DE69720699T2 - Verstelleinrichtung mit einem modulären system von verstelleinheiten - Google Patents

Verstelleinrichtung mit einem modulären system von verstelleinheiten Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verlagerungseinrichtung mit einem ersten Teil mit wenigstens zwei Kontaktkörpern, die gegen einen zweiten Teil gedrückt werden können und schrittweise gegenüber dem ersten Teil verlagerbar sind, und zwar mit Hilfe eines Aktuators, so dass der erste und der zweite Teil gegenüber einander in einer Verlagerungsrichtung verlagerbar sind, und zwar unter dem Einfluss einer Reibkraft zwischen den Kontaktkörpern und dem zweiten Teil.
  • Eine Verlagerungseinrichtung der eingangs erwähnten Art ist aus EP-A-0 592 030 bekannt. Der erste Teil dieser bekannten Verlagerungseinrichtung umfasst eine Halterung und der zweite Teil umfasst eine Achse die gegenüber der Halterung in axialer Richtung verlagerbar ist. Die Kontaktkörper des ersten Teils umfassen je ein Klemmelement, das gegen die Achse geklemmt werden kann. Der erste Teil umfasst weiterhin ein Transportelement, das an der Halterung befestigt ist und mit dessen Hilfe ein Abstand in axialer Richtung zwischen den Klemmelementen geändert werden kann. Die Achse ist schrittweise in der axialen Richtung entsprechend einem Verlagerungszyklus mit Hilfe der Klemmelemente und des Transportelementes verlagerbar. Ein erstes Element der zwei Klemmelemente wird am Anfang eines Verlagerungszyklus gegen die Achse geklemmt. Danach wird der Abstand zwischen den Klemmelementen mit Hilfe des Transportelementes vergrößert, so dass die Achse durch das erste Klemmelement in axialer Richtung verlagert wird. Daraufhin wird das zweite Klemmelement gegen die Achse geklemmt und das erste Klemmelement wird deaktiviert. Der Abstand zwischen den Klemmelementen wird wieder mit Hilfe des Transportelementes reduziert, so dass die Achse weiter in axialer Richtung durch das zweite Klemmelement verlagert wird. Zum Schluss wird das erste Klemmelement wieder gegen die Achse geklemmt, währen d das zweite Klemmelement deaktiviert wird, wonach der Verlagerungszyklus wiederholt wird. Die Klemmelemente und das Transportelement sind aus einem piezoelektrischen Material hergestellt, so dass sehr genau Verlagerungen der Achse gegenüber der Halterung in der axialen Richtung erzielt werden.
  • Ein Nachteil der bekannten Verlagerungseinrichtung ist, dass eine Lage, in der die Achse sich gegenüber der Halterung befindet, gesehen senkrecht zu der Verlagerungsrichtung, nicht genau definiert ist. Die Achse wird von den Klemmelementen unterstützt, und zwar senkrecht zu der Verlagerungsrichtung. Die Lagen der Klemmelemente gegenüber der Halterung senkrecht zu der Verlagerungsrichtung sind aber abhängig von u. a. dem Durchmesser der Achse und werden durch Abweichungen in dem Durchmesser der Achse in der Verlagerungsrichtung und durch örtliche Abweichungen in der Oberfläche der Achse beeinflusst. Die bekannte Verlagerungseinrichtung hat folglich nicht eine genaue tragende Unterstützungsfunktion, wobei die Achse eine genau definierte Lage in einer Richtung senkrecht zu der Verlagerungsrichtung einnimmt. Dieser Nachteil macht, dass die bekannte Verlagerungseinrichtung für eine Vielzahl von Applikationen ungeeignet ist.
  • Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verlagerungseinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die nebst einer Verlagerungsfunktion auch eine genaue tragende Unterstützungsfunktion in einer Richtung senkrecht zu der Verlagerungsrichtung hat, während gleichzeitig eine Anzahl Elemente, erforderlich für die tragende Unterstützungsfunktion begrenzt ist.
  • Die vorliegende Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Tragunterstützungsfunktion des ersten Teils gegenüber dem zweiten Teil parallel zu einer Unterstützungsrichtung senkrecht zu der Verlagerungsrichtung erhalten wird, dass Vorspannmittel vorgesehen sind zum Vorspannen des ersten Teils und des zweiten Teils gegenüber einander parallel zu der Unterstützungsrichtung, dass die Kontaktkörper gegenüber dem ersten Teil parallel zu der Unterstützungsrichtung unabhängig von einer Verlagerung des ersten und des zweiten Teils gegenüber einander in der Verlagerungsrichtung verlagerbar sind, und dass eine Lage des ersten und des zweiten Teils gegenüber einander parallel zu der Unterstützungsrichtung mit Hilfe eines Sensors messbar ist, der einen Teil einer Rückkopplungssteuerung bildet, mit deren Hilfe Verlagerungen der Kontaktkörper parallel zu der Unterstützungsrichtung derart gesteuert werden, dass der erste Teil in einer gewünschten Lage gegenüber dem zweiten Teil parallel zu der Unterstützungsrichtung gehalten wird. Die Kontaktkörper des ersten Teils haben eine Doppelfunktion. Da die Kontaktkörper schrittweise gegenüber dem ersten Teil verlagerbar sind, sind der erste und der zweite Teil gegenüber einander in der Verlagerungsrichtung verlagerbar. Da die Kontaktkörper weiterhin gegenüber dem ersten Teil senkrecht zu der Verlagerungsrichtung verlagerbar sind und die Verlagerungen der Kontaktkörper senkrecht zu der Verlagerungsrichtung mit Hilfe der Rückkopplungssteuerung steuerbar sind, können der erste und der zweite Teil gegenüber einander in einer genauen Art und Weise senkrecht zu der Verlagerungsrichtung positioniert werden, so dass die Teile, die untereinander in der Verlagerungsrichtung verlagerbar sind, gleichzeitig in einer Richtung senkrecht zu der Verlagerungsrichtung genau unterstützt werden. Die Tatsache, dass die Kontaktkörper auf diese Weise eine Doppelfunktion haben, begrenzt die Anzahl Elemente, erforderlich für die Tragunterstützungsfunktion.
  • Eine spezielle Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Kontaktkörper je einen Teil einer einzelnen Verlagerungseinheit bilden, die mit einem einzelnen Aktuatorsystem versehen ist zur Schrittweisen Verlagerung des betreffenden Kontaktkörpers und zur Verlagerung des betreffenden Kontaktkörpers senkrecht zu der Verlagerungsrichtung. Die Verwendung einzelner Verlagerungseinheiten schafft eine Modulkonstruktion der Verlagerungseinheit. Eine einfache und effektive Konstruktion der Verlagerungseinrichtung wird dadurch erreicht, so dass eine Anzahl Kontaktkörper, wie in der Entwurfsphase der Verlagerungseinrichtung bestimmt, auf eine einfache und effektive Art und Weise in der Verlagerungseinrichtung erreicht werden können.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Verlagerungseinrichtung mit wenigstens drei Verlagerungseinheiten versehen ist, während die Kontaktkörper mit je einer Kontaktfläche versehen sind, die wenigstens einen Teil einer Fläche eines imaginären kreisförmigen Zylinders aufweist, und die Verlagerungseinheiten je wenigstens zwei lineare Aktuatoren aufweisen, die in einer Richtung senkrecht zu der Verlagerungsrichtung aktiviert werden können. Bei dieser weiteren Ausführungsform steht die Verlagerungsrichtung senkrecht auf der Mittellinie der zylinderförmigen Kontaktflächen der Kontaktkörper, wobei die drei Kontaktflächen vorzugsweise parallel zu und neben einander liegen. Die gegenseitige Verlagerung und die tragende Unterstützung der zwei Teile findet dadurch statt, dass wenigstens zwei der drei Kontaktkörper des ersten Teils mit dem zweiten Teil in Kontakt sind, während die Kontaktkörper eine Drehbewegung über einen begrenzten Winkel um ihre Mittellinien machen. Wenn die Drehbewegung eines Kontaktkörpers beendet ist, wird der betreffende Kontaktkörper von dem zweiten Teil gelöst und in entgegengesetzter Richtung in die Ausgangslage der Drehbewegung zurück gedreht, wobei die gegenseitige Ver lagerung und Unterstützung der zwei Teile durch die anderen Kontaktkörper fortgesetzt wird. Eine Verlagerung eines Kontaktkörpers senkrecht zu der Verlagerungsrichtung wird dadurch erreicht, dass die zwei linearen Aktuatoren der betreffenden Verlagerungseinrichtung in der gleichen Richtung aktiviert werden, während die Drehbewegung eines Kontaktkörpers dadurch erreicht wird, dass die zwei linearen Aktuatoren in entgegengesetzten Richtungen aktiviert werden.
  • Noch eine andere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Kontaktkörper je an der betreffenden Verlagerungseinheit befestigt sind, und zwar mit Hilfe einer Membran, die sich parallel zu der Verlagerungsrichtung in einer imaginären Ebene erstreckt, die durch die Mittellinie des kreisförmigen Zylinders geht. Die Verwendung der genannten Membranen vermeidet, dass die Kontaktkörper gegenüber den Verlagerungseinheiten parallel zu der Verlagerungseinrichtung und parallel zu der Mittellinie der Kontaktfläche verlagerbar sind, so dass mechanische Belastungen an den linearen Aktuatoren in den genannten Richtungen vermieden werden.
  • Eine spezielle Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Verlagerungseinrichtung mit wenigstens drei Verlagerungseinheiten versehen ist, während die Kontaktkörper je mit einer Kontaktfläche versehen sind, die wenigstens einen Teil einer Fläche einer imaginären Sphäre aufweist, und die Verlagerungseinheiten je wenigstens drei lineare Aktuatoren aufweisen, die senkrecht zu der Verlagerungsrichtung aktiviert werden können. Die Tatsache, dass die Verlagerungseinheiten je mit einer sphärischen Kontaktfläche und drei linearen Aktuatoren versehen sind, bedeutet, dass die zwei Teile der Verlagerungseinrichtung in zwei Verlagerungsrichtungen verlagerbar sind, die senkrecht aufeinander stehen. Die Verwendung der drei linearen Aktuatoren macht im Wesentlichen, dass die Kontaktkörper um zwei senkrecht zueinander stehende Mittellinien der sphärischen Kontaktfläche drehbar sind. Die gegenseitige Verlagerung und die tragende Unterstützung der beiden Teile findet bei dieser Ausführungsform wieder derart statt, dass wenigstens zwei der drei Kontaktkörper des ersten teils mit dem zweiten Teil in Berührung sind, während die Kontaktkörper eine Drehbewegung über einen begrenzten Winkel um eine Mittellinie der sphärischen Kontaktflächen durchführen. Wenn die Drehbewegung eines Kontaktkörpers beendet ist, wird der betreffende Kontaktkörper von dem zweiten Teil entfernt und in entgegengesetzter Rich tung zurück in die Ausgangslage der Drehbewegung gedreht, wobei die gegenseitige Verlagerung und tragende Unterstützung der zwei Teile durch den anderen Kontaktkörper fortgesetzt wird.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Kontaktkörper je mit Hilfe einer ringförmigen Membran an der betreffenden Verlagerungseinheit befestigt sind, wobei diese Membran sich parallel zu der Verlagerungsrichtung erstreckt, wobei die Mitte der genannten Membran im Wesentlichen mit der Mitte der Sphäre zusammenfällt. Die Verwendung der genannten Membranen vermeidet, auch bei dieser Ausführungsform, dass die Kontaktkörper gegenüber den Verlagerungseinheiten parallel zu der Verlagerungsrichtung verlagerbar sind, so dass mechanische Belastungen an den linearen Aktuatoren in der genannten Richtung vermieden werden.
  • Noch eine weitere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Verlagerungseinheiten mit je vier linearen Aktuatoren versehen sind, die senkrecht zu der Verlagerungsrichtung betätigt werden können und gegenüber einander in einem Quadrat vorgesehen sind. Die sphärischen Kontaktkörper bei dieser Ausführungsform sind je um zwei senkrecht aufeinander stehende Mittellinien der sphärischen Kontaktfläche drehbar, wobei ein erstes Paar Aktuatoren in der Nähe eines anderen Paares vorgesehen ist und das andere Paar Aktuatoren in entgegengesetzten Richtungen aktiviert werden, während eine Verlagerung eines Kontaktkörpers senkrecht zu der Verlagerungsrichtung dadurch erreicht wird, dass die vier Aktuatoren in derselben Richtung aktiviert werden. Die erforderlichen Verlagerungen der Kontaktkörper werden mit Hilfe einer einfache Steuerung der Aktuatoren auf diese Weise erreicht.
  • Eine spezielle Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Verlagerungseinrichtung mit wenigstens zwei Verlagerungseinheiten versehen ist, die mit je einem ersten Paar Kontaktflächen versehen sind, die durch eine erste Brücke miteinander verbunden sind, sowie mit einem zweiten Paar Kontaktflächen, die durch eine zweite Brücke miteinander verbunden sind, wobei die erste und die zweite Brücke mit einem Zwischenraum untereinander vorgesehen sind, dies gesehen parallel zu der Verlagerungsrichtung, und durch einen Biegeaktuator miteinander verbunden sind, der um eine Biegeachse biegbar ist, die sich senkrecht zu der Verlagerungsrichtung erstreckt, und durch eine dritte Brücke, die über zwei elasti sche Gelenke, die sich parallel zu der Biegeachse erstrecken, mit der ersten und der zweiten Brücke verbunden ist, wobei die Kontaktflächen jeder Verlagerungseinheit in einer vierekkigen Anordnung gegenüber einander vorgesehen und mit Hilfe eines einzelnen linearen Aktuators, der sich parallel zu der Biegeachse erstreckt, je parallel zu der Biegeachse verlagerbar sind. Bei dieser Ausführungsform wird eine Verlagerung der Verlagerungseinheit gegenüber dem zweiten Teil wie folgt erreicht. Zunächst wird ein erstes Paar Kontaktflächen, die diagonal gegenüber einander liegen, mit dem zweiten Teil in Berührung gebracht und das andere Paar Kontaktflächen, die diagonal gegenüber einander liegen, wird von dem zweiten Teil gelöst. Danach wird der Biegeaktuator um die Biegeachse gebogen, so dass die erste Brücke und die zweite Brücke in zueinander entgegengesetzten Richtungen um die Kontaktflächen gedreht werden, die mit dem zweiten Teil in Berührung sind, so dass die Kontaktflächen, die von dem zweiten Teil gelöst wurden, in der Verlagerungsrichtung gegenüber dem zweiten Teil verlagert werden. Danach wird das andere Paar Kontaktflächen diagonal gegenüber einander mit dem zweiten Teil in Berührung gebracht und das erste Paar Kontaktflächen, die diagonal gegenüber einander vorgesehen sind, wird von dem zweiten Paar gelöst, wonach der Biegeaktuator um die Biegeachse in entgegengesetzter Richtung gebogen wird. Dadurch wird die erste Brücke und die zweite Brücke in entgegengesetzten Richtungen um die Kontaktflächen gedreht, die mit dem zweiten Teil in Berührung sind, so dass die Kontaktflächen, die von dem zweiten Teil gelöst wurden, in der Verlagerungsrichtung verlagert werden.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vor liegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Kontaktflächen jeder Verlage- rungseinheit, die diagonal gegenüber einander vorgesehen sind, durch zwei Brücken miteinander verbunden sind, wobei diese Brücken je mit den betreffenden Kontaktflächen verbunden sind, die diagonal gegenüber einander über zwei elastische Gelenke, die sich parallel zu der Biegeachse erstrecken, verbunden sind. Ein Abstand, der zwischen den Paaren Kontaktflächen erhalten worden ist, die sich diagonal gegenüber einander befinden, ändert sich nicht während der Drehung der ersten Brücke und der zweiten Brücke um die Kontaktflächen, die mit dem zweiten Teil in Berührung sind. Die Tatsache, dass die Kontaktflächen, die diagonal gegenüber einander liegen, durch zwei Brücken miteinander verbunden sind, führt zu einer sehr starren Konstruktion der Verlagerungseinheiten.
  • Noch eine andere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die linearen Aktuatoren laminierte piezoelektrische Aktuatoren sind. Die Verwendung der laminierten piezoelektrischen Aktuatoren schafft sehr genaue Verlagerungen der Kontaktkörper gegenüber dem ersten Teil. Weiterhin werden die Abmessungen der Verlagerungseinheiten wesentlich reduziert.
  • Eine spezielle Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der Biegeaktuator ein piezoelektrischer Biegeaktuator ist. Die Verwendung des piezoelektrischen Biegeaktuators schafft sehr genaue Verlagerungen der vier Kontaktflächen bei der Verlagerungseinrichtung. Weiterhin werden die Abmessungen der Verlagerungseinheiten wesentlich reduziert.
  • Eine andere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vor liegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der zweite Teil eine Führungsfläche aufweist und der erste Teil einen Gegenstandstisch umfasst, der gegenüber dem zweiten Teil in einer Richtung senkrecht zu der Führungsfläche vorgespannt und längs der Führungsfläche parallel zu einer ersten Verlagerungsrichtung und parallel zu einer zweiten Verlagerungsrichtung senkrecht zu der ersten Verlagerungsrichtung durch Kooperation der Kontaktkörper des ersten Teils mit der Führungsfläche verlagerbar ist, wobei der erste Teil wenigstens drei Verlagerungseinheiten für jede Verlagerungsrichtung aufweist. Die Verlagerungseinrichtung in dieser Ausführungsform ist ein sog. X-Y-Tisch, dessen Gegenstandstisch längs einer Führungsfläche parallel zu der X-Richtung und parallel zu der Y-Richtung, die senkrecht auf der X-Richtung steht, verlagerbar ist. Die Verlagerungseinhei ten haben eine kombinierte Verlagerung und eine tragende Unterstützungsfunktion, wodurch eine einfache Konstruktion des X-Y-Tisches geschaffen wird.
  • Noch eine andere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der zweite Teil eine Führungsfläche aufweist und der erste Teil einen Gegenstandstisch aufweist, der gegenüber dem zweiten Teil in einer Richtung senkrecht zu der Führungsfläche vorgespannt und längs der Führungsfläche parallel zu einer ersten Verlagerungsrichtung sowie zu einer zweiten Verlagerungsrichtung, die senkrecht auf der ersten Verlagerungsrichtung steht, durch Zusammenarbeit der Kontaktkörper des ersten Teils mit der Führungsfläche senkrecht verlagerbar ist, wobei der erste Teil vier Gruppen zu je vier Verlagerungseinheiten umfasst, wobei diese Gruppen in einer viereckigen Anordnung gegenüber einander vorgesehen sind, während die Verlagerungseinheiten in einer Gruppe gegenüber einander in einem Quadrat vorgesehen sind. Die Verlagerungseinrichtung ist auch in dieser Ausführungsform ein X-Y-Tisch, wobei die Verlagerungseinheiten mit sphärischen Kontaktflächen versehen sind. Die Verwendung der genannten vier Gruppen zu je vier Verlagerungseinheiten liefert eine besonders starre tragende Unterstützung des Gegenstandstisches gegenüber der Führungsfläche. Da die Verlagerungseinheiten mit sphärischen Kontaktflächen ausgebildet sind, kann jede Verlagerungseinheit für Verlagerungen parallel zu der X-Richtung und für Verlagerungen parallel zu der Y-Richtung benutzt werden. Die Verlagerungseinheiten werden auf diese Weise optimal verwendet.
  • Eine spezielle Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der erste Teil eine Lagerbüchse aufweist und der zweite Teil eine Achse aufweist, die mit einer kreiszylindrischen Führung versehen ist und die in axialer Richtung in der Lagerbüchse drehbar und verlagerbar ist, und zwar durch Zusammenarbeit der Kontaktkörper des ersten Teils mit der kreiszylindrischen Führung, wobei der erste Teil wenigstens drei Verlagerungseinheiten zur Drehung des zweiten Teils und wenigstens drei weitere Verlagerungseinheiten zur axialen Verlagerung des zweiten Teils aufweist. Diese Ausführungsform der Verlagerungseinrichtung umfasst eine axial verlagerbare Achse, die mit Drehmöglichkeit in einer Lagerbüchse unterstützt wird. Die Verlagerungseinheiten haben eine kombinierte Verlagerungs- und Unterstützungsfunktion oder eine kombinierte Drehfunktion und Unterstützungsfunktion, so dass eine einfache Konstruktion der Achse erzielt wird.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der erste Teil eine Lagerbüchse aufweist und der zweite Teil eine Achse aufweist, die mit einer kreiszylindrischen Führung versehen ist und die in axialer Richtung in der Lagerbüchse drehbar und verlagerbar ist, und zwar durch Zusammenarbeit der Kontaktkörper des ersten Teils mit der kreiszylindrischen Führung, wobei der erste Teil vier Gruppen zu je vier Verlagerungseinheiten aufweist, die je an ein erstes Ende der Lagerbüchse grenzen, und vier Gruppen zu je vier Verlagerungseinheiten, die je an ein zweites Ende der Lagerbüchse grenzen, wobei die genannten Gruppen mit einem regelmäßigen Zwischenraum in Umfangsrichtung um die Lagerbüchse vorgesehen sind, während die Verlagerungseinheiten innerhalb einer Gruppe gegenüber einander in einer quadratischen Anordnung aufgestellt sind. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Verlagerungseinrichtung wieder eine axial verlagerbare Achse, während die Verlagerungseinheiten sphärische Kontaktflächen haben. Eine besonders starre tragende Unterstützung der Achse in der Lagerbüchse wird dadurch erreicht, dass der erste Teil mit den genannten vier Gruppen zu je vier Verlagerungseinheiten versehen wird, die beide an das erste und an das zweite Ende der Lagerbüchse grenzen. Da die Verlagerungseinheiten mit sphärischen Kontaktflächen versehen werden, kann jede Verlagerungseinheit für die Verlagerung der Achse gegenüber der Lagerbüchse sowie für die Drehung der Achse in der Lagerbüchse verwendet werden. Die Verlagerungseinheiten werden auf diese Weise optimal benutzt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine erste Ausführungsform einer Verlagerungseinheit, die geeignet ist zur Verwendung in der Verlagerungseinrichtung nach 1,
  • 3a einen Längsschnitt durch die Verlagerungseinheit nach 2, 3b einen Schnitt gemäß der Linie IIIb-IIIb in 3a,
  • 4 eine zweite Ausführungsform einer Verlagerungseinheit, geeignet zur Verwendung in der Verlagerungseinrichtung nach 1,
  • 5 eine dritte Ausführungsform einer Verlagerungseinheit, geeignet zur Verwendung in der Verlagerungseinrichtung nach 1,
  • 6 eine Draufsicht der Verlagerungseinheit nach 5,
  • 7a eine schematische Darstellung der Verlagerungseinheit nach 5 in einer neutralen Lage,
  • 7b eine schematische Darstellung der Verlagerungseinheit nach 5 in einer ersten extremen Lage,
  • 7c eine schematische Darstellung der Verlagerungseinheit nach 5 in einer zweiten extremen Lage,
  • 8 eine vierte Ausführungsform einer Verlagerungseinheit, geeignet zur Verwendung in der Verlagerungseinrichtung nach 1,
  • 9 eine Draufsicht der Verlagerungseinheit nach 7,
  • 10 eine schematische Darstellung eines X-Y-Tisches, der mit einer Verlagerungseinrichtung nach 1 versehen ist,
  • 11 eine schematische Darstellung einer Achsenvorrichtung mit der Verlagerungseinrichtung nach 1, und
  • 12 einen schematischen Schnitt durch die Achsenvorrichtung nach 11.
  • Die Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung aus 1 umfasst einen ersten Teil 1 und einen zweiten Teil 3. Der erste Teil 1 ist gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Verlagerungsrichtung X verlagerbar und wird parallel zu einer Unterstützungsrichtung Z senkrecht der Verlagerungsrichtung X auf eine Art und Weise, die nachstehend noch näher beschrieben wird, unterstützt. Der erste Teil 1 für diesen Zweck umfasst eine Anzahl Verlagerungseinheiten 5, die mit je einem Kontaktkörper 7 versehen sind.
  • Wie die 2, 3a und 3b zeigen, umfassen die Verlagerungseinheiten 5 je einen Montagering 9, mit dessen Hilfe die Verlagerungseinheit 5 an dem ersten Teil 1 befestigt wird. Die Verlagerungseinheit 5. umfasst weiterhin eine Unterstützungsscheibe 11, woran der Kontaktkörper 7 vorgesehen ist. Die Unterstützungsscheibe 11 wird mit Hilfe von vier linearen Aktuatoren 13, die gegenüber einander in einer rechteckigen Anordnung positioniert sind, an dem Montagering befestigt. Die linearen Aktuatoren 13 umfassen je einen laminierten piezoelektrischen Aktuator, der sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt und der imstande ist, eine Aktivierung durchzuführen parallel zu der Unterstützungsrichtung Z. Die Verlagerungseinheit 5 umfasst weiterhin eine ringförmige Membran 15, die sich senkrecht zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt und die mit Hilfe einer Büchse 17 an dem Montagering 9 befestigt ist. Die Membran 15 wird weiterhin mit Hilfe von vier biegsamen Speichen 19 an einer Innenbüchse 21 befestigt, die an der Unterstützungsplatte 11 befestigt ist, wobei die genannten vier Speichen 19 sich zwischen den vier Aktuatoren 13 in einer imaginären Ebene, definiert durch die Membran 15, erstrecken.
  • Wie die 1, 2 und 3a zeigen, haben die Kontaktkörper 7 jeder Verlagerungseinheit 5 je eine sphärische Kontaktfläche 23, die einen Teil einer Oberfläche einer imaginären Sphäre bilden. Die Mitte M der sphärischen Kontaktfläche 23, wie in 3a dargestellt, fällt im Wesentlichen mit der Mitte der ringförmigen Membran 15 zusammen, so dass die Kontaktfläche 23 über begrenzte Winkelgegenüber dem Montagering 9 und dem ersten Teil 1 um jede Mittellinie der genannten imaginären Sphäre drehbar ist, die in der Ebene der Membran 15 liegt, unter elastischer Verformung der Speichen 19 und der Membran 15. Insbesondere ist die Kontaktfläche 23 um eine Mittellinie 25 drehbar, wenn das Paar nebeneinander liegender Aktuatoren 13' und 13" auf der einen Seite der Mittellinie 25 und das Paar nebeneinander liegender Aktuatoren 13''' und 13'''', auf der anderen Seite der Mittellinie 25 in zueinander entgegengesetzten Richtungen betätigt werden und die Kontaktfläche 23 um eine Mittellinie 27 senkrecht zu der Mittellinie 25 drehbar ist, wenn das Paar nebeneinander liegender Aktuatoren 13' und 13''' auf der einen Seite der Mittellinie 27 und das Paar nebeneinander liegender Aktuatoren 13'' und 13'''' auf der anderen Seite der Mittellinie 27 in zueinander entgegengesetzten Richtungen betätigt werden. Weiterhin ist die Kontaktfläche 23 über einen begrenzten Abstand parallel zu der Unterstützungsrichtung Z und unter elastischer Verformung der Speichen 19 und der Membran 15 verlagerbar, wenn die vier Aktuatoren 13 alle in der gleichen Richtung betätigt werden.
  • Es sei bemerkt, dass 1 hauptsächlich eine schematische Darstellung einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist, die nur mit einer minimalen Anzahl von drei Verlagerungseinheiten 5 versehen ist, erforderlich zur Verlagerung des ersten Teils 1 parallel zu einer einzigen Verlagerungsrichtung X und dabei den ersten Teil parallel zu der Unterstützungsrichtung Z unterstützend, die sich senkrecht zu der Verlagerungsrichtung X erstreckt. Wie nachstehend noch näher erläutert wird, kann eine Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer anderen Anzahl Verlagerungseinheiten versehen werden zur Verlagerung des ersten Teils in mehr als nur einer Verlagerungsrichtung. Die Wirkungsweise der Verlagerungseinrichtung wird aber nachstehend anhand des schematischen Beispiels nach 1 näher erläutert.
  • Der erste Teil 1 wird gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z durch in 1 nicht detailliert dargestellte Vorspannmittel vorgespannt, wobei diese Vorspannmittel üblich und an sich bekannt sind, beispielsweise mit einer in dem ersten Teil 1 vorgesehenen Unterdruckkammer, oder einem elektromagnetischen Vorspannelement, oder aber einem elastisch verformbaren Vorspannelement. Wie 1 zeigt, werden die Aktuatoren 13 der Verlagerungseinheiten 5 durch ein elektronisches Steuerelement 29 der Verlagerungseinrichtung gesteuert. Die Aktuatoren 13 werden durch das Steuerelement 29 gesteuert, so dass zu einem bestimmten Zeitpunkt wenigstens zwei der drei sphärischen Kontaktflächen 23 gegen eine gerade Führung 31 des zweiten Teils 3 gedrückt werden, so dass der erste Teil 1 von wenigstens zwei der drei Kontaktflächen 23 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z gegenüber dem zweiten Teil 3 entgegen der Vorspannkraft der Vorspannmittel unterstützt wird. Wie 1 weiterhin zeigt, umfasst die Verlagerungseinrichtung ein Lagensensorsystem, das wenigstens einen ersten optischen Lagensensor 33 und einen zweiten optischen Lagensensor 35 umfasst. Die Lagensensoren 33 und 35 sind an einem Rahmen 37 befestigt, der zu dem zweiten Teil 3 gehört und misst eine Lage des ersten Teils 1 gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z in zwei verschiedenen Lagen. Eine mittlere Lage des ersten Teils 1 gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z und ein Schwenkwinkel Ø des ersten Teils 1 um eine Schwenkachse 39, die sich senkrecht zu der Verlagerungsrichtung X und senkrecht zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, kann auf diese Weise mit Hilfe der zwei Lagensensoren 33 und 35 gemessen werden. Das Steuerelement 29, die Lagensensoren 33 und 35 und die Aktuatoren 13 bilden einen Teil einer Rückkopplungssteuerung, mit deren Hilfe Verlagerungen der Kontaktkörper 7 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z gesteuert werden können. Die Verlagerungen der Kontaktkörper 7 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z werden mit Hilfe der genannten Rückkopplungssteuerung derart gesteuert, dass der erste Teil in einer gewünschten Lage gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z gehalten wird, und zwar mit Hilfe der Kontaktkörper 7, und dass der Schwenkwinkel Ø des ersten Teils 1 einen gewünschten Wert hat. Die Kontaktkörper 7 haben auf diese Weise nicht nur eine unterstützende Funktion, sondern auch eine tragende Funktion, d. h. eine unterstützende Funktion, wobei der erste Teil 1 außerdem in einer genau definierten Lage gegenüber dem zweiten Teil 3 senkrecht zu der Verlagerungsrichtung X festgehalten wird.
  • Wie oben bereits beschrieben, sind die Kontaktkörper 7 nicht nur parallel zu der Unterstützungsrichtung Z durch Aktivierung der Aktuatoren 13 in der gleichen Richtung verlagerbar, wozu die Unterstützungsfunktion vorgesehen ist, sondern die Kontaktkörper 7 sind auch über beschränkte Winkel um die Mittellinien 25 und 27 der sphärischen Kontaktflächen 23 durch Betätigung der Aktuatoren 13 in entgegengesetzten Richtungen drehbar. Es sei bemerkt, dass die Kontaktkörper 7 in dem schematischen Beispiel einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie in 1 dargestellt, ausschließlich um die Mittellinien 25 gedreht werden, die sich senkrecht zu der Verlagerungsrichtung X und zu der Unterstützungsrichtung Z erstrecken. Wenn die Kontaktkörper 7, die gegen den zweiten Teil 3 gedrückt sind, mit gleicher Winkelgeschwindigkeit um die Mittellinien 25 gedreht werden, wird eine rein rollende Bewegung zwischen den sphärischen Kontaktflächen 23 und der Führung 31 des zweiten Teils 3 stattfinden, unter der Bedingung aber, dass es dort genügend Vorspannkraft zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 3 gibt. Durch diese Rollbewegung wird der erste Teil gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Verlagerungsrichtung X unter dem Einfluss einer Reibkraft zwischen den Kontaktflächen 23 und der Führung 31 verlagert. Da die Kontaktkörper 7 um die Mittellinie 25 gedreht werden, werden die Kontaktkörper 7 als Ergebnis der Drehung nicht parallel zu der Unterstützungsrichtung Z verlagert. Die tragende Unterstützungsfunktion und die Verlagerungsfunktion der Kontaktkörper 7 werden auf diese Weise unabhängig von einander mit Hilfe von Verlagerungen der Kontaktkörper 7 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z bzw. Drehungen der Kontaktkörper 7 um die Mittellinien 25 durchgeführt.
  • Da wenigstens zwei sphärische Kontaktflächen 23 notwendig sind zum Unterstützen des ersten Teils 1 senkrecht zu der Verlagerungsrichtung X und die Kontaktkörper 7 über nur begrenzte Winkel drehbar sind, ist ein dritter Kontaktkörper 7 erforderlich um eine ununterbrochene Verlagerung des ersten Teils 1 in nur einer Richtung zu schaffen. Die Aktuatoren 13 der Verlagerungseinheiten 5 werden je gesteuert zum Durchführen einer schrittweisen Verlagerung mit Hilfe des Steuerelementes 29. Während einer schrittweisen Verlagerung wird ein Kontaktkörper 7 über einen begrenzten Winkel aus einer Ausgangslage in eine Endlage gedreht. Danach wird der Kontaktkörper 7 von dem zweiten Teil 3 gelöst, aus der Endlage in die Ausgangslage zurückgedreht und wieder gegen den dritten Teil gedrückt, wonach die schrittweise Verlagerung wiederholt wird. Ein Phasenwinkel von 120° liegt jeweils zwischen den schrittweisen Verlagerungen der drei Kontaktkörper 7, während die Rückdrehung jedes Kontaktkörpers 7 innerhalb einer relativ kurzen Periode stattfindet. Es wird dadurch erreicht, dass wenigstens zwei der drei Kontaktkörper 7 mit dem zweiten Teil 3 zu jedem Zeitpunkt in Berührung sind zum Unterstützen dieses zweiten Teils 3.
  • Da die Kontaktkörper 7, wie oben beschrieben, eine kombinierte tragende Unterstützungsfunktion und eine Verlagerungsfunktion haben, ist die Anzahl Bauteile, erforderlich zum Unterstützen und Verlagern des zweiten Teils 3 gegenüber dem ersten Teil 1 nach wie vor beschränkt. Die Verwendung der laminierten piezoelektrischen Aktuatoren 13 und der Rückkopplungssteuerung schafft eine besonders genaue tragende Unterstützung parallel zu der Unterstützungsrichtung Z, während außerdem besonders genaue Verlagerungen des ersten Teils parallel zu der Verlagerungsrichtung X erzielbar sind. Es sei bemerkt, dass dazu die Verlagerungseinrichtung beispielsweise mit einer weiteren Rückkopplungssteuerung mit Sensoren zum Messen einer Verlagerung des ersten Teils 1 gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Verlagerungsrichtung X versehen sein kann. Die Verwendung der Membranen 15 und der Speichen 19 in den Verlagerungseinheiten 5 erzielt, dass die laminierten piezoelektrischen Aktuatoren 13 nicht mechanisch belastet werden in einer Richtung senkrecht zu der Unterstützungsrichtung Z, während dennoch die Kontaktkörper 7 genügend Bewegungsmöglichkeiten haben zum Durchführen der schrittweisen Drehbewegungen und Verlagerungen parallel zu der Unterstützungsrichtung Z.
  • Eine vorteilhafte moduläre Konstruktion der Verlagerungseinrichtung rührt von der Tatsache her, dass die Kontaktkörper 7 je zu einer einzelnen Verlagerungseinheit 5 gehören und die Verlagerungseinheiten 5 je mit einem eigenen Aktuatorsystem versehen sind, das vier lineare Aktuatoren 13 aufweist zur schrittweisen Bewegung der Kontaktkörper 7 und der Verlagerung der Kontaktkörper 7 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z. Wie aus dem Nachstehenden noch hervorgehen dürfte, kann eine Anzahl Kontaktkörper, erforderlich wie in der Entwurfsphase der Verlagerungseinrichtung bestimmt, in der Verlagerungseinrichtung auf eine einfache und effektive Weise verwirklicht werden. Es sei weiterhin bemerkt, dass die Drehmöglichkeiten der Kontaktkörper 7 um die Mittellinien 25 und 27 auf alternative Weise mit Hilfe dreier linearer Aktuatoren geschaffen werden können, die zueinander in Dreieckform angeordnet sind. Wie oben beschrieben, werden die erforderlichen Bewegungen der Kontaktkörper 7 mit Hilfe einer besonders einfachen Steuerung der Aktuatoren 13 erhalten, wenn vier Aktuatoren 13 verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, werden die Kontaktkörper 7 in dem schematisch dargestellten Beispiel einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie in 1 dargestellt, ausschließlich um diejenigen Mittellinien 25 gedreht, die senkrecht auf der Verlagerungsrichtung X stehen. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Verlagerungseinheit 41, geeignet zur Verwendung in der Verlagerungseinrichtung aus 1 statt der bereits oben beschriebenen Verlagerungseinheit 5. Entsprechende Elemente der Verlagerungseinheiten 5 und 41 haben in 2 und 4 dasselbe Bezugszeichen. Die Verlagerungseinheit 41 weicht von der oben beschriebenen Verlagerungseinheit 5 hauptsächlich darin ab, dass die Verlagerungseinheit 41 mit einem Kontaktkörper 43 mit einer Kontakt fläche 45 versehen ist, die einen Teil einer Oberfläche eines imaginären kreisförmigen Zylinders aufweist. Die zylinderförmige Kontaktfläche 45 hat eine Mittellinie 47, die in der Ebene der Membran 15 liegt und sich senkrecht zu der Verlagerungsrichtung X erstreckt. Die linearen Aktuatoren 13' und 13" liegen auf der einen Seite der Mittellinie 47 und die linearen Aktuatoren 13''' und 13''' liegen auf der anderen Seite der Mittellinie 47. Die Aktuatoren 13' und 13'' der Verlagerungseinheit 41 werden immer auf dieselbe Art und Weise aktiviert und die Aktuatoren 13''' und 13'''' werden immer auf dieselbe Art und Weise aktiviert. Wenn das Aktuatorpaar 13' und 13" und das Aktuatorpaar 13''' und 13'''' in zueinander entgegengesetzten Richtungen aktiviert werden, wird der zylinderförmige Kontaktkörper 43 um eine Mittellinie 47 gedreht, während der Kontaktkörper 43 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z durch Aktivierung der vier Aktuatoren 13 in derselben Richtung. Die Verwendung der Verlagerungseinheiten 41 in der Verlagerungseinrichtung nach 1 erfordert ebenfalls wenigstens drei Verlagerungseinheiten 41 zum Schaffen einer ununterbrochenen Verlagerung des ersten Teils 1 in einer einzigen Richtung. Die drei Verlagerungseinheiten 41 werden von dem Steuerelement 29 gesteuert, und zwar in einer Art und Weise, die derjenigen entspricht, die oben für die Verlagerungseinheiten 5 beschrieben worden ist, wobei die Verlagerungseinheiten 41 schrittweise Drehbewegungen um die Mittellinien 47 durchführen mit Phasenwinkeln von 120° zueinander, während eine reine Rollbewegung zwischen den zylinderförmigen Kontaktflächen 45 und der Führung 31 des zweiten Teils 3 stattfindet, unter der Bedingung aber, dass es zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 3 eine ausreichende Vorspannkraft gibt. Es sei bemerkt, dass eine Drehbewegung der Kontaktkörper 43 um die Mittellinien 47 auch dadurch erhalten werden kann, dass nur zwei lineare Aktuatoren statt vier lineare 13 Aktuatoren verwendet werden, wobei diese zwei linearen Aktuatoren beispielsweise auf je einer Seite der Mittellinie vorgesehen werden. Die Drehfreiheit der Kontaktkörper 43 um die Mittellinien 47 kann ebenfalls dadurch erzielt werden, dass rechteckige Membranen statt der ringförmigen Membranen 15 verwendet werden, wobei die Mittellinie 47 jeder zylinderförmigen Kontaktfläche 45 in einer imaginären Ebene liegt, definiert durch die rechteckige Membran, parallel zu einer langen Seite der rechteckigen Membran.
  • 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Verlagerungseinheit 49; geeignet zur Verwendung in der Verlagerungseinrichtung aus 1. Die Verlagerungseinheit 49 ist nur verwendbar für Verlagerungen des ersten Teils 1 parallel zu nur einer Richtung, wie bei der oben beschriebenen Verlagerungseinheit 41. Die Verlagerungseinheit 49 umfasst vier Kontaktflächen 51, die zueinander in einem Viereck vorgesehen sind. Die Kontaktflächen 51 sind je parallel zu der Unterstützungsrichtung Z mit Hilfe eines einzelnen laminierten piezoelektrischen Aktuators 53 verlagerbar. Die Aktuators 53' und 53'' der Kontaktoberflächen 51' und 51'' werden an einer ersten Brücke 55 befestigt, die sich quer zu der Verlagerungsrichtung X erstreckt, während die Aktuatoren 53''' und 53'''' der Kontaktoberflächen 51''' und 51'''' an einer zweiten Brücke 57 befestigt sind, die sich ebenfalls quer zu der Verlagerungsrichtung X erstreckt. Die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 befinden sich in einem Abstand voneinander, gesehen parallel zu der Verlagerungsrichtung X, und sich durch eine dritte Brücke 59 miteinander verbunden, mit deren Hilfe die Verlagerungseinheit 49 an dem ersten Teil der Verlagerungseinrichtung aus 1 befestigt werden kann. Die dritte Brücke 59 erstreckt sich parallel zu der Verlagerungsrichtung X, ist mittels eines ersten elastischen Gelenkes 61, das sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, an der ersten Brücke 55 befestigt und ist mit Hilfe eines zweiten elastischen Gelenkes 63, das sich ebenfalls parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, an der zweiten Brücke 57 befestigt. Die Verwendung der elastischen Gelenke 61 und 63 macht, dass die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 über beschränkte Winkel gegenüber der dritten Brücke 59 drehbar sind. Die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 sind weiterhin mit Hilfe eines plattenförmigen piezoelektrischen Biegeaktuators 65, der sich parallel zu der Verlagerungsrichtung X und zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, und der imstande ist sich um eine Biegeachse 67 zu biegen, die sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z und parallel zu den Gelenken 61 und 63 erstreckt, verbunden. Wie 6 zeigt, ist der Biegeaktuator 65 an der ersten Brücke 55 befestigt, und zwar mit Hilfe von Blattfedern 69' und 69", die sich quer zu der Verlagerungsrichtung X erstrecken, und ist an der zweiten Brücke 57 befestigt, und zwar mit Hilfe von Blattfedern 71' und 71", die sich ebenfalls quer zu der Verlagerungsrichtung X erstrecken.
  • Die Wirkungsweise der Verlagerungseinheit 49 wird nachstehend anhand der 7a, 7b und 7c näher erläutert. 7a zeigt schematisch die Verlagerungseinheit 49, wobei der Biegeaktuator 65 nicht erregt ist. In dieser neutralen Lage der Verlagerungseinheit 49 erstrecken sich die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 senkrecht zu der Verlagerungsrichtung X. Ausgehend von der neutralen Lage aus 7a werden die einander diagonal gegenüber liegenden Kontaktflächen 51'' und 51''' von dem zweiten Teil 3 ge löst, so dass die Verlagerungseinheit 49 den zweiten Teil 3 ausschließlich über die einander diagonal gegenüber liegenden Kontaktflächen 51' und 51'''' berührt. Danach wird der Biegeaktuator 65 um die Biegeachse 67 gebogen, und zwar durch Aktivierung in einer ersten Richtung. Die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 werden um die Gelenke 61 und 63 gegenüber der dritten Brücke 59 in entgegengesetzten Richtungen gedreht, so dass eine erste extreme Lage erreicht wird, dargestellt in 7b. Da die Kontaktflächen 51' und 51'''' nach wie vor mit dem zweiten Teil 3 in Berührung sind und nicht gegenüber dem zweiten Teil 3 verlagert werden, unter der Bedingung, dass es zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 3 genügend Vorspannkraft gibt, werden die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 gegenüber dem zweiten Teil 3 in zueinander entgegengesetzten Richtungen um die Kontaktflächen 51' und 51"" drehen, so dass die Kontaktflächen 51'' und 51''' gegenüber dem zweiten Teil 3 in derselben Richtung parallel zu der Verlagerungsrichtung X verlagert werden. In der ersten extremen Lage der Verlagerungseinheit 49 aus 7b werden die Kontaktflächen 51'' und 51''' danach mit dem zweiten Teil 3 in Berührung gebracht, wonach die Kontaktflächen 51' und 51"" von dem zweiten Teil 3 gelöst werden. Der Biegeaktuator 65 wird nun in der entgegengesetzten Richtung um die Biegeachse 67 gebogen, so dass die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 gegenüber der dritten Brücke 59 um die Gelenke 61 und 63 in Richtungen gedreht werden, die zu den Richtungen aus 7b entgegengesetzt sind, und zwar zum Erreichen einer zweiten extremen Lage, dargestellt in 7c. Da es die Kontaktflächen 51" und 51"' sind, die mit dem zweiten Teil 3 nach wie vor in Berührung sind und die nicht gegenüber dem zweiten Teil 3 verlagert werden, wird nun die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 um die Kontaktflächen 51" und 51"' gegenüber dem zweiten Teil 3 in Richtungen drehen, die zu den in 7b dargestellten Richtungen entgegengesetzt sind, so dass die Kontaktflächen 51' und 51"" gegenüber dem zweiten Teil 3 parallel zu der Verlagerungsrichtung X in einer Richtung entsprechend der Richtung, in der die Kontaktflächen 51" und 51"' in 7b verlagert wurden. Die Kontaktflächen 51' und 51"" werden nun wieder mit dem zweiten Teil 3 in Berührung gebracht, die Kontaktflächen 51" und 51"' werden von dem zweiten Teil 3 wieder gelöst und der Biegeaktuator 65 wird wieder in die erste extreme Lage aus 7b gebogen, so dass die schrittweise Bewegung der Verlagerungseinheit 49 beim Passieren der neutralen Lage vollständig ist und eine nächste schrittweise Bewegung gestartet wird. Wie aus den 7a, 7b und 7c und aus der obenstehenden Beschreibung hervorgeht, wird die Verlagerungseinheit 49 über einen be grenzten Abstand parallel zu der Verlagerungsrichtung X gegenüber dem zweiten Teil 3 während einer vollen schrittweise Bewegung verlagert.
  • Wenn die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 der Verlagerungseinheit 49 gegenüber der dritten Brücke 59 auf eine oben beschriebene Art und Weise gedreht werden, bleibt der Abstand zwischen den diagonal einander gegenüber liegenden Kontaktflächen 51' und 51"" sowie der Abstand zwischen den diagonal einander gegenüber liegenden Kontaktflächen 51" und 51"' gleich. Diese kinematische Eigenschaft der Verlagerungseinheit 49 wird in der vierten Ausführungsform der Verlagerungseinheit 73 aus den 8 und 9 benutzt, die wieder geeignet ist zur Verwendung in der Verlagerungseinrichtung aus 1. Elemente der Verlagerungseinheit 72 in den 8 und 9, die denen der oben beschriebenen Verlagerungseinheit 49 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen angegeben. Die Verlagerungseinheit 73 ist nur geeignet zur Verlagerung des ersten Teils 1 parallel zu nur einer Richtung, wie die Verlagerungseinheit 49. Die erste Brücke 55 und die zweite Brücke 57 in der Verlagerungseinheit 73 sind mit Hilfe einer dritten Brücke 75 und einer vierten Brücke 77 miteinander verbunden. Die dritte Brücke 75 verbindet die einander diagonal gegenüber liegenden Aktuatoren 53' und 53'''', während die vierte Brücke 77 die einander diagonal gegenüber liegenden Aktuatoren 53'' und 53''' miteinander verbindet. Die dritte Brücke 75 ist mit Hilfe zweier elastischer Gelenke 79 und 79', die eine gemeinsame Gelenkachse 81 haben, die sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, an dem Aktuator 53' befestigt und ist mit Hilfe zweier elastischer Gelenke 83 und 83', die eine gemeinsame Gelenkachse 85 haben, die sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, an dem Aktuator 53'''' befestigt. Die vierte Brücke 77 ist mit Hilfe zweier elastischer Gelenke 87 und 87', die eine gemeinsame Gelenkachse 89 haben, die sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, an dem Aktuator 53'' befestigt und ist mit Hilfe zweier elastischer Gelenke 91 und 91', die eine gemeinsame Gelenkachse 93 haben, die sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, an dem Aktuator 53''' befestigt. Die Wirkungsweise der Verlagerungseinheit 73 entspricht der Wirkungsweise der oben beschriebenen Verlagerungseinheit 49. Die Verwendung der sich gegenseitig kreuzenden Brücken 75 und 77 führt zu einer sehr starren Konstruktion der Verlagerungseinheit 73. Es sei bemerkt, dass die Verlagerungseinheiten 49, 73 über wenigstens zwei der vier Kontaktflächen 51 zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der schrittweisen Bewegung mit dem zweiten Teil 3 in Berührung sind. Dies bedeutet, dass minimal nun zwei Verlagerungsein heiten 49, 73 notwendig sind zum Schaffen einer ununterbrochenen Verlagerung des ersten Teils 1 parallel zu der Verlagerungsrichtung X und zum Schaffen einer ununterbrochenen tragenden Unterstützung des ersten Teils 1 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z, wenn die Verlagerungseinheiten 49, 73 in der Verlagerungseinrichtung nach 1 verwendet werden.
  • 10 zeigt schematisch einen X-Y-Tisch, der mit einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung versehen ist. Der X-Y-Tisch umfasst eine Basis 95 mit einer Führungsfläche 97, die sich parallel zu einer X-Richtung und parallel zu einer Y-Richtung, senkrecht zu der X-Richtung, erstreckt. Der X-Y-Tisch umfasst weiterhin einen Gegenstandstisch 99 mit einer Tragfläche 101 für einen zu verlagernden Gegenstand. Der Gegenstandstisch 99 ist gegenüber der Basis 95 in einer Unterstützungsrichtung Z senkrecht zu der Führungsfläche 97 durch Vorspannmittel, die in 10 nicht dargestellt sind, und die üblich und an sich bekannt sind, vorgespannt. Die Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, benutzt in dem X-Y-Tisch, umfasst vier Gruppen 103 zu je vier Verlagerungseinheiten 5, wie oben beschrieben und in 2 dargestellt. Die sphärischen Kontaktkörper 7 der Verlagerungseinheiten 5 arbeiten mit der Führungsfläche 97 auf der Basis 95 zusammen. Die einzelnen Verlagerungseinheiten 5 sind in 10 nur schematisch angegeben, je mit Hilfe eines O, wodurch der Einfachheit halber symbolisch die sphärische Kontaktfläche 23 einer Verlagerungseinheit 5 angegeben ist. Wie 10 zeigt, sind die vier Gruppen 103 zueinander in einem Viereck vorgesehen, grenzend an vier Ecken 105 des Gegenstandstisches 99, und die vier Verlagerungseinheiten 5 innerhalb einer Gruppe 103 sind in einem Quadrat zueinander gegliedert. Die sechzehn Verlagerungseinheiten 5 werden von einem Steuerelement 107 des X-Y-Tisches gesteuert. Die Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, benutzt in dem X-Y-Tisch, umfasst weiterhin drei optische Lagensensoren 109, die in festen Lagen gegenüber der Basis 95 befestigt sind. Die Lagensensoren 109 messen eine Lage, eingenommen von dem Gegenstandstisch 99 gegenüber der Basis 95 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z, sowie einen Schwenkwinkel Ø des Gegenstandstisches 99 um eine Hauptachse 111 des Gegenstandstisches 99, gerichtet parallel zu der X-Richtung und einen Schwenkwinkel Ø des Gegenstandstisches 99 um eine Hauptachse 113 der Tragfläche 101, gerichtet parallel zu der Y-Richtung. Das Steuerelement 107 führt eine Rückkopplungssteuerung durch, mit deren Hilfe der Gegenstandstisch 99 in einer gewünschten Lage parallel zu der Unterstützungsrich tung Z gegenüber der Basis 95 festgehalten wird, und mit deren Hilfe der Gegenstandstisch 99 gewünschtenfalls in einer Lage parallel zu der X-Richtung und der Y-Richtung festgehalten wird. Eine genaue tragende Unterstützung des Gegenstandstisches 99 gegenüber der Basis 95 parallel zu der Unterstützungsrichtung Z wird auf diese Weise mit Hilfe der Verlagerungseinheiten 5 geschaffen. Die Verwendung der vier Gruppen 103 von vier Verlagerungseinheiten 5 machen je, dass die tragende Unterstützung besonders starr und stabil ist.
  • Wie oben beschrieben, umfassen die in dem X-Y-Tisch verwendeten Verlagerungseinheiten 5 je eine sphärische Kontaktfläche 23, die schrittweise drehbar ist um zwei Mittellinien 25 und 27 der sphärischen Kontaktfläche 23 (siehe 2), die senkrecht aufeinander stehen. Die Verlagerungseinheiten 5 sind auf entsprechende Weise je geeignet zum Erzeugen von Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 über die Führungsfläche 97 der Basis 95 parallel zu der X-Richtung und parallel zu der Y-Richtung, wozu sie tatsächlich verwendet werden. Jede Verlagerungseinheit 5 der Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, benutzt in dem X-Y-Tisch wird auf diese Weise optimal ausgenutzt.
  • Es sei bemerkt, dass der X-Y-Tisch mit einem weiteren Lagensensor versehen sein kann zum Messen von Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 gegenüber der Basis parallel zu der X-Richtung, und mit zwei weiteren Lagensensoren zum Messen von Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 gegenüber der Basis 95 parallel zu der Y-Richtung und von Drehungen des Gegenstandstisches 99 um eine Hauptachse 115 der Tragfläche 101, gerichtet parallel zu der Unterstützungsrichtung Z. Wenn diese weiteren Lagensensoren verwendet werden, führt beispielsweise das Steuerelement 107 eine weitere Rückkopplungssteuerung durch, mit deren Hilfe der Gegenstandstisch 99 in eine gewünschte X-Lage und Y-Lage genau verlagerbar ist, und wodurch ein gewünschter Drehungswinkel des Gegenstandstisches 99 um die Hauptachse 115 genau eingestellt werden kann. Ein derartiger Drehungswinkel um die Hauptachse 115, die sich parallel zu der Unterstützungsrichtung Z erstreckt, kann ebenfalls durch eine geeignete Steuerung der Verlagerungseinheiten 5 erzielt werden.
  • Es sei weiterhin bemerkt, dass der X-Y-Tisch ebenfalls mit einer anderen Anzahl Verlagerungseinheiten 5 oder mit Verlagerungseinheiten eines anderen Typs versehen werden kann. Wenn Verlagerungseinheiten 5 mit sphärischen Kontaktkörpern 7 in dem X-Y-Tisch benutzt werden, sind theoretisch wenigstens drei Verlagerungseinheiten 5 erfor derlich für eine ununterbrochene Verlagerung des Gegenstandstisches 99 in einer einzigen Richtung und für eine tragende Unterstützung des Gegenstandstisches 99 senkrecht zu dieser Richtung, wie oben beschrieben worden ist. Da die Verlagerungseinheiten 5 für Verlagerungen parallel zu der X-Richtung sowie für Verlagerungen parallel zu der Y-Richtung benutzt werden können, ist aber eine minimale Anzahl von vier Verlagerungseinheiten 5 erforderlich zum Erzeugen ununterbrochener Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 parallel zu der X-Richtung oder der Y-Richtung und zum tragenden Unterstützen des Gegenstandstisches 99 senkrecht zu der X-Richtung und der Y-Richtung, wobei der Gegenstandstisch 99 dabei immer von wenigstens drei Kontaktkörpern 7 unterstützt wird. Zum Erzeugen von Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 parallel zu der X-Richtung sollen wenigstens drei Verlagerungseinheiten 41 verwendet werden und zum Erzeugen von Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 parallel zu der Y-Richtung sollen wenigstens drei weitere Verlagerungseinheiten 41 verwendet werden, wenn die Verlagerungseinheiten 41 mit den zylinderförmigen Kontaktkörpern 43 wie oben beschrieben, verwendet werden, wobei in diesem Fall der Gegenstandstisch 99 immer von wenigstens drei Kontaktkörpern 43 unterstützt wird. Zum Erzeugen von Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 parallel zu der X-Richtung sollen wenigstens zwei Verlagerungseinheiten 49 verwendet werden und zum Erzeugen von Verlagerungen des Gegenstandstisches 99 parallel zu der Y-Richtung sollen wenigstens zwei weitere Verlagerungseinheiten 49 verwendet werden, wenn die Verlagerungseinheiten 49 mit den vier Kontaktflächen 51, wie oben beschrieben, verwendet werden, wobei in diesem Fall der Gegenstandstisch 99 immer von allen Verlagerungseinheiten 49 unterstützt wird.
  • Die 11 und 12 zeigen zum Schluss schematisch eine Achsenvorrichtung die ebenfalls mit einer. Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung versehen ist. Die Achsenvorrichtung umfasst eine statische Lagerbüchse 117, die eine zentrale Hauptachse 119 aufweist und die an einer Basis der Achsenvorrichtung befestigt ist, die in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, benutzt in der Achsenvorrichtung umfasst vier Gruppen 125 zu je vier Verlagerungseinheiten 5, die in der Lagerbüchse 117 befestigt sind, und zwar in der Nähe eines ersten Endes 127 der Lagerbüchse zum Zusammenarbeiten mit der Führung 123 der Achse 121, und vier weitere Gruppen 129 zu je vier Verlagerungseinheiten 5, die in der Lagerbüchse 117 befestigt sind, neben einem zweiten Ende 131 der Lagerbüchse 117 zum Zusammenar beiten mit der Führung 123 der Achse 121. Die Verlagerungseinheiten 5 sind von einem Typ, dargestellt in 2 und umfassen je eine sphärische Kontaktfläche 23 zum Zusammenarbeit mit der Führung 123 der Achse 121. Die einzelnen Verlagerungseinheiten 5 sind in den 11 und 12 mit Hilfe eines O nur schematisch dargestellt, wodurch der Einfachheit halber die Kontaktfläche 23 einer Verlagerungseinheit 5 symbolisch dargestellt wird. 12 ist ein Schnitt durch die Achsenvorrichtung neben dem ersten Ende 127 der Lagerbüchse 117. Aus 12 geht hervor, dass die vier Gruppen 125 in regelmäßigen Abständen voneinander, gesehen in der Umfangsrichtung um die Achse 121 vorgesehen sind. Die vier weiteren Gruppen 129 neben dem zweiten Ende 131 sind auf dieselbe Art und Weiese in der Umfangsrichtung angebracht. Wie aus 11 ersichtlich, sind die vier Verlagerungseinheiten 5 in jeder Gruppe 125, 129 in einem Quadrat vorgesehen. Die Verlagerungseinheiten 5 der Gruppen 125, 129 werden von dem Steuerelement 133. der Achsenvorrichtung gesteuert. Die Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, benutzt in der Achsencorrichtung umfasst weiterhin drei optische Lagensensoren 135 die in der Lagerbüchse 117 in der Nähe des ersten Endes 127 der Lagerbüchse 117 befestigt sind, und drei weitere optische Lagensensoren 137, die in der Lagerbüchse 117 in der Nähe des zweiten Endes 131 der Lagerbüchse 117 vorgesehen sind. Die Lagensensoren 135, 137 sind der Einfachheit halber in 11 nicht dargestellt, während die Lagensensoren 135 nur in 12 dargestellt sind. Die Lagensensoren 137 sind in der Nähe des zweiten Endes 131 auf eine geeignete Art und Weise vorgesehen. Die Lagensensoren 135 und 137 messen eine Lage, die durch die Achse 121 eingenommen wird, und zwar gegenüber der Lagerbüchse 117 parallel zu einer Rl-Achse, die senkrecht auf der Hauptachse 119 steht, und parallel zu einer R2-Achse, die senkrecht auf der Hauptachse 119 sowie auf der R1-Achse steht, und sie messen einen Schwenkwinkel θ der Achse 121 um die R2-Achse. Das Steuerelement 133 führt mit eine Rückkopplungssteuerung durch, mit deren Hilfe die Achse 121 in einer gewünschten Lage gegenüber der Lagerbüchse 117 gehalten wird, und zwar parallel zu der Rl-Achse und parallel zu der R2-Achse, und mit deren Hilfe die Achse 121 gewünschtenfalls in einer Lage parallel zu der Hauptachse 119 gehalten wird. Eine genaue tragende Unterstützung der Achse 121 gegenüber der Lagerbüchse 117 wird auf diese Weise durch die Verlagerungseinheiten 5 gebildet. Die Verwendung der vier Gruppen 125 zu je vier Verlagerungseinheiten 5 und der vier weiteren Gruppen 129 zu je vier Verlagerungseinheiten 5 machen je die Lagerung besonders starr und stabil. Es sei bemerkt, dass die Verlage rungseinheiten 5 nicht nur eine Lagerfunktion in den Richtungen senkrecht zu der Hauptachse 119 haben, sondern auch eine Vorspannfunktion in den genannten Richtungen haben. Dadurch sind keine weiteren Vorspannmittel in den genannten Richtungen in der beschriebenen Achsenvorrichtung erforderlich.
  • Wie bereits oben beschrieben worden ist, umfassen die in der Achsenbvorrichtung verwendeten Verlagerungseinheiten 5 eine sphärische Kontaktfläche 23, die schrittweise um zwei senkrecht aufeinander stehende Mittellinien 25 und 27 der sphärischen Kontaktfläche 23 drehbar sind (siehe 2). Diese Verlagerungseinheiten 5 sind auf entsprechende Weise je geeignet zum Erzeugen von Verlagerungen der Achse 121 parallel zu der Hauptachse 119 und zum Erzeugen von Drehungen der Achse 121 um die Hauptachse 119 und und werden dazu auch wirklich verwendet. Jede Verlagerungseinheit 5 der Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, verwendet in der Achsenvorrichtung wird auf diese Weise optimal benutzt.
  • Die Achsenvorrichtung kann beispielsweise in einem Maschinenwerkzeug benutzt werden zum Verarbeiten eines Werkstücks, wobei ein Ende der Achse 121 der Achsenvorrichtung mit einem Futter versehen ist zum festhalten des Werkstücks. Die Achsenvorrichtung kann weiterhin versehen sein mit einem weiteren Lagensensor zum Messen ver Verlagerungen der Achse 121 gegenüber der Lagerbüchse 117, die parallel zu der Hauptachse 119 gerichtet ist. Wenn dieser weiter Lagensensor benutzt wird, wird das Steuerelement 113 beispielsweise mit einer weiteren Rückkopplungssteuerung versehen, mit deren Hilf die Achse 121 genau in eine gewünschte Lage Parallel zu der Hauptachse 119 verlagert werden kann.
  • Es sei weiterhin bemerkt, dass die Achsenvorrichtung auch mit einer anderen Anzahl Verlagerungseinheiten 5 eines anderen Typs versehen werden kann. Wenn Verlagerungseinheiten 5 mit sphärischen Kontaktflächen 7 in der Achsenvorrichtung versehen sind, sind wenigstens drei Verlagerungseinheiten 5 theoretisch erforderlich für eine ununterbrochene Verlagerung der Achse 121 in einer einzigen Richtung und für eine tragende Unterstützung der Achse 121 senkrecht zu dieser Richtung, wie oben beschrieben. Da die Verlagerungseinheit 5 zur Verlagerung der Achse 121 parallel zu der Hauptachse 119 und für Drehungen der Achse 121 um die Hauptachse 119 benutzt werden kann, sind aber wenigstens vier Verlagerungseinheiten 5 theoretisch erforderlich zum Erzeugen ununterbrochener Verlagerungen der Achse 121 parallel zu der Hauptachse 119 und der Unter stützung der Achse 121 senkrecht zu der Hauptachse 119, wobei die Achse 121 immer durch wenigstens drei Kontaktflächen 7 unterstützt wird. Wie oben bereits bemerkt, wird die Achse 121 der Achsenvorrichtung aus den 11 und 12 außerdem auch mit Hilfe der Verlagerungseinheiten 5 senkrecht zu der Hauptachse 191 vorgespannt. Eine derartige dreifache Funktion der Verlagerungseinheiten 5 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass wenigstens vier Verlagerungseinheiten 5 mit regelmäßigen Zwischenräumen in der Umfangsrichtung, in der Nähe der beiden Enden 127, 131 der Lagerbüchse 117 verwendet werden. Wenn die Verlagerungseinheiten 41 mit den zylinderförmigen Kontaktflächen 43 oder die Verlagerungseinheiten 49 mit den vier Kontaktflächen 51 benutzt werden, wie oben beschrieben, sollten wenigstens vier Verlagerungseinheiten 41, 49 in der Nähe der beiden Enden 127, 131 der Lagerbüchse 117 verwendet werden, wobei in diesem Fall die Verlagerungseinheiten 41, 49 in der Nähe des Endes 127 beispielsweise die Verlagerungen der Achse 121 parallel zu der Hauptachse 119 erzeugen, während die Verlagerungseinheiten 41, 49 in der Nähe des Endes 131 beispielsweise die Drehungen der Achse 121 um die Hauptachse 119 erzeugen. Wenn aber die Achse 121 senkrecht zu der Hauptachse 119 durch einzelne Vorspannmittel vorgespannt werden, sollten zwei einzelnen Gruppen zu wenigstens je drei Verlagerungseinheiten 41, 49 verwendet werden zum Erzeugen der Verlagerungen parallel zu der Hauptachse 119 und zum Erzeugen der Drehungen um die Hauptachse 119.
  • In den Ausführungsformen einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben und der darin verwendeten Verlagerungseinheiten sind die Aktuatoren als lineare laminierte piezoelektrische Aktuatoren oder als piezoelektrische Biegeaktuatoren konstruiert worden. Es sei bemerkt, dass ein alternativer Typ des Aktuators auch in einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit den darin verwendeten Verlagerungseinheiten, wie beispielsweise ein elektromagnetischer Aktuator verwendet werden kann.
  • Die obenstehenden Beschreibungen von Ausführungsformen einer Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung beziehen sich jeweils auf spezifische Anzahlen von Verlagerungseinheiten. Es sei im Allgemeinen bemerkt, dass die Anzahl zu verwendender Verlagerungseinheiten u. a. von der Anzahl Verlagerungsmöglichkeiten der Verlagerungseinrichtung, der gewünschten Starrheit der Lagerung und dem erlaubten Grad an Störungen der Verlagerungen in der Verlagerungsrichtung abhängig sein wird. Eine star rere tragende Unterstützung wird erhalten und Störungen der Verlagerungen, die herrühren aus der Tatsache, dass die einzelnen Kontaktkörper jeweils von dem zweiten Teil gelöst und wieder gegen den zweiten Teil gedrückt erden, werden stärker reduziert, je nachdem mehr Verlagerungseinheiten verwendet werden. Es ist folglich möglich, beispielsweise eine viel größere Anzahl Verlagerungseinheiten zu verwenden, die in relativ geringen Abständen voneinander in der Umfangsrichtung an den beiden Enden der Lagerbüchse in der oben beschriebenen Achsenvorrichtung vorgesehen sind, während auch Verlagerungseinheiten an Stellen zwischen den zwei Enden der Lagerbüchse verwendet werden können.
  • Es sei zum Schluss bemerkt, dass eine Verlagerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung nicht nur in einem X-Y-Tisch und einer Achsenvorrichtung verwendet wird, sondern auch in einem anderen Typ einer Vorrichtung, wobei ein erster Teil und ein zweiter Teil gegenüber einander verlagert werden sollen. Beispiele, die dabei erwähnt werden sollen sind ein Schieber, der gegenüber einer Basis mit Verlagerungsmöglichkeiten in nur einer Richtung unterstützt wird, oder ein Tisch, der auf einer Basis unterstützt wird und gegenüber dieser Basis ausschließlich um eine Drehungsachse gedreht werden kann, die sich parallel zu der Unterstützungsrichtung erstreckt.

Claims (15)

  1. Verlagerungseinrichtung mit einem ersten Teil (1) mit wenigstens zwei Kontaktkörpern (7), die gegen einen zweiten Teil (3) gedrückt werden können und schrittweise gegenüber dem ersten Teil verlagerbar sind, und zwar mit Hilfe eines Aktuators (13), so dass der erste und der zweite Teil gegenüber einander in einer Verlagerungsrichtung (X) verlagerbar sind, und zwar unter dem Einfluss einer Reibkraft zwischen den Kontaktkörpern und dem zweiten Teil, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tragunterstützungsfunktion des ersten Teils (1) gegenüber dem zweiten Teil (3) parallel zu einer Unterstützungsrichtung (Z) senkrecht zu der Verlagerungsrichtung (X) erhalten wird, dass – Vorspannmittel vorgesehen sind zum Vorspannen des ersten Teils und des zweiten Teils gegenüber einander parallel zu der Unterstützungsrichtung, – die Kontaktkörper (7) gegenüber dem ersten Teil parallel zu der Unterstützungsrichtung unabhängig von einer Verlagerung des ersten und des zweiten Teils gegenüber einander in der Verlagerungsrichtung verlagerbar sind, und – eine Lage des ersten und des zweiten Teils gegenüber einander parallel zu der Unterstützungsrichtung mit Hilfe eines Sensors (33, 35) messbar ist, der einen Teil einer Rückkopplungssteuerung bildet, mit deren Hilfe Verlagerung der Kontaktkörper parallel zu der Unterstützungsrichtung derart gesteuert wird, dass der erste Teil in einer gewünschten Lage gegenüber dem zweiten Teil parallel zu der Unterstützungsrichtung gehalten wird.
  2. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (7) je eine einzelne Verlagerungseinheit (5) bilden, die mit einem einzelnen Aktuatorsystem (13', 13'', 13''', 13'''') versehen ist zur schrittweisen Verlagerung des betreffenden Kontaktkörpers und zur Verlagerung des betreffenden Kontaktkörpers senkrecht zu der Verlagerungsrichtung (X).
  3. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung mit wenigstens drei Verlagerungseinheiten (41) versehen ist, während die Kontaktkörper (43) mit je einer Kontaktfläche (45) versehen sind, die wenigstens einen Teil einer Fläche eines imaginären kreisförmigen Zylinders aufweist, und die Verlagerungseinheiten je wenigstens zwei lineare Aktuatoren (13' , 13") aufweisen, die in einer Richtung (Z) senkrecht zu der Verlagerungsrichtung (X) aktiviert werden können.
  4. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (43) je an der betreffenden Verlagerungseinheit (41) befestigt sind, und zwar mit Hilfe einer Membran (15), die sich parallel zu der Verlagerungsrichtung (X) in einer imaginären Ebene erstreckt, die durch die Mittellinie (47) des kreisförmigen Zylinders geht.
  5. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung mit wenigstens drei Verlagerungseinheiten (5) versehen ist, während die Kontaktkörper (7) je mit einer Kontaktfläche (23) versehen sind, die wenigstens einen Teil einer Fläche einer imaginären Sphäre aufweist, und die Verlagerungseinheiten je wenigstens drei lineare Aktuatoren (13', 13'', 13''') aufweisen, die senkrecht zu der Verlagerungsrichtung (X) aktiviert werden können.
  6. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (7) je mit Hilfe einer ringförmigen Membran 15 an der betreffenden Verlagerungseinheit (5) befestigt sind, wobei diese Membran sich parallel zu der Verlagerungsrichtung (X) erstreckt, wobei die Mitte der genannten Membran im Wesentlichen mit der Mitte (M) der Sphäre zusammenfällt.
  7. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinheiten (5) mit je vier linearen Aktuatoren (13', 13'', 13''', 13'''') versehen sind, die senkrecht zu der Verlagerungsrichtung (X) betätigt werden können und gegenüber einander in einem Quadrat vorgesehen sind.
  8. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung mit wenigstens zwei Verlagerungseinheiten (49) versehen sind, die mit je einem ersten Paar Kontaktflächen (51', 51'') versehen sind, die durch eine erste Brücke (55) miteinander verbunden sind, sowie mit einem zweiten Paar Kontaktflächen (51''', 51''''), die durch eine zweite Brücke (57) miteinander verbunden sind, wobei die erste und die zweite Brücke mit einem Zwischenraum untereinander vorgesehen sind, dies gesehen parallel zu der Verlagerungsrichtung (X), und durch einen Biegeaktuator (65) miteinander verbunden sind, der um eine Biegeachse (67) biegbar ist, die sich senkrecht zu der Verlagerungsrichtung erstreckt, und durch eine dritte Brücke (59), die über zwei elastische Gelenke (61, 63), die sich parallel zu der Biegeachse erstrecken, mit der ersten und der zweiten Brücke verbunden ist, wobei die Kontaktflächen jeder Verlagerungseinheit in einer viereckigen Anordnung gegenüber einander vorgesehen und mit Hilfe eines einzelnen linearen Aktuators (53', 53'', 53''', 53''''), der sich parallel zu der Biegeachse erstreckt, je parallel zu der Biegeachse verlagerbar sind.
  9. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (51', 51'''', 51'', 51''') jeder Verlagerungseinheit (73), die diagonal gegenüber einander vorgesehen sind, durch zwei Brücken (75, 77) miteinander verbunden sind, wobei diese Brücken je mit den betreffenden Kontaktflächen verbunden sind, die diagonal gegenüber einander über zwei elastische Gelenke (79, 83; 87, 91), die sich parallel zu der Biegeachse (67) erstrecken, verbunden sind.
  10. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die linearen Aktuatoren (13', 13'', 13''', 13'''', 53', 53'', 53''', 53'''') laminierte piezoelektrische Aktuatoren sind.
  11. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeaktuator (65) ein piezoelektrische Biegeaktuator ist.
  12. Verlagerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (3) eine Führungsfläche (97) aufweist und der erste Teil (1) einen Gegenstandstisch (99) umfasst, der gegenüber dem zweiten Teil in einer Richtung (Z) senkrecht zu der Führungsfläche vorgespannt und längs der Führungsfläche parallel zu einer ersten Verlagerungsrichtung (X) und parallel zu einer zweiten Verlagerungsrichtung (Y) senkrecht zu der ersten Verlagerungsrichtung durch Kooperation der Kontaktkörper (7) des ersten Teils mit der Führungsfläche verlagerbar ist, wobei der erste Teil wenigstens drei Verlagerungseinheiten (5) für jede Verlagerungsrichtung aufweist.
  13. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (3) eine Führungsfläche (97) aufweist und der erste Teil (1) einen Gegenstandstisch (99) aufweist, der gegenüber dem zweiten Teil in einer Richtung (Z) senkrecht zu der Führungsfläche vorgespannt und längs der Führungsfläche parallel zu einer ersten Verlagerungsrichtung (X) sowie zu einer zweiten Verlagerungsrichtung (Y), die senkrecht auf der ersten Verlagerungsrichtung steht, durch Zusammenarbeit der Kontaktkörper (7) des ersten Teils mit der Führungsfläche senkrecht verlagerbar ist, wobei der erste Teil vier Gruppen (103) zu je vier Verlagerungseinheiten (5) umfasst, wobei diese Gruppen in einer viereckigen Anordnung gegenüber einander vorgesehen sind, während die Verlagerungseinheiten in einer Gruppe gegenüber einander in einem Quadrat vorgesehen sind.
  14. Verlagerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (1) eine Lagerbüchse (117) aufweist und der zweite Teil (3) eine Achse (121) aufweist, die mit einer kreiszylindrischen Führung (123) versehen ist und die in axialer Richtung (Y) in der Lagerbüchse durch Zusammenarbeit der Kontaktkörper (7) des ersten Teils mit der kreiszylindrischen Führung drehbar und verlagerbar ist, wobei der erste Teil wenigstens drei Verlagerungseinheiten (5) zur Drehung des zweiten Teils und wenigstens drei weitere Verlagerungseinheiten (5) zur axialen Verlagerung des zweiten Teils aufweist.
  15. Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (1) eine Lagerbüchse (117) aufweist und der zweite Teil (3) eine Achse (121) aufweist, die mit einer kreiszylindrischen Führung (123) versehen ist und die in axialer Richtung (Y) in der Lagerbüchse drehbar und verlagerbar ist, und zwar durch Zusammenarbeit der Kontaktkörper (7) des ersten Teils mit der kreiszylindrischen Führung, wobei der erste Teil vier Gruppen (125) zu je vier Verlagerungseinheiten (5) aufweist, die je an ein erstes Ende (127) der Lagerbüchse grenzen, und vier Gruppen (129) zu je vier Verlagerungseinheiten (5), die je an ein zweites Ende (131 der Lagerbüchse grenzen, wobei die genannten Gruppen mit einem regelmäßigen Zwischenraum in Umfangsrichtung um die Lagerbüchse vorgesehen sind, während die Verlagerungseinheiten innerhalb einer Gruppe gegenüber einander in einer quadratischen Anordnung aufgestellt sind.
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