2 into a common monolithic structure. Each of the rods (3, 4, and 5) is a monolithic beam with a ratio b / a> 1, where b and a are the width of the beam in the Z and X (Y) directions, respectively. At the ends and in the middle of the rods made elastic hinges 6 with guides parallel to the axis OZ. The elastic hinge 6 is shown in FIG. 3 and is a monolithic backlash-free structural element that allows the rigid rod to rotate due to elastic deformations around the OZ axis at point M. The stiffness of the rod in the Z-direction is determined mainly by the ratio b / a and the value b. Since the value of b is almost unlimited, the Z-stiffness of the rods and positioner can be very high. Reconstruction of the core structure of guides in Sq. XY is carried out by changing the length of the piezoelectric washers 1 and backlash-free turns of the rods using elastic hinges 6. The length of the washers 1 changes when voltage is applied to them due to the inverse piezoelectric effect. The range of variation of length y lies in the range of 0 5 μm. The rods 3, 4 have an initial angle β _o relative to the axis OY. The working link 8 is attached to the central hinge 7, as well as the “optical scale” 9 of the optoelectronic linear displacement sensor system. The rod structure has one translational degree of freedom (movement along the OY axis) and one rotational degree of freedom (around the OZ axis), the latter having finite (but small) rigidity and is harmful. The rigidity of the working link along the axis OX 'depends on the angle β and increases with increasing b _{o The} rotation around the axis OZ with the help of the power centering drive 10, 11 is suppressed and thus only one movement of the working link along OY' is ensured. For the design of the guides (Fig. 1) at L 75 mm, a 2, and b the thickness of the rods is 8 mm, the calculated resonant frequencies of the structure in the zone of the working link in Z are more than 3.5 kHz, in X 'coordinate more than 300 Hz. The thickness b of the rods can be increased to 25 mm and higher, which will provide resonant frequencies f> 5 kHz.

Перестройка геометрии позиционера осуществляется с помощью изменения длины пьезокерамических шайб 1 и малых разворотов вокруг шарниров на углы β с большой тангенциальной редукцией на увеличение. На фиг.4 пунктиром изображено начальное положение абсолютно жестких стержней ABC, а сплошными линиями A'B'C' положение стержней, характеризуемое входным перемещением Dy ≠ 0 и выходным Δx ≠ 0 причем эти перемещения ортогональны. Смысл тангенциальной редукции состоит в том, что

Из фиг. 4 легко вычисляется выходное перемещение Δx в функции входного Δy для первой ступени (для стержней 3, 4):

Поскольку для второй ступени (стержни 5) является входным перемещением, то выходное перемещение аналогично (1) запишется в виде

Для осуществления выходного перемещения по формуле (2) необходимо, чтобы стержни 3, 4 первой ступени были ортогональны стержням 5 второй ступени редукции. Для конструкции (фиг. 1) значения L₁ L₂ 75 мм и Δy = 2 мкм и соответственно

Формулы (1) и (2) получены для абсолютно жестких стержней. Редукция в приведенной конструкции столь велика, что значительные (приблизительно 1 мм) перемещения рабочего звена возможны за счет упругих деформаций в стержнях. В этом случае конструкция позиционера будет без пьезоэлектрических шайб, но при этом уменьшается диапазон перемещений и усложняется управление датчиком силы, т. к. жесткость по рабочей координате становится нелинейной функцией X'.The geometry of the positioner is rearranged by changing the length of the piezoceramic washers 1 and small turns around the hinges by angles β with a large tangential reduction to increase. In Fig. 4, the dotted line shows the initial position of absolutely rigid rods ABC, and with solid lines A'B'C 'the position of the rods, characterized by the input displacement Dy ≠ 0 and the output Δx ≠ 0, and these displacements are orthogonal. The meaning of tangential reduction is that

From FIG. 4, the output displacement Δx as a function of the input Δy for the first stage (for rods 3, 4) is easily calculated:

Since for the second stage (rods 5) it is an input displacement, the output displacement similarly to (1) can be written as

To implement the output movement according to the formula (2), it is necessary that the rods 3, 4 of the first stage are orthogonal to the rods 5 of the second stage of reduction. For the design (Fig. 1), the values of L ₁ L ₂ 75 mm and Δy = 2 μm and, accordingly,

Formulas (1) and (2) are obtained for absolutely rigid rods. The reduction in the above construction is so great that significant (approximately 1 mm) displacements of the working link are possible due to elastic deformations in the rods. In this case, the positioner design will be without piezoelectric washers, but at the same time the range of displacements decreases and the control of the force sensor becomes more complicated, since the stiffness along the working coordinate becomes a nonlinear function X '.

Силовой привод позиционера состоит из бесконтактного (электромагнитного) датчика силы, статор 10 которого закреплен на корпусе позиционера, а якорь 11 на центральном узле стержневой конструкции. На якоре закреплена также оптическая шкала 9 датчика линейных перемещений, по сигналам которого в режиме следящей системы производится управление токами электромагнитов 10. The positioner power drive consists of a non-contact (electromagnetic) force sensor, the stator 10 of which is fixed to the positioner housing, and the armature 11 on the central node of the rod structure. An optical scale 9 of the linear displacement sensor is also anchored at the anchor, according to the signals of which the currents of the electromagnets 10 are controlled in the mode of the tracking system.

Поскольку жесткость конструкции вдоль рабочего направления OY' мала, то с помощью относительно малых усилий, развиваемых электромагнитами, достигается высокая скорость перемещения рабочего звена. Например, для приведенной на фиг. 1 конструкции при F_y′= 0,02 кг расчетное значение ускорения равно ≈2 м/сек², что обеспечивает перемещение рабочего звена в диапазоне 0 приблизительно 5 мм за время приблизительно 0,03 с. Высокая скорость позиционирования в предлагаемом устройстве достигается также тем, что перемещение рабочего звена по OY' из-за отсутствия люфтов и зазоров конструкции и из-за высокой жесткости ее по оси OZ сопровождается очень малыми шумовыми перемещениями по OZ (относительно корпуса). Эти шумовые Z- перемещения вызваны только технологическими погрешностями изготовления и остаточными вибрациями рабочего звена относительно корпуса. Расчеты показывают, что величина Z-перемещений может быть сделана < 0,1 мкм, что позволяет осуществлять перемещение рабочего звена без отведения СТМ-острия, т.е. осуществлять непрерывное высокоскоростное зондирование подложки.Since the rigidity of the structure along the working direction OY 'is small, then using the relatively small forces developed by the electromagnets, a high speed of movement of the working link is achieved. For example, for the one shown in FIG. 1 of the structure at F _{y ′} = 0.02 kg, the calculated acceleration value is ≈2 m / s ² , which ensures the movement of the working link in the range 0 of approximately 5 mm in a time of approximately 0.03 s. A high positioning speed in the proposed device is also achieved by the fact that the movement of the working link along OY 'due to the lack of backlash and clearance of the structure and due to its high rigidity along the OZ axis is accompanied by very small noise displacements along OZ (relative to the housing). These noise Z-movements are caused only by manufacturing technological errors and residual vibrations of the working link relative to the housing. Calculations show that the magnitude of Z-movements can be made <0.1 μm, which allows the movement of the working link without the removal of the STM tip, i.e. to carry out continuous high-speed sounding of the substrate.

Силовой привод содержит также систему стабилизации разворота центрального звена вокруг оси OZ. Эта система, совмещенная с датчиком силы, содержит, например 4 электромагнита статора. С помощью этой системы измеряется и стабилизируется угловое положение якоря вокруг оси OZ. The power drive also contains a stabilization system for turning the central link around the OZ axis. This system, combined with a force sensor, contains, for example, 4 stator electromagnets. Using this system, the angular position of the armature around the OZ axis is measured and stabilized.

Позиционирующее устройство функционирует следующим образом. Системой управления вырабатывается цифровой код координаты y' заданного положения рабочего звена. Этот код сравнивается с кодом реального положения

рабочего звена, вырабатываемого оптоэлектронным датчиком линейных перемещений, оптическая шкала 9 которого расположена на рабочем звене. Следящей системой вырабатывается управляющее напряжение ΔU пропорциональное

подаваемое на электромагниты датчика силы, которые и производят перемещение рабочего звена в положение y'.The positioning device operates as follows. The control system produces a digital coordinate code y 'of the given position of the working link. This code is compared with a real position code.

the working link produced by the optoelectronic linear displacement sensor, the optical scale 9 of which is located on the working link. The tracking system produces a control voltage ΔU proportional

applied to the electromagnets of the force sensor, which produce the movement of the working link in position y '.

Одновременно с этим на пьезоэлектрические шайбы 1 поступают управляющие напряжения, пропорциональные Δy′ (согласно формуле 2) и вызывающие соответствующее перемещение стержней 3,4 на Δy Эти перемещения обеспечивают свободные (без значительных упругих напряжений в стержнях позиционера) перемещения рабочего звена. Возможно также построение автономной следящей системы, осуществляющей автоматическое перемещение стержней 3, 4 на величину Δy. Для этого в позиционере предусмотрены по 2 пьезоэлектрических шайбы на каждый из концов стержней 3, 4. Одна из шайб является индикаторной и вырабатывает управляющий сигнал ΔU_и механических напряжений в стержнях позиционера (работает в режиме прямого пьезоэффекта). Вторая шайба работает в режиме обратного пьезоэффекта по сигналам ΔU_и Управление работой последней осуществляется следящей системой, функционирующей на достижение ΔU_и= 0. Одновременно с этим функционирует следящая система стабилизации углового положения рабочего звена позиционера вокруг оси OZ.At the same time, control voltages proportional to Δy ′ (according to formula 2) and causing a corresponding movement of the rods 3,4 by Δy are supplied to the piezoelectric washers 1.These movements provide free (without significant elastic stresses in the positioner rods) movements of the working link. It is also possible to build an autonomous follow-up system that automatically moves rods 3, 4 by Δy. For this, the positioner has 2 piezoelectric washers for each of the ends of the rods 3, 4. One of the washers is indicator and generates a control signal ΔU _and mechanical stresses in the rods of the positioner (it works in the direct piezoelectric effect mode). The second washer operates in the reverse piezoelectric effect mode according to ΔU signals _and the latter is controlled by a tracking system, which operates to achieve ΔU _and = 0. At the same time, the tracking system is used to stabilize the angular position of the positioner working link around the OZ axis.

Claims

1. A positioning device comprising a housing, a movable working link, linear piezoelectric elements, characterized in that it is supplemented by a monolithic symmetric H-shaped rod structure, consisting of rods with elastic cylindrical joints at the ends and in the middle of the rods, the axis of the hinges being perpendicular to the plane of the rod structures, and the side rods are orthogonal to the central rod, in the center of which the working link is fixed, and with the help of piezoelectric elements connected to the housing, e, the introduced force proximity sensor, the stator and rotor of which are fixed to the housing and the working link, respectively.

2. The device according to p. 1, characterized in that it contains contactless electromagnetic guides along the axis of the working displacement.