(57)【要約】サイズがコンパクトであって、低減された故障率とともに高速で動作することができる直列リニアアクチュエータ。開示されるリニアアクチュエータは、例えば、半導体またはバイオテクノロジー走査用途におけるようなサブミクロン単位の位置付け用途において使用されてもよい。アクチュエータ装置は、永久磁石および可動コイルアセンブリが配置される内部体積を画定する、磁石筐体を含んでもよい。可動コイルアセンブリは、一式の実質的に平坦な可動コイル足場の周囲に巻回される導電性コイルを含む。可動コイルアセンブリは、一式の外側交差ローラガイド間でアクチュエータ内の中心に位置し、アクチュエータの誘導システムに及ぼすコイルの内部モーメント効果を低減または排除し、アクチュエータが、低い高さおよびコンパクトな形状因子を有することを可能にする。
2017513454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアアクチュエータであって、
第１の端部および第２の端部を含む磁石筐体であって、前記第１の端部と前記第２の端部との間に内部体積を画定する、磁石筐体と、
前記磁石筐体の内部表面に結合される少なくとも１つの磁石と、
第２の交差ローラガイドと平行に配列される第１の交差ローラガイドを含む、可動スライドアセンブリと、
前記可動スライドアセンブリに動作可能に結合される可動コイルアセンブリであって、前記内部体積内に受容された少なくとも１つのコイルを含む、可動コイルアセンブリと、
を備える、リニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記磁石筐体はさらに、前記第１の端部における第１の端板と、前記第２の端部における第２の端板とを含む、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の端部および前記第２の端部は、長手軸によって交差され、前記可動スライドアセンブリは、前記長手軸と平行に移動するように構成される、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
支持板と、
前記支持板に結合される少なくとも１つの付加的交差ローラガイドと、
をさらに含む、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
第３および第４のローラガイドをさらに含み、前記第３および第４のローラガイドは、前記第１の交差ローラガイドおよび前記第２の交差ローラガイドと平行に配列される、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記磁石筐体はさらに、
前記第１の端部における端板と、
前記端板によって支持される電気コネクタであって、前記少なくとも１つのコイルに電気的に結合される、電気コネクタと、
を含む、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記可動スライドアセンブリに結合される均等目盛を有するリニアエンコーダアセンブリをさらに含む、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項８】
前記可動コイルアセンブリは、
前記内部体積内に受容された複数のコイルと、
前記複数のコイルを支持するように構成される複数の足場構造と、
を含む、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項９】
リニアアクチュエータであって、
第１の端部および第２の端部を含む磁石筐体であって、前記第１の端部と前記第２の端部との間に平面状の内部表面および内部体積を画定する、磁石筐体と、
前記平面状の内部表面に結合される少なくとも１つの平面状の磁石と、
第１の複数の交差ローラガイドを含む可動スライドアセンブリと、
第２の複数の交差ローラガイドであって、前記第１の複数の交差ローラガイドは、前記第２の複数の交差ローラガイドに対して移動するように構成される、第２の複数の交差ローラガイドと、
前記可動スライドアセンブリに動作可能に結合される可動コイルアセンブリであって、前記内部体積内に受容された少なくとも１つのコイルを含む、可動コイルアセンブリと、
を備える、リニアアクチュエータ。
【請求項１０】
前記可動コイルアセンブリは、前記第１の複数の交差ローラガイドの第１の交差ローラガイドと第２の交差ローラガイドとの間に配置される、請求項９に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１１】
リニアアクチュエータであって、
第１の端部および第２の端部を含む磁石筐体であって、前記第１の端部と前記第２の端部との間に内部表面および内部体積を画定する、磁石筐体と、
前記内部表面に結合される少なくとも１つの磁石と、
可動スライドアセンブリであって、一対の交差ローラガイドに結合される可動スライド筐体を含む、可動スライドアセンブリと、
前記可動スライドアセンブリに動作可能に結合される可動コイルアセンブリであって、前記内部体積内に受容された少なくとも１つのコイルを含む、可動コイルアセンブリと、
を備える、リニアアクチュエータ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのコイルは、平坦な可動コイル足場の周囲に巻回される、請求項１１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１３】
前記磁石筐体に結合される支持板と、
前記支持板に結合される少なくとも１つの付加的交差ローラガイドと、
をさらに含む、請求項１１に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１４年４月４日に出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＰＡＣＴ  ＳＥＲＩＥＳ  ＬＩＮＥＡＲ  ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ」と題する米国仮出願番号第６１／９７５，６２１号の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく優先権の利益を主張しており、その内容は、すべての目的のためにその全体が参考として本明細書によって援用される。
【０００２】
本開示は、概して、可動コイルアクチュエータに関し、より具体的には、コンパクトな直列リニアアクチュエータ（ＳＬＡ）およびそれを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
リニアアクチュエータは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、直線運動を要求する反復作用を行う、機械的デバイスである。例えば、リニアアクチュエータは、キャップをボトル上に冠着する、郵便物に自動的にスタンプまたはラベル貼付する、ガラスを切削する、チップを回路上に載置する、および／または同等物のための組立工場において使用されることができる。リニアアクチュエータはまた、半導体走査用途（例えば、半導体ウエハ上に製作される種々のデバイスを試験する）またはバイオテクノロジー関連走査用途（例えば、単一生体分子検出）等の様々なサブミクロン単位の位置付け用途のためにも使用されることができる。
【０００４】
故に、コンパクトな走査ヘッドの中に嵌合することができ、高分解能、高速、平滑運動、かつ低故障率で確実に動作することができる、改良されたコンパクトなリニアアクチュエータの必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要旨）
本明細書に開示される直列リニアアクチュエータは、サイズがコンパクトであって、低故障率を伴って高速で動作することができる。開示されるリニアアクチュエータは、例えば、半導体またはバイオテクノロジー関連走査等の、例えば、サブミクロン単位の位置付け用途において使用されてもよい。
【０００６】
開示されるリニアアクチュエータの実施形態は、内部体積を画定するように構成される、磁石筐体を含んでもよい。永久磁石および可動コイルアセンブリが、内部体積内に配置される。可動コイルアセンブリは、一式の実質的に平坦な可動コイル足場の周囲に巻回される導電性コイルを含む。可動コイルアセンブリは、一式の外側交差ローラガイド間の中心に位置し、アクチュエータの誘導システムに及ぼすコイルの内部モーメント効果を低減または排除し、アクチュエータが、非常にコンパクトなサイズを有することを可能にする。
【０００７】
特定の側面では、本開示は、磁石筐体と、可動スライドアセンブリと、可動スライドアセンブリに結合される可動コイルアセンブリとを含む、リニアアクチュエータに関する。可動スライドアセンブリは、１つまたはそれを上回る交差ローラガイドに結合される可動スライド筐体を含む。磁石筐体は、第１の端部と第２の端部との間に内部体積を画定し、第１の端部における第１の端板と、第２の端部における第２の端板とを含んでもよい。リニアアクチュエータは、磁石筐体の内部表面に結合される少なくとも１つの磁石を含む。可動コイルアセンブリは、磁石筐体の内部体積内に受容された少なくとも１つのコイルを含む。リニアアクチュエータはさらに、可動スライドアセンブリに結合される直線状ガイドを有するリニアエンコーダアセンブリを含んでもよい。リニアアクチュエータの動作の間、可動スライドアセンブリは、磁石筐体の第１の端部および第２の端部と交差する長手軸と平行に移動する。
【０００８】
一実装では、可動コイルアセンブリは、内部体積内に受容された複数のコイルと、複数のコイルを支持するように構成される複数の足場構造とを含む。
【０００９】
別の側面では、本開示は、第１の端部および第２の端部を有する磁石筐体を含む、リニアアクチュエータに関する。磁石筐体は、第１の端部と第２の端部との間に平面状の内部表面および内部体積を画定する。少なくとも１つの平面状の磁石が、平面状の内部表面に結合される。リニアアクチュエータはさらに、第１の複数の交差ローラガイドを含む可動スライドアセンブリを含む。第２の複数の交差ローラガイドもまた、提供されてもよく、第１の複数の交差ローラガイドは、第２の複数の交差ローラガイドに対して移動するように構成される。可動コイルアセンブリは、可動スライドアセンブリに動作可能に結合される。可動コイルアセンブリは、磁石筐体の内部体積内に受容された少なくとも１つのコイルを含む。
【００１０】
本開示はまた、第１の端部および第２の端部を有する磁石筐体を含む、リニアアクチュエータに関する。磁石筐体は、第１の端部と第２の端部との間に内部表面および内部体積を画定する。少なくとも１つの磁石が、内部表面に結合される。リニアアクチュエータはまた、一対の交差ローラガイドに結合される可動スライド筐体を含み得る、可動スライドアセンブリを含む。可動コイルアセンブリは、可動スライドアセンブリに動作可能に結合され、磁石筐体の内部体積内に受容された少なくとも１つのコイルを含む。少なくとも１つのコイルは、平坦な可動コイル足場の周囲に巻回されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ある実施形態による、直列リニアアクチュエータの斜視図である。
【００１２】
【図２】図２は、図１の直列リニアアクチュエータの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（詳細な説明）
コンパクトで、低コスト、かつ軽量の直列リニアアクチュエータのための装置および方法が、本明細書に説明される。開示されるリニアアクチュエータの実施形態は、コンパクトな走査ヘッドの中に嵌合し、ユーザに対する全体的コストが削減され得るように、高分解能、高速、かつ低故障率で確実に動作し得る。
【００１４】
半導体走査用途（例えば、半導体ウエハ上に製作される種々の電子または光子デバイスを試験する）またはバイオテクノロジー関連走査用途（例えば、単一生体分子検出、ＤＮＡ配列決定等）におけるようなサブミクロン単位の位置付け用途において使用される、アクチュエータは、いくつかの厳密な寸法および性能基準を満たす必要がある。そのような基準は、例えば、小型パッケージサイズ（例えば、高さ約２０ｍｍ以内）を有する；内部発生または外部発生振動によって生じる望ましくない移動を低減させることができ；かつ１５０ｎｍ未満までの移動に制限することができる有意な剛度を伴う、頑丈なガイドを有する；低摩擦で平滑運動を可能にする；数ミクロン〜数十ミリメートルに及ぶストロークにわたって高速移動を可能にする；および／または比較的に低い高さを有することを含む。
【００１５】
サイズがコンパクトであって、低故障率を伴って高速で動作することができる、直列リニアアクチュエータが、本明細書に説明される。そのようなリニアアクチュエータの例示的実施形態は、第１の端部と第２の端部との間に内部体積を画定する、磁石筐体を含む。内部体積は、永久磁石と、一式の実質的に平坦な可動コイル足場の周囲に巻回される一式の導電性コイルを含む、可動コイルアセンブリとを含む。そのような実施形態では、永久磁石は、磁場が可動コイルアセンブリのコイル内に存在するとき、可動コイルアセンブリと磁気的に界面接触するように適合される。電流が、アクチュエータの動作の間、コイルを通して導入され、それによって、電流がコイルを通って流れる方向に依存する方向を有する、磁場を生成する。磁場の大きさは、各コイルと関連付けられた巻数および伝導性材料を通して伝導されるアンペア数に対応する。そのような実施形態では、電流が可動コイルアセンブリのコイルを通して流れている方向を繰り返し交互させることによって、直線力が、可動コイルアセンブリに繰り返し付与され、したがって、可動コイルアセンブリをアクチュエータの長さを横断して前後に直線的な方式で移動させ得る。
【００１６】
本明細書で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈によって明確に別様に示されない限り、複数参照も含む。したがって、例えば、用語「コイル」は、単一コイルまたは複数のコイルを意味するように意図される。
【００１７】
図１は、ある実施形態による、直列リニアアクチュエータの斜視図である。図１に示されるように、直列リニアアクチュエータ１００（本明細書では、「アクチュエータ」とも称される）は、可動スライドアセンブリ１２０と、一式の端板１０６を含む磁石筐体アセンブリ１１６と、可動コイルアセンブリ（図１には図示せず）と、電気コネクタ１０７とを含むことができる。磁石筐体アセンブリ１１６は、磁石筐体１０４と、１つまたはそれを上回る永久磁石１０３（図１には図示せず）とを含むことができる。これらの構成要素はそれぞれ、以下の図２に関連してより詳細に提示および議論される。
【００１８】
図２は、図１の直列リニアアクチュエータの分解斜視図である。図２に示されるように、直列リニアアクチュエータ１００は、磁石アセンブリ１１６によって画定された内部体積内の中心に位置する可動コイルアセンブリ１０２を含む。可動スライドアセンブリ１２０は、外側交差ローラガイド１１１Ａに結合される可動スライド筐体１１２を含んでもよい。可動スライドアセンブリ１２０は、可動コイルアセンブリ１０２に結合されてもよい。リニアアクチュエータ１００の動作の間、スライド筐体１１２、外側交差ローラガイド１１１Ａ、および可動コイルアセンブリ１０２は、長手軸Ａと平行に前後に移動してもよい。本移動は、固定支持板１１４に結合される一対の固定内側交差ローラガイド１１１Ｂに対して生じる。一実施形態では、固定支持板１１４は、磁石筐体アセンブリ１１６に結合される。スライド筐体１１２は、陥凹１３２によって受容された一式のねじ１３０によって外側交差ローラガイド１１１Ａに結合されてもよい。
【００１９】
交差ローラガイド１１１は、例えば、ＩＫＯ  Ｉｎｃ．から得られてもよい（例えば、部品番号ＣＲＷＧ２−４５）。図２の実施形態では、一式の４つの交差ローラガイド１１１が採用されるが、他の実施形態は、４つを上回るか、またはそれ未満の交差ローラガイド１１１を含むことができる。交差ローラガイド１１１はそれぞれ、アクチュエータ１００が非水平配向で動作しているときのケージクリープを防止し得る、ラックおよびピニオン選択肢を組み込むことができる。一式の交差ローラガイド１１１に対して中心の可動コイルアセンブリ１０２の相対的場所は、一式の交差ローラガイド１１１に及ぼすコイルの内部モーメント効果を排除または低減する。本相対的場所はまた、特に、アクチュエータ１００の厚さに対して、例えば、１０ｍｍ程度の小型であり得る、有意にコンパクトな設計を促進することができ、したがって、例えば、半導体産業および／またはバイオテクノロジー産業において使用される、種々の異なる走査ヘッドの中に容易に嵌合することができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１００は、暴露される、一式の交差ローラガイド１１１を含むことができる。他の実施形態では、アクチュエータ１００は、少なくとも部分的に、可動スライドアセンブリ１２０によって封入される、一式の交差ローラガイド１１１を含むことができる。
【００２０】
可動コイルアセンブリ１０２は、一式の実質的に平坦な可動コイル足場１１３の周囲に巻回されるコイルまたは一式のコイル（図２には図示せず）を含むことができる。可動コイルアセンブリ１０２は、磁石筐体アセンブリ１１６の外側交差ローラガイド１１１Ａ間のアクチュエータ１００内の中心に位置する。図２に示されるように、可動コイルアセンブリ１０２は、単極アクチュエータとして配線される、１つまたは２つのコイルのいずれかから作製されることができる。他の実施形態では、可動コイルアセンブリ１０２は、例えば、多極ユニットとして起動するように配線される、３つのコイルユニット（図２には図示せず）を含むことができる。単極ユニットは、例えば、２５ｍｍまでストロークすることができる一方、３つのコイル設定は、例えば、１００ｍｍまでストロークすることができる。
【００２１】
可動コイルアセンブリ１０２のコイル足場１１３は、例えば、導電性コイル（図１および２には図示せず）等の導電性媒体を支持することができる。アクチュエータ１００の動作の間、電流が、コイルを通して導入され、それによって、電流がコイルを通して流れている方向に依存する方向を有する、磁場を生成する。磁場の大きさは、各コイルと関連付けられた巻数および伝導性材料を通して伝導されるアンペア数に対応する。例えば、いくつかの実施形態では、コイルは、コイルあたり７４巻を含むことができるが、任意のコイルあたりの巻数が使用されてもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、コイルは、例えば、位相あたり約１．７Ω、６．８Ωの抵抗を有してもよく、２９ゲージ銅ワイヤを用いて製作されることができる。そのような仕様は、例示にすぎない。様々な仕様を伴う任意のタイプの伝導性材料が、使用されることができることを理解されたい。さらに、コイルは、電源に電気的に接続され、および／または電気的技術分野および機械技術分野において公知の任意の様式でともに接続されてもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、コイル足場１１３は、可動コイルアセンブリ１０２の全体的質量を減少させるために、低コストのプラスチック材料を用いて形成されることができる。
【００２２】
磁石筐体アセンブリ１１６は、磁石筐体１０４と、１つまたはそれを上回る永久磁石１０３と、端板１０６とを含むことができる。永久磁石１０３は、例えば、図２に示されるように、実質的に長方形かつ平坦な磁石であることができ、磁石筐体１０４の内部壁に結合されることができる。例えば、永久磁石１０３は、種々の接着剤および／またはねじを用いて、製造の際、磁石筐体１０４に結合されることができる。永久磁石１０３は、磁場が可動コイルアセンブリ１０２のコイル内に存在するとき、可動コイルアセンブリ１０２と磁気的に界面接触するように適合されることができる。故に、電流が可動コイルアセンブリ１０２のコイルを通して流れている方向を繰り返し交互させることによって、直線力が、可動コイルアセンブリ１０２に繰り返し付与され、したがって、可動コイルアセンブリ１０２（およびそこに結合される可動スライドアセンブリ１２０）をアクチュエータ１００の長さまたは長手軸Ａに沿って前後に直線運動で移動させ得る。
【００２３】
例えば、いくつかの事例では、コイルを通して流れる直流（ＤＣ）の方向が、可動コイルアセンブリ１０２のコイル内に、永久磁石１０３の磁場の同一極性である一時的磁場を誘発させると、可動コイルアセンブリ１０２は、永久磁石１０３から離れる方向に移動する（すなわち、永久磁石１０３から離れるように反発される）。他の事例では、コイルを通して流れるＤＣ電流の方向が、可動コイルアセンブリ１０２のコイル内に、永久磁石１０３の磁場の反対極性である、一時的磁場を誘発させると、可動コイルアセンブリ１０２は、永久磁石１０３に向かう方向に移動する（すなわち、永久磁石１０３に向かって誘引される）。可動スライドアセンブリ１２０は、可動コイルアセンブリ１０２に動作可能に結合されるため、可動コイルアセンブリ１０２の移動（永久磁石１０３に対するいずれかの方向）はまた、可動コイルアセンブリ１０２と併せて可動スライドアセンブリ１２０の移動を誘発させる。
【００２４】
アクチュエータ１００の可動構成要素（例えば、可動スライドアセンブリ１２０および可動コイルアセンブリ１０２）の総質量は、アクチュエータ１００のサイズに依存することができ、典型的には、有意に軽量である（例えば、ユニットのサイズに応じて、約２５〜５０グラム）。可動コイルアセンブリ１０２のコイルを通して流れる電流は、運動中、比較的に低レベルに保たれることができるため（例えば、１〜１．５アンペア範囲内）、可動部品を伴うアクチュエータ１００は、それほど熱を発生させない。本電流範囲では、アクチュエータ１００の可動質量の１０〜１５倍の力が、ストローク毎に達成されることができ、故に、ストローク毎の加速は、最大１０〜１５Ｇとなり得る。これは、短いおよびより長いストローク用途の両方において高速移動をもたらすために十分である。
【００２５】
代替実施形態では、アクチュエータ１００は、スライドではなく、シャフトが提供されることができる。例えば、本明細書に説明される特徴の一部または全部を組み込むことができる、アクチュエータのシャフトバージョンは、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｃｏｓｔ  Ｌｉｎｅａｒ  Ａｃｔｕａｔｏｒ」と題され、弁理士整理番号ＳＭＡＣ−０１１／００ＵＳを有する、２０１３年１０月３１日に出願された米国仮出願第６１／８９８，１４０号（本開示は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されている。
【００２６】
リニアエンコーダアセンブリ１０８は、リニアエンコーダフィードバック目盛１０９と、リニアフィードバック目盛読取ヘッド１１０とを含む。読取ヘッド１１０は、固定されたままであって、例えば、内側ローラガイド１１Ｂおよび支持板１１４に結合されてもよい。フィードバック目盛は、可動スライド筐体１１２に結合されてもよい。リニアエンコーダアセンブリ１０８はまた、直線位置フィードバックを、例えば、コントローラ（遠隔コンピュータ等）に示すために、リニアエンコーダフィードバック目盛１０９とともに、フィードバック回路（図２には図示せず）を含むことができる。いくつかの構成では、リニアエンコーダアセンブリ１０８は、例えば、ねじ等の、例えば、ねじ山付き締結具を使用して可動スライドアセンブリ１２０に結合されることができる、エンコーダ筐体を含んでもよい。そのような構成では、リニアエンコーダアセンブリ１０８は、したがって、可動スライドアセンブリ１２０が繰り返し作動されるにつれて、可動スライドアセンブリ１２０に対して固定されたままであることができる。いくつかの実施形態では、エンコーダ筐体は、例えば、支持板１１４内の切り込み（図２には図示せず）内に配置されることができる。リニアフィードバック目盛読取ヘッド１１０（例えば、センサ、変換器等）は、位置をエンコードし得る、リニアエンコーダフィードバック目盛１０９と対合されることができる。リニアフィードバック目盛読取ヘッド１１０は、リニアエンコーダフィードバック目盛１０９を読み取り、エンコードされた位置をアナログまたはデジタル信号に変換することができる。これは、順に、次いで、デジタル表示装置（ＤＲＯ）または運動コントローラ（図１および２には図示せず）によって位置データにデコードされることができる。リニアエンコーダアセンブリ１０８は、インクリメントモードまたは絶対モードのいずれかで機能することができる。運動は、例えば、位置の経時的変化によって判定されることができる。リニアエンコーダ技術は、例えば、光学、磁気、誘導、容量、および渦電流を含むことができる。光学リニアエンコーダは、高分解能市場（例えば、半導体産業市場および／またはバイオテクノロジー産業市場）において一般的であって、シャッタリング／モアレ、回折、またはホログラフィック原理を採用することができる。典型的インクリメント目盛期間は、数百マイクロメートル〜サブマイクロメートルまで変動することができ、続く補間は、１ｎｍ程度の微細な分解能を提供することができる。図２に示されるリニアエンコーダアセンブリ１０８は、例えば、５ミクロン〜５０ｎｍの範囲内の分解能を有することができる。他の実施形態では、より微細な分解能エンコーダもまた、組み込まれ、例えば、１ｎｍまでの分解能を提供することができる。
【００２７】
リニアエンコーダフィードバック目盛１０９は、リニアエンコーダフィードバック目盛１０９の長さに沿って延設される、一連のストライプまたはマーキングを含んでもよい。可動コイルアセンブリ１０２が作動されると、リニアフィードバック目盛読取ヘッド１１０（例えば、光学読取機）は、可動コイルアセンブリ１０２の現在の直線位置を判定するために読み取られるストライプまたはマーキングの数をカウントすることができる。いくつかの事例では、記録された位置データは、監視目的のために、遠隔デバイスに伝送されることができる。いくつかの事例では、ユーザは、特定のタスク（例えば、統計的分析のために、複合サンプル中の単一生体分子から光学信号を収集する、シリコンウエハ上に製作される一式の電気デバイスを分析する等）のための所望の直線移動の量を指定するために、１つまたはそれを上回る値を遠隔デバイス（接続されたコンピュータ等）に入力することができる。これらの値は、次いで、可動コイルアセンブリ１０２の直線移動が規定された値に従って調節され得るように、電気コネクタ１０７を介してリニアエンコーダアセンブリ１０８と電気通信するコントローラ（図１および２には図示せず）に伝送されることができる。アクチュエータ１００は、任意の数の電気接続を含んでもよく、任意の数の電子制御シーケンスを含んでもよい。さらに、他の実施形態では、アクチュエータ１００は、電気技術分野において公知の任意の数のオンボードデジタル制御および／またはアナログ回路を含んでもよい。加えて、いくつかの実施形態では、アクチュエータ１００は、アクチュエータ１００のサイズおよびアクチュエータ１００の製造コストを削減することができる、オンボード電気回路の量を減少させるために遠隔から制御されてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ストローク変動およびリニアエンコーダ分解能は、ユーザによって調節され、それによって、アクチュエータ１００の再構成および／または交換と関連付けられたコストを削減してもよい。加えて、アクチュエータ１００はまた、動作の間、例えば、可動コイルアセンブリ１０２の位置、力、および速度を調節するためのいくつかのプログラマブルモードを含んでもよい。加えて、リニアエンコーダフィードバックアセンブリ１０８は、位置と合致され、アクチュエータ１００のストロークの間、可動コイルアセンブリ１０２の位置をチェックすることによって、行われる作業の検証を可能にすることができる。ストロークは、例えば、アクチュエータ１００の種々のアセンブリ（例えば、磁石筐体アセンブリ１１６、可動スライドアセンブリ１２０、および／または端板１０６）の機能であってもよい。
【００２９】
図１および図２はそれぞれ、２つのコイルを伴うアクチュエータを描写するが、他の実施形態では、可動コイルアセンブリ１０２は、同一可動コイルアセンブリ１０２内の複数の別個の足場構造１１３によって支持される複数のコイルと、一連の交互に磁化される永久磁石１０３（例えば、ＮＳ、ＳＮ、ＮＳ等）を含有する磁石筐体アセンブリ１１６とを含んでもよい。そのような多極構成のための磁石筐体アセンブリ１１６および可動コイルアセンブリ１０２は、標準的機械加工プロセスを使用して実装されることができる。いくつかの実施形態では、可動コイルアセンブリ１０２は、任意の数のコイルを含んでもよい。例えば、リニアアクチュエータ１００のためのより小さいストロークを達成するために、１つのみのコイルを使用することが望ましくあり得る。コイルは、高価であり得るため、１つのみの使用は、全体的コストを節約することができ、また、アクチュエータ１００のサイズを低減することができる。しかしながら、単一コイルを用いると、設定ストローク値において、力が殆どない場合があり得る。したがって、１つを上回るコイルを有する（リニア）アクチュエータが、より高いストローク値を要求するタスクのために所望され得る。単一コイルアクチュエータは、例えば、２５ｍｍまでのストロークのための単純制御をもたらすことができる。一方、多コイルアクチュエータは、例えば、最大１００ｍｍまたはそれを上回る等のより大きいストローク能力をもたらすことができる。
【００３０】
前述のように、図１−２に説明されるアクチュエータ１００の製造される部品の全部または一部は、構成要素の一端もしくは両端を機械加工する能力を有する（例えば、サブスピンドル移送を介して）、ＨａｒｄｉｎｇｅモデルＲＳ５１ＭＳＹまたは他の旋盤等のＣＮＣ旋盤上で機械加工されることができる。いくつかの実施形態によると、各部品は、旋盤上の単一動作において作製され、それによって、二次動作の必要性を低減および／または排除することができる。これらの二次動作は、付加的コストを提示し得、また、寸法変動を増加させることによって、品質を低下させ得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１００の構成要素は、アルミニウムまたは鋼鉄から製造されてもよい。しかしながら、他の好適な材料もまた、使用されてもよいことを理解されたい。
【００３１】
本明細書に説明されるアクチュエータ１００は、迅速かつコスト効果的に製造および組み立てられることができる。さらに、アクチュエータ１００は、比較的に小型、軽量、かつコンパクトに製造されてもよく、半導体産業および／またはバイオテクノロジー産業において広く使用されるデバイスのための走査ヘッドの中に容易に嵌合されることができる。加えて、リニアエンコーダアセンブリ１０８は、アクチュエータ１００によってもたらされる移動の最大１００％にわたって監視および制御を提供することができる。さらに、端板１０６、磁石筐体アセンブリ１１６、および可動コイルアセンブリ１０２の個々の設計は、種々のアクチュエータ構成が特定のプロジェクトの仕様に適合するように生産され得るように、製造の間、柔軟性および容易な再構成可能性を提供することができる。
【００３２】
種々の実施形態が前述されたが、それらは、限定ではなく、一例として提示されたにすぎないことを理解されたい。前述の方法は、ある順序で生じるあるイベントを示すが、あるイベントの順序は、修正されてもよい。加えて、イベントのあるものは、可能であるとき、並行プロセスと同時に行われるだけではなく、前述のように、連続して行われてもよい。
【００３３】
前述の概略および／または実施形態は、ある配向または位置に配列されるある構成要素を示すが、構成要素の配列は、修正されてもよい。実施形態は、具体的に図示および説明されたが、形態および詳細における種々の変更が行われ得ることを理解されたい。本明細書に説明される装置および／または方法の任意の部分は、相互に排他的組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせられてもよい。本明細書に説明される実施形態は、説明される異なる実施形態の機能、構成要素、および／または特徴の種々の組み合わせならびに／もしくは部分的組み合わせを含むことができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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