(57)【要約】  多軸圧電位置決め装置（１６、３６、５６、１１６）について述べる。位置決め装置には、面内で可動部（２２、６２、１２２）を基準にして移動し得る固定部（２０、６０、１２０）が含まれる。可動部には、面内において膨張及び収縮し得るように構成された圧電素子（２４、６４Ａ−Ｄ、６６Ａ−Ｄ、１２４）が含まれる。可動部は、対応する第１、第２及び第３の解放可能なクランプ機構（２８Ａ−Ｃ、３４Ａ−Ｃ、６３Ａ−Ｄ、１２８Ａ−Ｃ）によって、第１、第２及び第３位置における固定部を基準にした所定の位置において選択的にクランプし得る。可動部は、従って、圧電素子が膨張又は収縮する間、解放可能なクランプ機構の幾つかを選択的に作動することによって、固定部に相対的に面内で移動し得る。これによって、平行機構多軸圧電位置決め装置が提供される。三軸位置決め装置を規定する面に対し垂直な方向に沿って配置し得る支持体を備えてよい。
2007518089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多軸圧電位置決め装置であって、
固定部と、
前記固定部を基準として面内で位置決め可能な可動部であって、前記面内において膨張及び収縮するように動作可能な圧電素子が含まれる前記可動部と、
前記圧電素子が膨張又は収縮する際、前記可動部が、前記解放可能なクランプ機構の幾つかを選択的に作動することによって前記面内において移動し得るように、対応する第１、第２及び第３位置において前記可動部を選択的に前記固定部にクランプするように動作可能な第１、第２及び第３の解放可能なクランプ機構と、が含まれ、
前記解放可能なクランプ機構には、各々、前記面に対し垂直な方向に沿って前記可動部にクランプ力を印加するように動作可能な圧電アクチュエータが含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記圧電素子は、単一の圧電要素を含む多軸圧電位置決め装置。
【請求項３】
請求項１に記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記圧電素子には、複数の圧電要素が含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項４】
請求項１に記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記圧電素子には、矩形の側面を形成するように構成された４つの圧電要素が含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項５】
請求項４に記載の多軸圧電位置決め装置であって、更に、第４の解放可能なクランプ機構が含まれ、前記第１、第２、第３及び第４の解放可能なクランプ機構は、前記矩形の四隅の対応する幾つかにおいて作用するように構成される多軸圧電位置決め装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の多軸圧電位置決め装置であって、更に、前記矩形の前記四隅の隅部品が含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項７】
前述の請求項のいずれか１つに記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記圧電アクチュエータには、各々、たわみ部材に搭載された圧電要素であって、前記圧電要素が駆動されて前記面に実質的に平行な方向に膨張し、これによって前記たわみ部材が、前記面に対し実質的に垂直な方向に収縮し、前記クランプ力を解放し得るように構成された圧電要素が含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項８】
前述の請求項のいずれか１つに記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記解放可能なクランプ機構には、各々、更に、クランプ力を維持しつつ前記面に対し垂直な方向に沿って前記固定部を基準として前記可動部を動かすように、前記第１の上記圧電アクチュエータと協働するように構成された圧電アクチュエータが含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項９】
前述の請求項のいずれか１つに記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記可動部には、更に、前記圧電素子に接続され、前記面に対し垂直な方向に沿って延在する支持体であって、位置決めされる物体を取り付け得る搭載面を有する前記支持体が含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記可動部には、調整可能なスペーサによって前記面に対し垂直な方向に沿って前記第１の上記圧電素子から離間された第２圧電素子であって、前記第１の上記圧電素子と第２圧電素子との間の前記離間距離は、変更可能であり、前記支持体は、前記支持体が前記第１の上記及び第２圧電素子によって選択的に保持され解放される際、前記第１の上記及び第２圧電素子の前記離間距離を変更することによって、前記面に対し垂直な方向に移動し得るように、前記第１の上記及び第２圧電素子によって保持される前記第２圧電素子が含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の多軸圧電位置決め装置であって、前記支持体には、前記搭載面の前記位置を前記面に対し垂直な軸に沿って位置決めし得る一軸位置決め装置が含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項１２】
前述の請求項のいずれか１つに記載の多軸圧電位置決め装置であって、更に、所定のシーケンスで前記圧電素子及び前記解放可能なクランプ機構を作動して、前記固定部を基準として前記可動部を位置決めするように構成されたコントローラが含まれる多軸圧電位置決め装置。
【請求項１３】
前述の請求項のいずれか１つに記載の多軸圧電位置決め装置であって、更に、フィードバック信号に応じて前記圧電素子及び前記解放可能なクランプ機構を作動して、前記固定部を基準として前記可動部を位置決めするように構成されたコントローラが含まれる多軸圧電位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電位置決め装置に関し、特に本発明は、多軸圧電位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置決め装置は、光学構成要素を位置決めするために、生産ライン及び科学的実験の双方に広く用いられる。
【０００３】
図１は、既知の種類の線形圧電位置決め装置２［１、２］を概略的に縦断面図で示す。この種類の位置決め装置は、インチワーム位置決め装置として知られており、物体を一次元で位置決めすることが可能である。位置決め装置２は、中央軸ｚを中心にして円対称であり、可動部４、固定部６、駆動機構８及びコントローラ（図示せず）を含む。本位置決め装置によって、ｚ軸に沿って固定部６を基準として可動部４の位置決めを行うことが可能である。駆動機構８には、左側圧電リング１０、右側圧電リング１２及び圧電スペーサ１４が含まれる。可動部４には、シャフトが含まれ、このシャフトには、位置決めされる物体を取り付け得る。可動部は、左側１０及び右側１２圧電リングによって締めつけられる。圧電リング１０、１２は、コントローラによって独立に駆動されて、可動部４を順次締めつけ解放するように、ｚ軸を中心にして半径方向に膨張及び収縮し得るように構成される。圧電スペーサ１４は、ｚ軸に平行に膨張及び収縮するように駆動し得るように構成される。左側及び右側圧電リング１０、１２は、圧電スペーサ１４のそれぞれ左側及び右側の両端に取り付けられ固定される。圧電スペーサは、その中央において、固定部６に取り付けられ固定される。
【０００４】
図１に示すように、可動部４は、左側及び右側圧電リング１０、１２によって締めつけられることによって、固定部６を基準として保持される。可動部４を右側に（即ち、負のｚ方向に）動かす場合、以下のシーケンスが、コントローラによって実行される。第１に、左側圧電リング１０は、膨張して、もはや可動部４を締めつけない。第２に、圧電スペーサ１４は、左側圧電リング１０が量ΔＺ／２だけ左側に動き、また、右側圧電リング１２が同じ量だけ右側に動くように、量ΔＺだけ膨張する。可動部４は、この動作の間、右側圧電リング１２によって保持されることから、可動部４も固定部６を基準として量ΔＺ／２だけ右側に動く。第３に、左側圧電リング１０は、弛緩し、可動部４は、再度、圧電リング１０、１２双方によって締めつけられる。第４に、右側圧電リング１２は、膨張して、もはや可動部４を締めつけない。第５に、圧電スペーサ１４は、弛緩し、量ΔＺだけ収縮する。これによって、右側圧電リング１２は、量ΔＺ／２だけ左側に動き、左側圧電リング１０は、量ΔＺ／２だけ右側に動く。即ち、圧電リング１０、１２は、固定部６を基準にして、図１に示す軸方向の位置に戻る。この動作の間、可動部４は、左側圧電リング１０によって保持されていることから、量ΔＺ／２だけ右側に再度移動する。最後に、右側圧電リング１２は、弛緩し、可動部４を再度締めつける。
【０００５】
上記シーケンスの実行の後、固定部６、左側及び右側圧電リング１０、１２、並びに圧電スペーサ１４は、図１に示す同じ相対的位置にある。しかしながら、可動部４は、量ΔＺだけ右側に移動している。更に動きが必要な場合、可動部４が右側に寸動するように、このシーケンスが繰り返される。可動部の左側への動きは、同様なシーケンスを用いて達成されるが、この場合、左側及び右側圧電リングの膨張及び収縮周期は入れ替わる。
【０００６】
図１に示すこの種の圧電インチワーム位置決め装置は、正確で高い分解能の一次元の位置決めを行うことが可能であり、また、比較的単純で小型で堅牢であることから、有用な装置である。
【０００７】
しかしながら、ほとんどの場合、多軸における位置決めが望まれており、また、二次元、三次元以上において調整可能な位置決め装置が求められている。多軸位置決め装置機構は、大きく２つの種類に分割される。即ち、直列位置決め装置機構を有するものと、平行な位置決め装置機構を有するものに分割される。
【０００８】
直列位置決め装置機構には、積層された一連の線形位置決め装置が含まれる。例えば、二次元（２Ｄ）の直列位置決め装置には、第２線形位置決め装置の入力段（即ち、固定部）が、第１線形位置決め装置の出力段（即ち、可動部）に搭載されるように構成された上述した種類の第１及び第２線形インチワーム位置決め装置を含み得る。位置決めされる物体は、第２位置決め装置の出力段に搭載される。従って、第２位置決め装置は、物体を１つの方向に動かすように動作する一方で、第１位置決め装置は、第２位置決め装置を、また、従って、それが担持する物体を他方の方向に動かすように動作する。直列位置決め装置の既知の問題には、それらの特徴的な振舞いが異なる軸において異なり得るということや、１つの軸の振舞いが他方の位置に依存し得ることが含まれる。このことは、主として、積層中の線形位置決め装置の荷重の差異のためである。例えば、２Ｄ直列位置決め装置では、第２位置決め装置は、位置決めされる物体の負荷を担い、他方、第１位置決め装置は、この負荷及び第２位置決め装置の負荷の双方を担う。これらの問題は、運動軸が多くなるにつれて更に深刻になる。
【０００９】
平行な位置決め装置機構は、多数の各軸において独立した位置決めを可能にすることによって、これらの問題を回避する。このことは、互いに平行に動作する各軸用に駆動機構を設計することによって達成される。即ち、異なる各運動軸に関連した入力段は、共に搭載され、また、出力段も同様に共に搭載される。平行な位置決め機構は、上述した直列位置決め装置機構の問題を被ることがないため、一般的に、厳密な多軸位置決めに好まれる。しかしながら、平行な位置決め装置の各軸に対応する駆動機構は、他の各軸の動きを吸収できなければならないことから、平行な位置決め装置は、かなりかさばり複雑になり得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明により提供される多軸圧電位置決め装置には、固定部と、固定部を基準として面内で位置決め可能な可動部であって、面内において膨張及び収縮するように動作可能な圧電素子が含まれる可動部と、圧電素子が膨張又は収縮する際、可動部が、解放可能なクランプ機構の幾つかを選択的に作動することによって面内において移動し得るように、対応する第１、第２及び第３位置において可動部を選択的に固定部にクランプするように動作可能な第１、第２及び第３の解放可能なクランプ機構とが含まれ、解放可能なクランプ機構には、各々、面に対し垂直な方向に沿って可動部にクランプ力を印加するように動作可能な圧電アクチュエータが含まれる。
【００１１】
これによって、平行な機構を有し、線形圧電位置決め装置に対応する正確で高解像度の位置決めの恩恵を受ける相対的に単純で堅牢な多軸位置決め装置が提供される。
【００１２】
圧電素子は、面内において多数の方向に沿って同時に膨張又は収縮するように動作可能な単一の圧電要素、例えば、プレーナディスクを含み得る。これによって、相対的に少数の部品を備えた単純な構造が提供される。
【００１３】
他の選択肢として、圧電素子には、矩形の側面に沿って構成された複数の圧電要素、例えば、４つの圧電要素を含み得る。そのような例では、第４の解放可能なクランプ機構を提供し得るが、この場合、４つの解放可能なクランプ機構は、矩形の四隅の対応する幾つかにおいて作用するように構成される。この構成によって、面内において２つの直交する軸に沿う完全に独立した位置決めが可能になる。４つの圧電要素は、それらの両端において、矩形を形成するように接続してよく、又は、隅部品を介して互いに接続してよい。受動隅部品を用いると、圧電要素が直接互いに接続される場合発生するインターフェイス応力が除去される。
【００１４】
圧電アクチュエータには、各々、たわみ部材に搭載され、また、圧電要素が駆動され実質的に面に平行な方向に膨張し、たわみ部材が面に対し実質的に垂直な方向に収縮してクランプ力を解放し得るように構成された圧電要素を含み得る。この構成によって、弛緩状態にある時クランプ力を印加し、また、圧電要素が駆動され膨張する時クランプ力が解放される圧電アクチュエータが提供される。このことは、駆動され収縮する場合と比較して、駆動され膨張した場合、圧電要素が、改善された動作特性を有することが多いため有用である。
【００１５】
解放可能なクランプ機構には、各々、更に、クランプ力を維持しつつ、第１の上記アクチュエータと協働して、固定部を基準として、面に対し垂直な方向に沿って可動部を動かすように構成された第２圧電アクチュエータを含み得る。これによって、面に対し垂直な方向に沿って、アクチュエータの範囲内において、ある程度の位置決めが提供され、こうして、単純な三軸位置決め装置が提供される。
【００１６】
可動部には、更に、圧電素子に接続され、面に対し垂直な方向に沿って延在する支持体であって、位置決めされる物体を取り付け得る搭載面を有する支持体を含み得る。これによって、位置決めされる物体は、位置決め装置の本体から離れた状態で支持され、こうして、それらの間の可能な干渉を回避し得る。搭載面には、構成要素を搭載するための従来の取付け部、例えば、適切な大きさで設けられた穴を含み得る。
【００１７】
幾つかの実施形態において、支持体には、一軸位置決め装置を含み得る。これによって、物体は、面に対し垂直な軸に沿って位置決めでき、また更に、面に平行に位置決めし得る。支持体には、例えば、完全に圧電性の三軸位置決め装置を提供するための従来のインチワームタイプの位置決め装置を含み得る。他の選択肢として、支持体には、いずれか他の種類の線形位置決め装置を含み得る。
【００１８】
他の実施形態では、三軸位置決め装置が提供され、これによって、可動部には、調整可能なスペーサによって面に対し垂直な方向に沿って第１の上記圧電素子から離間され、第１の上記圧電素子と第２圧電素子との間の離間距離が変更可能な第２圧電素子が含まれ、支持体は、第１の上記及び第２圧電素子によって解放可能に保持され、支持体が、第１の上記及び第２圧電素子によって選択的に保持され解放される際、第１の上記及び第２圧電素子の離間距離を変更することによって面に垂直な方向に移動し得る。
【００１９】
多軸圧電位置決め装置には、所定のシーケンスで圧電素子又は部材及び解放可能なクランプ機構を作動して、固定部を基準として可動部を再位置決めするように構成されたコントローラを含み得る。他の選択肢として、コントローラは、固定部を基準として可動部を位置決めする際、フィードバック信号に応じて、圧電素子又は部材及び解放可能なクランプ機構を作動するように構成し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明をより良く理解するために、また、本発明の実施方法を示すために、一例として、添付図面を参照する。
【００２１】
図２は、二次元において光学レンズのような物体を位置決めするための圧電位置決め装置１６を透視図で概略的に示す。図２に示す方向において、位置決め装置１６は、水平のｘｙ面において物体を動かすように配置される。圧電位置決め装置には、固定部２０、可動部２２及び３つの解放可能なクランプ機構２８Ａ−Ｃが含まれる。位置決め装置は、矢印１９として概略的に示す信号経路を介してコントローラ１８によって駆動される。本例において、コントローラは、適切に構成された汎用コンピュータである。他の例において、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向け集積チップ（ＡＳＩＣ）等の特定用途向けコントローラが好まれることがある。固定部２０は、光学テーブルに取り付け得る基台としての役割を果たす。可動部２２には、搭載支柱２６の形態の支持体が中央に取り付けられる圧電ディスク２４の形態の圧電素子が含まれる。圧電ディスク２４は、コントローラ１８によって駆動され、ｘｙ面において半径方向に膨張及び収縮し得るように構成される。圧電要素の膨張又は収縮は、圧電要素を働かせることを指すことが多い。本例では用いられないが、他の例では、圧電ディスクは、例えば、その円周の周囲に金属リングを、その弛緩使用時寸法がその完全に自由な時の自然な寸法より小さくなるように搭載することによって、予め応力をかけ得る。搭載支柱２６は、位置決めされる物体用の上部搭載面を提供する役割を果たす。搭載支柱２６には、ｘｙ面に対し垂直な軸に沿って位置決めを行うように構成された一軸位置決め装置を含み得る。場合によっては、搭載支柱を省き、物体を圧電ディスク２４に直接配置し得る。３つの解放可能なクランプ機構２８Ａ−Ｃは、正三角形の頂点に配置され、また、コントローラ１８の制御の下で、第１（Ａ）、第２（Ｂ）及び第３（Ｃ）位置において、圧電ディスク２４の選択的なクランプを行うように構成される。解放可能なクランプ機構２８Ａ−Ｃは、Ａ、Ｂ及び又はＣのいずれかにおいてクランプされた時、クランプされている圧電ディスク２４の部位が、固定部を基準としてｘｙ面において動かないように配置される。
【００２２】
図３は、図２に示す圧電位置決め装置１６を縦断面図で概略的に示す。図３の断面図は、解放可能なクランプ機構２８Ａを通過して圧電ディスク２４の中央に至り、そして、解放可能なクランプ機構２８Ｂを通過する折り畳み面において描かれている。この折り畳み断面は、圧電ディスク２４が如何にして支持されるかを更に容易に示すように選択される。本例において、解放可能なクランプ機構２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃは、互いに全く同じであり、解放可能なクランプ機構２８Ａだけについて詳細に述べる。解放可能なクランプ機構２８Ａには、剛性の支持体３０Ａ、ガントリ３４Ａ及び圧電クランプ要素３２Ａが含まれる。剛性の支持体３０Ａ及びガントリ３４Ａは、固定部２０に取り付けられる。圧電ディスク２４は、剛性の支持体及び他の解放可能なクランプ機構の各々に関連した対応する剛性の支持体に載っている。圧電クランプ要素３２Ａは、剛性の支持体３０Ａと一直線になって圧電ディスク２４Ａ上に保持されるように、ガントリ３４Ａに取り付けられる。圧電クランプ要素３２Ａは、コントローラ１８によって駆動され、圧電ディスク２４に対し垂直な方向に膨張及び収縮し得るように構成される。その弛緩（即ち、働いていない）状態において、圧電クランプ要素は、圧電ディスクに接触し、従って、位置Ａにおいてクランプ力を提供する。圧電クランプ要素３２Ａが、コントローラ１８によって駆動され収縮する場合、Ａにおけるクランプ力は、解放される。圧電クランプ要素又は圧電ディスクに対する可能な損傷を防止するために、解放可能なクランプ機構２８Ａには、例えば、圧電クランプ要素３２Ａとガントリ３４Ａとの間に弾力のある取付け部位を用いることによって、ある程度の弾力性を含み得る。図２に示す位置決め装置において、圧電クランプ要素３２Ａは、圧電ディスク２４に直接接触し、他の例では、圧電クランプ要素に固定される中間要素を用い得る。そのような中間要素は、小さい接触面積にディスクを提供するように形成してよく、また、大きい摩擦を解放可能なクランプ機構とディスクとの間に提供する材料から形成し得る。
【００２３】
他の多くの解放可能なクランプ機構、例えば、油圧手段、空気手段又は他の形態のアクチュエータを用いるものを採用し得ることを理解されるであろう。
【００２４】
図４Ａ−Ｆは、ｘｙ面において圧電ディスク２４（従って、搭載支柱２６）を動かすための一連のステップの一例を概略的に示す。この例のシーケンスを実行する際、搭載支柱は、位置Ａ及びＣを接続する想像線に実質的に平行な方向に、また、ＡからＣへの方向に移動される。図４Ａ−Ｆの各々は、圧電ディスク２４、及びそれをクランプし得る位置Ａ、Ｂ、Ｃの平面図を概略的に示す。本実施形態において、これらの位置は、位置Ａ、Ｂ、Ｃを基準にした圧電ディスクの動きが、固定部を基準にした圧電ディスクの動きを示すように、固定部２０を基準として固定される。位置Ａ、Ｂ、Ｃは、概略的に円として示す。塗りつぶした円は、解放可能なクランプ機構が、その位置において、圧電ディスクをクランプするように構成されることを示す。白抜きの円は、圧電ディスクが、その位置においてクランプされず、従って、ｘｙ面において自由に動くことを示す。
【００２５】
図４Ａは、位置Ａ、Ｂ、Ｃを基準にした圧電ディスク２４の初期位置を示す。本例の初期状態において、圧電ディスクは、弛緩し（即ち、その通常の使用時寸法に関して膨張又は収縮されず）、３つの位置Ａ、Ｂ、Ｃを基準にした中心にある。解放可能なクランプ機構２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃは、全て、対応する位置Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、圧電ディスクをクランプする役割を果たす。この初期位置は、シーケンスのステップＳ１を意味する。図４Ｂに概略的に示す第２ステップＳ２において、圧電ディスク２４は、Ｂ及びＣにおいて、解放される（即ち、解放可能なクランプ機構２８Ｂ、２８Ｃは、コントローラ１８によって作動され、それらのクランプ力を圧電ディスク２４から除去する）。図４Ｃに概略的に示す第３ステップＳ３において、圧電ディスクは、膨張する。このことは、図４Ｃにおいて、圧電ディスク２４の円周の変化から明らかである。ステップＳ１及びＳ２において位置決めされる圧電ディスクの外形は、比較のために破線として示す。Ａにおいてクランプされている間の圧電ディスクの膨張によって、それは、その中心が位置Ａから遠ざかるように、その膨張しない位置を中心にして非対称性的に膨張する。図４Ｄに概略的に示す第４ステップＳ４において、圧電ディスクは、位置Ｃにある解放可能なクランプ機構が、圧電ディスクをクランプするように構成され、また、位置Ａにある解放可能なクランプ機構が引き続き解放される間、膨張したままである。位置Ａにあるクランプを解放する前に位置Ｃにある圧電ディスクをクランプすることによって、ディスクは、このステップ全体において、いずれかの位置でクランプされたままである。図４Ｅに概略的に示す第５ステップＳ５において、圧電ディスク２４は、弛緩して、その初期の寸法に収縮する。このことは、圧電ディスクの円周の変化によって図４Ｅに示す。ステップＳ３及びＳ４において位置決めされる圧電ディスクの外形は、比較のために破線として示す。位置Ｃにおいてクランプされている間の圧電ディスクの収縮によって、それは、その中心が位置Ｃに近づくように、その膨張した位置から非対称性的に収縮する。図４Ｆに概略的に示す第６ステップＳ６において、位置Ａ及びＣに対応した解放可能なクランプ機構は、圧電ディスクをクランプするように構成されるが、これによりディスクが３つの全ての位置においてクラン
プされる。この段階で、シーケンスは、完了し、圧電ディスクは、位置ＡとＣを接続する線に実質的に平行な方向に移動している。図４Ａに示す圧電ディスクの元の位置を比較のために破線として図４Ｆに概略的に示す。
【００２６】
図５は、図４Ａ−Ｆに示す移動シーケンス時における各解放可能なクランプ機構２８Ａ−Ｃ及び圧電ディスク２４の状態を示す便利なやり方を提供する表である。各ステップＳ１−Ｓ６において、位置Ａ、Ｂ及びＣにある解放可能なクランプ機構の状態は、その特定の解放可能なクランプ機構が圧電ディスクをクランプするように構成されている場合、‘Ｘ’記号として示し、また、その特定の解放可能なクランプ機構が解放される場合、‘Ｏ’記号として示す。圧電ディスク２４の状態は、圧電ディスクが緩和状態にあることを示す‘−’記号として示し、また、圧電ディスクが膨張状態にあることを示す‘Ｅ’記号として示す。
【００２７】
図６は、図５のそれと同様な表を示すが、この表は、図４Ａ−Ｆにおいて分かるものと同様な動きを達成するための他の選択肢としての一連のステップを説明する。図６に示すシーケンスは、圧電ディスクが、駆動されステップＳ３において、膨張するよりもむしろ収縮し、また、解放可能なクランプ機構用の異なる作動シーケンスを用いるという点において、図５のそれとは異なる。圧電ディスク２４の収縮は、表中、“Ｃ”記号によって示す。図５に示すシーケンスにおいて、圧電ディスクは、膨張してそれ自体を押してＡから遠ざけ、そして、弛緩してそれ自体をＣに引き寄せ、他方、図６のシーケンスにおいて、圧電ディスクは、収縮してそれ自体をＣに引き寄せ、そして、弛緩して、それ自体を押してＡから遠ざける。圧電ディスクは、その弛緩状態を中心にして、収縮するよりもむしろ優先的に膨張し得ることを認識されるであろう。この理由により、図６に示すシーケンスは、可能であるが、圧電ディスクの膨張に依拠する図５のそれが好ましいことがある。
【００２８】
そのようなシーケンスの間圧電ディスクが動く量は、圧電ディスクの膨張又は収縮の大きさによって決定される。多数のシーケンスを直列に実行して、単一のシーケンスにおいて可能な距離より長い距離だけ、選択された方向に圧電ディスクを連続的に動かし得る。このことは、例えば、図５又は６に示すシーケンスのいずれかを繰り返すことによって、又は、圧電ディスクの膨張及び収縮の双方を用いて、単一のシーケンスで進む距離を長くする修正されたシーケンスを実行することによってなし得る。この手法を用いるシーケンス例は、図５及び図６に示すシーケンスの連結を含み得るが、この場合、図５からのステップＳ５及びＳ６並びに図６からのステップＳｌ及びＳ２が無くなり、このため、コントローラ１８は、位置決め装置が、図５のステップＳ４を実行した直後、図６のステップＳ３に示す状態を採用するように構成する。圧電ディスクの圧電支持に依存して、膨張と同じ収縮の振幅を使用できないことがある。
【００２９】
圧電ディスクは、位置Ａ、Ｂ及びＣのいずれかの対を接続するいずれかの線に実質的に平行な方向に移動し得る。これらの方向の異なる幾つかに沿う異なる量の動きを直列に行って、位置決め装置の移動範囲内における所望の位置に搭載支柱２６の動きを提供し得る。一般的に、多数のシーケンスを実行する場合、各個々のシーケンスの末尾での全てのクランプ位置において圧電ディスクをクランプする必要がないことを認識されるであろう。図１に示すこの種の位置決め装置が提供し得る動きの範囲に対して基本的な制限はないが、一般的に、通常の装置は、約１ｃｍと１０ｃｍとの間の特性寸法を有し、解像度約１０ｎｍ乃至１００ｎｍで、約１００μｍ乃至１ｍｍの範囲の動きを提供し、また、恐らく約１０Ｎの負荷を位置決めすることが可能である。
【００３０】
上述したように、図５及び６のシーケンスにおいて、圧電ディスク２４の中心の正味の動きは、主として、ＡとＣを接続する線に平行である。しかしながら、この動きは、一般的に、この線に厳密に平行ではない。これは、動きの方向には、圧電ディスクの初期位置及びその膨張及び／又は収縮の大きさに対して、わずかな依存性があることによる。このことから、幾つかの実施形態において、位置決め装置には、位置決めを支援するフィードバック機構が含まれる。例えば、１つの応用例では、位置決め装置は、光ファイバを他の光ファイバ等の他の構成要素と位置合わせするためのシステムに用い得る。そのような場合には、位置決め装置を絶対位置に向けるよりもむしろ、コントローラ１８は、従来のフィードバック手法を用いて位置決め装置を駆動して、１つのファイバから他のファイバに結合される光を最大にし得る。もっと一般的に、フィードバック機構は、可動部の位置に依存する何らかのパラメータに基づき、固定部を基準として、可動部を位置決めするために用い得る。
【００３１】
図７は、本発明の第２実施形態による圧電位置決め装置３６を縦断面図で概略的に示す。第１実施形態の位置決め装置の部品と同様な位置決め装置３６の部品は、同じ参照数字で識別する。これらの部品は、第１実施形態の対応する部品から理解されると思われるため、ここでは更に説明しない。図７の位置決め装置は、その解放可能なクランプ機構の設計の点で図２のそれと異なる。図７の断面図は、図３のそれと同様な折り畳み面において描かれており、また、１つの解放可能なクランプ機構３８Ａを通過して圧電ディスク２４の中心に至り、そして、他の解放可能なクランプ機構３８Ｂを通過する。本例において、解放可能なクランプ機構３８Ａ、３８Ｂ（もう１つは示していない）は、互いに全く同じであり、解放可能なクランプ機構３８Ａだけについて詳細に述べる。図３における解放可能なクランプ機構２８Ａの剛性の支持体３０Ａの代わりに、図７の解放可能なクランプ機構３８Ａは、圧電支持要素４２Ａが搭載される剛性の支持体４０Ａを用いている。解放可能なクランプ機構３８Ａの残りは、図３の解放可能なクランプ機構２８Ａの対応する部品と同様であり、また、それらから理解されるであろう。圧電支持要素４２Ａは、コントローラ１８によって駆動されて、圧電ディスク２４に対し垂直な方向に膨張及び収縮し得るように構成される。
【００３２】
図７の位置決め装置３６によって支持される物体は、第１実施形態に対して前述したのと同じように、面内において移動し得る。この動きの間、各解放可能なクランプ機構に関連した圧電支持要素は、受動的なままである。しかしながら、一旦、所望の位置に達すると、各解放可能なクランプ機構に関連した圧電支持要素及び圧電クランプ要素は、互いに連動して駆動され、圧電ディスク２４を上昇又は下降し得る。このことは、圧電ディスクに対してクランプ力を維持しつつ、達成し得る。例えば、全ての圧電支持要素を量Δｈだけ膨張させることによって、また、全ての圧電クランプ要素を同じ量だけ収縮させることによって、圧電ディスクは、Δｈだけ上昇する。図７の位置決め装置は、従って、ｚ軸に沿って、また更に、ｘｙ面において、動きを提供する。異なる膨張及び／又は収縮を異なる幾つかの解放可能なクランプ機構に印加することによって、ある程度の傾斜も導入し得る。大きな量の傾斜が望まれる場合、ある程度のたわみを解放可能なクランプ機構に組み込んで、クランプ力を維持しつつ、傾斜を吸収し得る。
【００３３】
図８は、本発明の第３実施形態による圧電位置決め装置５６を透視図で概略的に示す。本圧電位置決め装置には、固定部６０、可動部６２及び４つの解放可能なクランプ機構６３Ａ−Ｄが含まれる。位置決め装置は、矢印５９として概略的に示す信号経路を介して、コントローラ５８によって駆動される。固定部６０は、例えば、光学テーブルに取り付け得る基台を形成する。可動部６２には、４つの圧電位置決め要素６６Ａ−Ｄによって接続される４つの受動隅部品６４Ａ−Ｄの形態の圧電素子が含まれる。搭載支柱６８は、隅部品６４Ｃの１つに取り付けられる。圧電位置決め要素６６Ａ−Ｄは、各々、独立にコントローラ１８によって駆動されて、それが取り付けられている隅部品の離間距離を増減するように、その長さに沿って膨張及び収縮し得るように構成される。圧電位置決め要素６６Ａ−Ｄは、個別に又は一緒に駆動し得る。第１対の解放可能なクランプ機構６６Ｂ、６６Ｄは、ｘ軸に平行に構成され、第２対６６Ａ、６６Ｃは、ｙ軸に平行に構成される。搭載支柱６８は、位置決めされる物体を配置し得る上部搭載面を提供する役割を果たす。４つの解放可能なクランプ機構６３Ａ−Ｄは、正方形の四隅に配置され、コントローラ５８の制御の下で、対応する第１（Ａ）、第２（Ｂ）、第３（Ｃ）及び第４（Ｄ）位置において、隅部品６４Ａ−Ｄの選択的なクランプを行うように構成される。図８の各解放可能なクランプ機構６３Ａ−Ｄは、本発明の第１実施形態の解放可能なクランプ機構と同様であり、また、それらから理解されるであろう。第２実施形態のクランプ機構と同様なものも用い得る。
【００３４】
図９は、ｙ軸に平行な方向に固定部６０を基準として搭載支柱６８を動かすための例示シーケンス中における４つのクランプ機構６３Ａ−Ｄ及び４つの圧電位置決め要素６６Ａ−Ｄ各々の状態を示す表である。この表は、図５及び６の表と同様であり、また、それらから理解されるであろう。
【００３５】
ステップＳ１において、圧電位置決め装置３６は、初期状態にあり、全ての４つのクランプ機構６３Ａ−Ｄが、それらそれぞれの隅部品６４Ａ−Ｄを、それぞれの位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに保持しており、また、全ての４つの圧電位置決め要素６６Ａ−Ｄは、弛緩した状態である。ステップＳ２において、隅部品６４Ｃ、６４Ｄは、Ｃ及びＤにおいて解放される（即ち、解放可能なクランプ機構６３Ｃ、６３Ｄは、コントローラ５８によって作動され、それらの隅部品からそれらのクランプ力を除去する）。ステップＳ３において、ｙ軸に位置合わせされた圧電位置決め要素６６Ａ、６６Ｃは、量ΔＹだけ膨張する。これによって、搭載支柱６８は、対応する量だけ動く。ステップＳ４において、圧電位置決め要素６６Ａ、６６Ｃは、膨張したままであり、一方、位置Ｃ及びＤにある解放可能なクランプ機構は、それらそれぞれの隅部品をクランプするように構成され、また、位置Ａ及びＢにある解放可能なクランプ機構は、引き続き解放される。ステップＳ５において、圧電位置決め要素６６Ａ、６６Ｃは、弛緩し、それらの初期の寸法に収縮する。ステップＳ６において、全ての４つの位置Ａ−Ｄに対応する解放可能なクランプ機構は、それらそれぞれの隅部品６４Ａ−Ｄをクランプするように構成される。この段階で、シーケンスは、完了し、搭載支柱６８は、ｙ軸に平行な方向に量ΔＹだけ移動している。多数のシーケンスを実行して、ΔＹより長い距離だけ搭載支柱を動かし得る。より短い距離は、図９に示すシーケンスのステップＳ３及びＳ４において、それに応じたより小さい量だけ圧電位置決め要素を膨張することによって達成し得る。ｘ軸に平行な動きは、同様なシーケンスを用いて達成し得ることを認識されるであろう。
【００３６】
図１０は、ｘ又はｙ軸のいずれにも平行でない方向に固定部６０を基準として搭載支柱６８を動かすための例示シーケンス中における４つのクランプ機構６３Ａ−Ｄ及び４つの圧電位置決め要素６６Ａ−Ｄ各々の状態を示す表である。本例において、搭載支柱は、位置ＢとＤとの間を接続する想像線に平行な方向に移動される。この表は、図５、６及び９の表と同様であり、また、それらから理解されるため、更に詳細には述べない。
【００３７】
ｘ軸に位置合わせされた一対の圧電位置決め要素６６Ｂ、６６Ｄ及びｙ軸に位置合わせされた対６６Ａ、６６Ｃの膨張及び／又は収縮量は、ｘ及びｙ軸に対して４５°で動きのステップを提供するために同じであってよいが、ｘｙ面において任意の方向に動きのステップを提供するために異なってもよい。
【００３８】
ｘｙ面に対し垂直な軸を中心にして固定部を基準とした可動部のある程度の角運動は、異なる量だけ圧電位置決め要素６６Ａ−Ｄを膨張することによって達成し得る。この動作の間、圧電位置決め要素に過度に応力がかかることを回避するために、各圧電位置決め要素が隅部材を接合するたわみ継ぎ手を含み得る。たわみ継ぎ手には、例えば、圧電位置決め要素がピン継ぎ手を中心にしてｘｙ面において回転し得るように構成されたピン継ぎ手を含み得る。
【００３９】
図１１は、三次元において物体を位置決めするための三軸圧電位置決め装置１１６を透視図で概略的に示す。図１１に示す方向において、位置決め装置１１６は、水平のｘｙ面及び／又は水平の面に対し垂直な垂直のｚ軸に沿って物体を動かすように構成される。圧電位置決め装置１１６には、固定部１２０、可動部１２２及び３つの解放可能なクランプ機構１２８Ａ−Ｃが含まれる。位置決め装置は、矢印１１９として概略的に示す信号経路を介して、コントローラ１１８によって駆動される。可動部１２２には、上部圧電リング１２４及び下部圧電リング１２６が含まれる。これらのリングは、３つの圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃによって分離される。圧電リング１２４、１２６は、コントローラ１１８によって独立に駆動され、ｘｙ面において、半径方向に膨張及び収縮し得るように構成される。圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃは、コントローラ１１８によって駆動され、圧電リング１２４、１２６間の離間距離を増減させるように、ｚ軸に平行に膨張及び収縮し得るように構成される。円柱状の圧電搭載支柱１２７は、２つの圧電リング１２４、１２６における開口を通過する。圧電搭載支柱１２７には、上部圧電搭載支柱要素１４０及び下部圧電搭載支柱要素１４２が含まれる。これら２つの圧電搭載支柱要素は、中心に配置された取付け部位１４４によって共に接続される。上部及び下部圧電搭載支柱要素は、コントローラ１８によって独立に駆動され、ｘｙ面において半径方向に膨張及び収縮し得るように構成される。中心に配置された取付け部位１４４によって、上部及び下部圧電搭載支柱要素１４０、１４２間において、それらのインターフェイスに過度に応力をかけることなく、相対的な膨張／収縮が可能である。通常用途では、即ち、再位置決めされない場合、搭載支柱要素は、量δＥだけ適切に膨張し、こうして、それらそれぞれの圧電リングの開口内において、摩擦により締めつけられる。３つの解放可能なクランプ機構１２８Ａ−Ｃは、正三角形の頂点に配置され、また、コントローラ１１８の制御の下で第１（Ａ）、第２（Ｂ）及び第３（Ｃ）位置において可動部１２２の選択的なクランプを行うように構成される。クランプは、上部圧電リング１２４の上面と下部圧電リング１２６の下面との間で作用する。圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃは、一般的に、クランプ位置Ａ、Ｂ、Ｃと一
列に位置決めされ、解放可能なクランプ機構１２８Ａ−Ｃによってクランプ力が印加される場合、圧電リング１２４、１２６の可能なたわみを低減する。しかしながら、これらは、他の方法で位置決めしてもよい。
【００４０】
図１２は、図１１に示す圧電位置決め装置１１６を縦断面図で概略的に示す。図１２の断面図は、解放可能なクランプ機構１２８Ａを通過して可動部１２２の中心に至り、そして、解放可能なクランプ機構１２８Ｂを通過する折り畳み面において描かれている。解放可能なクランプ機構１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃは、互いに全く同じであり、ここでは、解放可能なクランプ機構１２８Ａだけについて述べる。解放可能なクランプ機構１２８Ａには、ガントリ１３４Ａ、圧電クランプ要素１３２Ａ、剛性の支持体１５０Ａ及び圧電支持要素１５２Ａが含まれる。剛性の支持体１５０Ａ及びガントリ１３４Ａは、固定部１２０に取り付けられる。可動部１２２は、圧電支持要素１５２Ａに載っており、圧電支持要素１５２Ａは、剛性の支持体１５０Ａに搭載される。圧電クランプ要素１３２Ａは、ガントリ３４Ａに取り付けられ、圧電支持要素１５２Ａと垂直方向に一列に可動部１２２の上部圧電リング１２４上に保持される。圧電クランプ要素１３２Ａ及び圧電支持要素は、コントローラ１１８によって独立に駆動され、ｚ軸に平行に膨張及び収縮し得るように構成される。その弛緩状態において、圧電クランプ要素１３２Ａは、可動部１２２の上部圧電リング１２４に接触し、従って、位置Ａにおいてクランプ力を提供する。圧電クランプ要素１３２Ａがコントローラ１１８によって駆動され収縮する場合、Ａのクランプ力が、解放される。
【００４１】
解放可能なクランプ機構１２８Ａは、図７の単一の圧電ディスク２４の上及び下面間よりもむしろ上部圧電リング１２４の上面と下部圧電リング１２６の下面との間にクランプ力を印加するように構成されるが、解放可能なクランプ機構１２８Ａは、他の方法でも、図７の解放可能なクランプ機構３８Ａ−Ｃとして、ほぼ同じように機能し得ることを認識されるであろう。
【００４２】
図１３は、ｘｙ面において、固定部１２０を基準として圧電搭載支柱１２７を動かすための例示シーケンス中における３つの解放可能なクランプ機構１２８Ａ−Ｃ、上部及び下部圧電リング１２４、１２６及び上部及び下部圧電搭載支柱要素１４０、１４２各々の状態を示す表である。圧電支持要素１５２Ａ−Ｃ及び圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃは、この動きの間、受動的なままである。この例のシーケンスを実行する場合、圧電搭載支柱１２７は、位置Ａ及びＣを接続する想像線に実質的に平行な方向に、また、ＡからＣへの方向に移動される。この表は、図５、６、９及び１０の表と同様であり、また、それらから理解されるであろう。しかしながら、追加の状態が含まれる。このことは、“δＥ”記号で識別され、また、上部及び下部圧電搭載支柱要素１４０、１４２が、いつそれらの通常動作状態にあるか、即ち、わずかに膨張して圧電リング１２４、１２６によって締めつけられるか示す。
【００４３】
図１３に示すシーケンスは、図５に示すそれと緊密に対応し、ほぼ同様に可動部１２２を動かすように動作する。従って、図１３のシーケンスにおける解放可能なクランプ機構１２８Ａ−Ｃ用の動作シーケンスは、図４及び５に示すシーケンスに対応し、ここでは、詳細に述べない。図１３及び図５に示すシーケンス間における主な差異は、上部及び下部圧電リング１２４、１２６が、図１３のステップＳ３及びＳ４において、同時に膨張（又は収縮）し、他方、図５の実施形態では、行使されるのは、圧電ディスク２４ただ１つであることである。膨張する際、搭載支柱１２７が圧電リング１２４、１２６の開口中を落下しないようにするために、上部及び下部圧電搭載支柱要素も図１３のステップＳ３及びＳ４において膨張し、それらの摩擦締めつけを維持する。圧電リング１２４、１２６の収縮を用いる図１３に示すシーケンスの変形例において（例えば、図６のそれにほぼ対応するシーケンスにおいて）、上部及び下部圧電搭載支柱要素は、圧電リングが収縮する時、適切に収縮し得る。
【００４４】
図１４は、ｚ軸に平行な方向に固定部１２０を基準として圧電搭載支柱１２７を動かすための例示シーケンス中における３つの圧電クランプ要素１３２Ａ−Ｃ、３つの圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃ並びに上部及び下部圧電搭載支柱要素１４２、１４０各々の状態を示す表である。この動きの間、３つの圧電クランプ要素１３２Ａ−Ｃは、同じシーケンスに従い全て作動され、従って、単一の列だけが表に含まれる。３つの圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃについても同様である。圧電リング１２４、１２６及び圧電支持要素１５０Ａ−Ｃは、このシーケンスの間、受動的なままである。この例のシーケンスを実行する際、圧電搭載支柱１２７は、量ΔＺだけ下方に移動される。この表は、図５、６、９及び１０の表と同様であり、同様な表記を用いる。表間の１つの差異は、図１４が、弛緩、収縮、又は膨張したいずれかの圧電クランプ要素の状態を示すことである。このことは、実際の圧電クランプ要素の状態よりもむしろ解放可能なクランプ機構の機能的な（即ち、クランプされた又は解放された）状態を示す前述の表と対照的である。これは、解放可能なクランプ機構１２８Ａ−Ｃは、図１４に示すシーケンス全体において、一定の垂直のクランプ力を移動可能な部位１２２に提供するためである。
【００４５】
図１４のステップＳ１は、位置決め装置１１６の初期状態に対応する。圧電クランプ要素１３２Ａ−Ｃ及び圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃは、全て弛緩している。上部及び下部圧電搭載支柱要素１４０、１４２は、わずかに膨張して、前述したように、圧電リング１２４、１２６のそれぞれの開口内における摩擦グリップ嵌め合いを提供する。ステップＳ２において、上部圧電搭載支柱要素１４０は、収縮し、上部及び下部圧電搭載支柱要素で形成される搭載支柱１２７は、下部圧電リング１２６だけによって支持される。ステップＳ３において、圧電クランプ要素１３２Ａ−Ｃは、全て量ΔＺだけ収縮し、一方、同時に、圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃは、同じ量だけ膨張する。このことは、ｘｙ面における可動部１２２の動きを防止するが、量ΔＺだけ固定部１２０を基準として上部圧電リング１２４を上昇させる垂直のクランプ力を維持する効果を有する。ステップＳ４において、上部圧電搭載支柱要素は、そのわずかに膨張した状態に戻り、上部圧電リングによって再度摩擦で締めつけられる。ステップＳ５において、下部圧電搭載支柱要素１４２は、収縮し、搭載支柱１２７が、この時点で、上部圧電リング１２４だけによって支持される。ステップＳ６において、圧電クランプ要素１３２Ａ−Ｃ及び圧電スペーサ要素１４６Ａ−Ｃは、それらの弛緩した状態に戻る。このことは、可動部１２２に対して垂直のクランプ力を維持しつつ、固定部１２０を基準として量ΔＺだけ上部圧電リング１２４を下降させる効果を有する。搭載支柱１２７は、上部圧電リングによって支持され、下部圧電リングの開口内において自由に動くことから、この動作の間、搭載支柱１２７も量ΔＺだけ下降する。ステップＳ７において、下部圧電搭載支柱要素１４２は、そのわずかに膨張した状態に戻り、再度下部圧電リングによって締めつけられる。これがシーケンスの最後である。搭載支柱１２７は、下方に量ΔＺだけ動いており、一方、他の構成要素は、それらの初期位置に戻る。多数のシーケンス及び異なる振幅（即ち、異なるΔＺ）のシーケンスは、より大きな範囲の動きを提供するために実行し得る。例えば、上方への動きを達成するために、他の多くのシーケンスを実行し得ることを認識されるであろう。圧電支持要素の収縮及び／又は膨張が組合せで含まれ、シーケンス実行当り更に大きな範囲の動きを提供する
シーケンスも用い得る。
【００４６】
図１５は、図３に示す圧電クランプ要素３２Ａに対する他の選択肢として用い得る圧電クランプ要素１６０を縦断面図で概略的に示す。圧電クランプ要素１６０には、たわみ構造１６４内に配置された圧電積層１６２が含まれる。本例において、たわみ構造には、一対の相対的に堅い接続梁１６６であって、それらの両端において、たわみ部品１６８によって接続される接続梁１６６が含まれる。たわみ構造１６４は、単体又は構成要素構造であってよい。圧電積層１６２は、たわみ部品１６８間に搭載され、また、コントローラ、例えば、図２に示すコントローラ１８によって駆動され、（図１５に示す方向に対して）水平の方向に膨張及び収縮し得るように構成される。圧電積層１６２が水平に膨張するにつれて、接続梁１６６は、たわみ部品１６８のたわみのために一緒に動く。同様に、圧電積層１６２が収縮するにつれて、接続梁は、互いに遠ざかる。従って、圧電クランプ要素１６０は、弛緩状態にある時、ガントリと圧電ディスクとの間に（例えば、圧電クランプ要素１６０が図３に示すそれを置き換える場合、図３に示すガントリ３４Ａと圧電ディスク２４との間に）垂直のクランプ力を印加し、また、圧電積層１６２が駆動され膨張する時、この力を解放するように構成し得る。
【００４７】
図１５に示す構成を用いることによって、圧電クランプ要素１６０は、弛緩時、クランプ力を印加でき（従って、電源が不要）、また、圧電積層が駆動され膨張する時、この力を解放するように機能する（これは、圧電積層の場合、一般的に収縮より効率的である）。本構成は、本質的に、その膨張が圧電積層膨張に対し垂直（即ち、図１５において垂直）な方向にたわみ構造１６４の収縮を生成するように、圧電積層１６２の動作を反転する。この方向は、クランプする方向である。機械的な増幅は、たわみ部品用の形状の適切な選択によって達成し得る。半円形部品の場合、図１５に示すように、機械的な増幅は、１に近い。
【００４８】
解放可能なクランプ機構に関連する他の幾つかの圧電要素の代わりに、図１５に示す種類の装置も、同様に用い得ること、例えば、図７に示す圧電支持要素４２Ａ及び／又は図１２に示す圧電スペーサ要素１４６Ａは、同様な装置を含み得ることを認識されるであろう。
【００４９】
参考文献
１．ＵＳ３９０２０８４（Ｂｕｒｌｅｉｇｈ＿Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＿Ｉｎｃ．）
２．ＵＳ３９０２０８５（Ｂｕｒｌｅｉｇｈ＿Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＿Ｉｎｃ．）
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】公知の一軸圧電位置決め装置を縦断面図で概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による二軸圧電位置決め装置を透視図で概略的に示す図である。
【図３】図２の二軸圧電位置決め装置を縦断面図で概略的に示す図である。
【図４】水平面において図２の位置決め装置によって支持される物体を位置決めするための例示シーケンスを概略的に示す図である。
【図５】図４に示すシーケンスの実行中、図２に示す位置決め装置における幾つかの要素の状態を概略的に示す表である。
【図６】水平面において物体を位置決めするための他の例示シーケンスの間、図２に示す位置決め装置における幾つかの要素の状態を概略的に示す表である。
【図７】本発明の第２実施形態による三軸圧電位置決め装置を縦断面図で概略的に示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態による二軸圧電位置決め装置を透視図で概略的に示す図である。
【図９】水平面において物体を位置決めするための例示シーケンスの間、図８に示す位置決め装置における幾つかの要素の状態を概略的に示す表である。
【図１０】水平面において物体を位置決めするための他の例示シーケンスの間、図８に示す位置決め装置における幾つかの要素の状態を概略的に示す表である。
【図１１】本発明の第４実施形態による三軸圧電位置決め装置を透視図で概略的に示す図である。
【図１２】図１１の三軸圧電位置決め装置を縦断面図で概略的に示す図である。
【図１３】水平面において物体を位置決めするための例示シーケンスの間、図１１に示す位置決め装置における幾つかの要素の状態を概略的に示す表である。
【図１４】垂直の軸に沿って物体を位置決めするための例示シーケンスの間、図１１に示す位置決め装置における幾つかの要素の状態を概略的に示す表である。
【図１５】本発明の実施形態に用い得る圧電クランプ要素を概略的に縦断面図で示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１６      圧電位置決め装置
１８      コントローラ
２０      固定部
２２      可動部
２４      圧電ディスク
２６      搭載支柱
２８Ａ−Ｃ      ３つの解放可能なクランプ機構
３０Ａ      剛性の支持体
３２Ａ      圧電クランプ要素
３４Ａ      ガントリ
【図１】
2007518089.tif 000003
【図２】
2007518089.tif 000004
【図３】
2007518089.tif 000005
【図４Ａ】
2007518089.tif 000006
【図４Ｂ】
2007518089.tif 000007
【図４Ｃ】
2007518089.tif 000008
【図４Ｄ】
2007518089.tif 000009
【図４Ｅ】
2007518089.tif 000010
【図４Ｆ】
2007518089.tif 000011
【図５】
2007518089.tif 000012
【図６】
2007518089.tif 000013
【図７】
2007518089.tif 000014
【図８】
2007518089.tif 000015
【図９】
2007518089.tif 000016
【図１０】
2007518089.tif 000017
【図１１】
2007518089.tif 000018
【図１２】
2007518089.tif 000019
【図１３】
2007518089.tif 000020
【図１４】
2007518089.tif 000021
【図１５】
2007518089.tif 000022
【国際調査報告】
2007518089.tif 000023
2007518089.tif 000024
2007518089.tif 000025