DE19611446A1

DE19611446A1 - Mehrachsige Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE19611446A1
Application number: DE19611446A
Authority: DE
Inventors: Takashi Ban; Takahisa Ban; Akira Imura; Toshiro Higuchi
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: HIGUCHI, TOSHIRO, YOKOHAMA, KANAGAWA, JP; Toyota Industries Corp
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1996-10-02
Also published as: TW437493U; KR100240550B1; US5708319A; JPH08266071A; KR960033650A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mehr fachachsige Antriebseinrichtung, die ein angetriebenes Bauteil wie beispielsweise einen Maschinenwerkzeug tisch, der ein Werkstück trägt entlang einer Anzahl von Richtungen in der gleichen Ebene auf eine vorbestimmte Position bewegt.

Der Aufbau einer typischen mehrfachachsigen An triebseinrichtung gemäß dem Stand der Technik wird in der Fig. 9 dargestellt. Ein Paar von ersten Schienen 52 sind an der oberen Fläche einer Basis bzw. eines Soc kels 51 vorgesehen. Ein Sattel bzw. Schlitten 53 ist bewegbar durch die ersten Schienen 52 abgestützt. Ein Paar von zweiten Schienen 54, die sich in eine Richtung senkrecht zu den ersten Schienen 52 erstrecken sind auf der oberen Fläche des Sattels 53 vorgesehen. Ein ange triebenes Bauteil oder Tisch 55 ist bewegbar durch die zweiten Schienen 54 abgestützt. Eine Kugelspindel 56 ist drehbar an der Basis 51 gelagert und mit einem er sten Motor 57 verbunden. Eine Kugelspindel bzw. Kugel schraube 58 ist drehbar an dem Sattel 53 gelagert und mit einem zweiten Motor 59 verbunden.

Wenn der erste Motor 57 die erste Kugelspindel bzw. Ku gelschraube 56 dreht, dann bewegt eine nicht gezeigte Schraubenmutter den Sattel 53 entlang der ersten Schie ne 52. Wenn der zweite Motor 59 die zweite Kugelspindel 58 dreht, dann bewegt eine nicht gezeigte Schraubenmut ter den Tisch 55 entlang der zweiten Schiene 54. Folg lich wird der Tisch 55 frei entlang zweiter Richtungen in der gleichen Ebene bewegt. Dies ermöglicht dem Tisch 55 in eine vorbestimmte Position bewegt zu werden. Bei der Antriebseinrichtung gemäß dem Stand der Technik drehen jedoch die Motoren 57, 59 die Kugelspindel 56, 58 und bewegen den Tisch 55 in zwei Richtungen. Folg lich bedingt die Antriebsquelle bzw. die voluminösen Motoren 57, 59, daß die Struktur der gesamten Einrich tung verkompliziert, groß und schwer wird.

Da darüberhinaus die Antriebskraft der Motoren 57, 59 in die Antriebskraft des Tisches 55 durch die Kugel spindeln 56, 58 und die Schraubenmuttern konvertiert wird, entsteht ein erheblicher Leistungsverlust während der Kraftkonvertierung.

Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehr fachachsige Antriebseinrichtung mit einer ver einfachten Struktur zu schaffen, welche die Größe und das Gewicht der gesamten Einrichtung verringert.

Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrfachachsige Antriebseinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, ein angetriebenes Bauteil auf eine vorbestimmte Position in einfacher Weise sowie genau mit einem geringeren Leistungsverlust zu bewegen.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben wird eine mehrfachachsige Antriebseinrichtung vorgeschlagen mit einer Mehrzahl von elektrostatischen Antrieben für das Anlegen von Antriebskräften in einer Mehrzahl von un terschiedlichen coplanaren Richtungen an ein angetrie benes Bauteil. Jeder elektrostatische Antrieb der An triebseinrichtung hat ein erstes Bauteil, welches eine Mehrzahl von ersten Elektrodenstreifen aufweist, die in einer einzigen Richtung mit einer vorbestimmten Spur breite angeordnet sind, sowie ein zweites Bauteil, das eine Mehrzahl von zweiten Elektrodenstreifen aufweist, welche mit einer vorbestimmten Spurbreite in der glei chen Richtung wie die ersten Elektrodenstreifen ange ordnet sind. Die ersten und zweiten Bauteile sind ge genüberliegend zueinander angeordnet, so daß eines der ersten und zweiten Bauteile sich entlang der Einzel richtung im Ansprechen auf eine Coulomb-Kraft bewegt, die zwischen den ersten und zweiten Elektrodenstreifen erzeugt wird, wenn eine Spannung an die ersten und zweiten Elektrodenstreifen angelegt wird. Folglich be wegt die zwischen den ersten und zweiten Elektroden streifen erzeugte Coulomb-Kraft eines der ersten und zweiten Bauteile in die vorgesehene Richtung der Elek trodenstreifen. Da der elektrostatische Antrieb An triebskräfte unterschiedlicher Richtungen erzeugt, wer den eine Mehrzahl von Kräften in unterschiedliche Rich tungen an das angetriebene Bauteil auf der gleichen Ebene angelegt. Aus diesem Grunde wird durch den Be trieb der elektrostatischen Antriebe ein Bewegen des angetriebenen Bauteils in eine Anzahl von Richtungen in einer einzelnen Ebene erreicht.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand be vorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivenansicht, welche ein erstes Aus führungsbeispiel einer mehrfachachsigen Antriebsein richtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,

Fig. 2 eine Perspektivenansicht, die einen elektrosta tischen Antrieb der Einrichtung von Fig. 1 darstellt,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das eine Steuer- bzw. Regel schaltung für das Betätigen der Einrichtung von Fig. 1 darstellt,

Fig. 4a, b und c erklärende Diagramme, die jeweils er ste, zweite und dritte Steuersignale darstellen, welche von einem DSP ausgesendet werden,

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Hauptabschnitt eines zweiten Ausführungsbei spiels, der mehrfachachsigen Antriebseinrichtung dar stellt,

Fig. 6a, b, c und d sind erklärende Diagramme, wel che den Betrieb eines dritten Ausführungsbeispiels der mehrfachachsigen Antriebseinrichtung zeigen,

Fig. 7 ist eine Explosionsdarstellung in einer Drauf sicht, in der ein weiteres Ausführungsbeispiel der mehrfachachsigen Antriebseinrichtung dargestellt wird,

Fig. 8 ist eine Explosionsdraufsicht, welche ein weite res Ausführungsbeispiel der mehrfachachsigen An triebseinrichtung darstellt und

Fig. 9 ist eine Perspektivenansicht einer mehrfachach sigen Antriebseinrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Im nachfolgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Wie in der Fig. 1 dargestellt wird, ist ein Paar von parallelen ersten Schienen 12 an der oberen Fläche eines fixierten Bauteils oder Basis 11 vorgesehen. Ein Sattel bzw. Schlitten 13 ist bewegbar durch die ersten Schienen 12 abgestützt. Ein Paar von parallelen zweiten Schienen 14, die sich in eine Rich tung senkrecht zu der der ersten Schienen 12 erstrec ken, ist an der oberen Fläche des Sattels 13 vorgese hen. Ein angetriebenes Bauteil, bzw. ein Tisch 15 wird bewegbar durch die zweiten Schienen 14 abgestützt. Ein erster elektrostatischer Antrieb 16 ist zwischen der Basis 11 und dem Sattel 13 angeordnet. Der erste An trieb 16 bewegt den Sattel 13 entlang der ersten Schie ne 12. Ein zweiter elektrostatischer Antrieb 17 ist zwischen dem Sattel 13 und den Tisch 15 angeordnet. Der zweite Antrieb 17 bewegt den Tisch entlang der zweiten Schiene 14. Durch Inbetriebnahme der Antriebe 16, 17, welche übereinander angeordnet sind, wird der Tisch 15 entlang zweier senkrecht zueinander stehender Richtun gen zu einer vorbestimmten Position bewegt.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, hat jeder Antrieb 16, 17 ein fixiertes Element bzw. ein erstes Bauteil 18 sowie ein bewegbares Element bzw. ein zwei tes Bauteil 19. Das zweite Bauteil 19 ist auf und rela tiv bewegbar zu dem ersten Bauteil 18 montiert. Das er ste Bauteil 18 des ersten Antriebs 16 ist an der oberen Fläche der Basis 11 befestigt. Das zweite Bauteil 19 des Antriebs 16 ist an der unteren Fläche des Sattels 13 befestigt. Das erste Bauteil 18 des zweiten Antriebs 17 ist an der oberen Fläche des Sattels 13 befestigt. Das zweite Bauteil 19 des Antriebs 17 ist an der unte ren Fläche des Tisches 15 befestigt.

In anderen Worten ausgedrückt ist das erste Bauteil 18 des stationären ersten Antriebs 16 auf der Basis 11 be festigt. Der bewegbare zweite Antrieb 17 wird oberhalb des zweiten Bauteils 19 des ersten Antriebs 16 durch den Sattel 13 getragen. Der Tisch 15 ist auf dem zwei ten Bauteil 19 des zweiten Antriebs 17 befestigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bilden die ersten und zwei ten Schienen 12, 14 einen Mechanismus 20, der verhin dert, daß sich der Tisch 15 dreht.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, hat das er ste Bauteil 18 jedes Antriebs 16, 17 eine Mehrzahl von Blättern bzw. Tafeln 21, welche aus einem isolierenden Material gefertigt und mit Abstandshaltern 21a lami niert bzw. geschichtet sind, welche einen vorbestimmten Abstand zwischen jedem Blatt 21 ausbilden. Jedes Blatt 21 hat eine Mehrzahl von Elektrodenstreifen 22, die in gleicher Richtung mit einer vorbestimmten Spurbreite zwischen sich angeordnet sind. Das zweite Bauteil 19 hat ebenfalls eine Mehrzahl von Blättern oder Tafeln 23, welche aus einem isolierenden Material gefertigt sowie mittels Abstandshaltern 23a laminiert bzw. ge schichtet sind, die einen vorbestimmten Spalt oder Ab stand zwischen jedem Blatt 23 ausbilden. Jedes Blatt 23 hat eine Mehrzahl von Elektrodenstreifen 24, die in der gleichen Richtung wie die Elektrodenstreifen 22 des er sten Bauteils 18 angeordnet sind und eine vorbestimmte Spurbreite zwischen sich aufweisen. Jedes Blatt 21 des ersten Bauteils 18 ist alternierend mit und gegenüber liegend zu jedem Blatt 23 des zweiten Bauteils 19 ange ordnet.

Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist ein di gitaler Signalprozessor (DSP) 25 mit einem Digital-zu- Analog (D/A) Konverter (nicht gezeigt) ausgerüstet, und an die Elektrodenstreifen 22, 24 der Bauteile 18, 19 jedes Antriebes 16, 17 angeschlossen. Der DSP 25 über trägt ein erstes Steuersignal SG1, ein zweites Steuer signal SG2 und ein drittes Steuersignal SG3, wie in den Fig. 4a, 4b und 4c dargestellt ist auf den Antrieb 16 im Ansprechen auf einen Regler 26. Der DSP 25 über trägt ferner ein erstes Steuersignal SG1′, ein zweites Steuersignal SG2′ und ein drittes Steuersignal SG3′, wie in den Fig. 4a, 4b und 4c dargestellt ist, auf den Antrieb 17 im Ansprechen auf den Regler 26. Wie aus diesen Zeichnungen ersichtlich ist, sind die Signale SG1, SG2, SG3 und SG1′, SG2′, SG3′ Spannungssignale, die einen Phasenversatz voneinander von 2/3 haben. Folglich bilden die Signale SG1, SG2, SG3 und SG1′, SG2′, SG3′ ein dreiphasiges alternierendes Spannungs signal.

Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, sind die Elektroden streifen 22 und 24 in drei Elektrodengruppen bestehend aus ersten Elektroden 22a, 24a, zweite Elektroden 22b, 24b und dritte Elektroden 22c, 24c kategorisiert. Die Elektroden 22a, 22b, 22c und 24a, 24b, 24c jeder Gruppe sind sequentiell angeordnet. In beiden Antrieben 16, 17 ist die Anordnungsreihenfolge der Elektroden 22a, 22b, 22c, die in dem ersten Bauteil 18 vorgesehen ist, umge kehrt mit Bezug zu der Anordnungsreihenfolge der Elek troden 24a, 24b, 24c, die in dem zweiten Bauteil 19 vorgesehen sind.

Der DSP 25 erzeugt die ersten, zweiten und dritten Si gnale SG1, SG2, SG3 und SG1′, SG2′, SG3′ durch Verar beiten und D/A-Konvertieren der Digitalsignale, welche von dem Regler 26 ausgesendet werden. Diese Digitalsi gnale werden durch Verstärker 27, 28 verstärkt und an schließend an die Elektroden 22a, 22b, 22c und 24a, 24b, 24c angelegt.

Es ist bekannt, daß für den Fall, daß die ersten, zwei ten und dritten Signale SG1, SG2, SG3 und SG1′, SG2′, SG3′ an die Elektrodenstreifen 22, 24 der ersten und zweiten Bauteile 18, 19 in der vorstehend beschriebenen Weise angelegt werden, elektrische potential progressi ve Wellen W1, W2, welche eine vorbestimmte Wellenlänge aufweisen in den Bauteilen 18 bzw. 19 erzeugt werden. Da jedoch die Anordnungsreihenfolge der Elektroden 22a, 22b, 22c umgekehrt sind zu der Anordnungsreihenfolge der Elektroden 24a, 24b, 24c, sind die Richtung der Welle W1 an dem Bauteil 18 und die Richtung der Welle W2 an dem Bauteil 19 ebenfalls zueinander umgekehrt, wie durch die Pfeile in Fig. 3 dargestellt wird.

Die beiden progressiven Wellen W1, W2, welche voneinan der versetzte Phasen aufweisen, erzeugen eine Coulomb- Kraft zwischen den Elektrodenstreifen 22 des ersten Bauteils 18 und den Elektrodenstreifen 24 des zweiten Bauteils 19 aus einer statischen Elektrizität. Die Cou lomb-Kraft bewegt das zweite Bauteil 19 relativ zu dem ersten Bauteil 18 entlang der vorgesehenen Richtung der Elektrodenstreifen 22, 24 (in die rechtswärtige Rich tung gemäß Fig. 3). Für diesen Fall ist die Geschwin digkeit der progressiven Welle W1 des ersten Bauteils 18 und die Geschwindigkeit der progressiven Welle W2 des zweiten Bauteils 19 die gleiche, während deren Richtungen entgegengesetzt zueinander sind. Folglich ist die Geschwindigkeit Ua des zweiten Bauteils 19 dop pelt so schnell als die Geschwindigkeit der Wellen W1, W2.

Wenn das zweite Bauteil 19 relativ zu dem ersten Bau teil 18 entlang der vorgesehenen Richtung der Elektro denstreifen 22, 24 in dem stationären ersten Antrieb 16 bewegt wird, dann bewegt sich der bewegbare Antrieb 17 an dem Sattel 13 ebenfalls in die gleiche Richtung. Das zweite Bauteil 19 des bewegbaren zweiten Antriebs 17 wird in eine Richtung senkrecht zu der Bewegungsrich tung des Antriebs 17 bewegt. Dies ermöglicht dem Tisch 15 auf dem zweiten Bauteil 19 des zweiten Antriebs 17, sich frei in zwei senkrecht zueinander stehende Rich tungen zu bewegen. Die Zielpositionen sowie die Ge schwindigkeit des Tisches 15 werden in den Regler 26 durch eine Eingabeeinrichtung (nicht gezeigt) eingege ben. Der Regler bzw. die Steuereinheit 26 steuert den DSP 25, basierend auf der Eingabeinformation und ändert die Frequenz sowie die Wellenform der Signale SG1, SG2, SG3 und SG1′, SG2′, SG3′, welche an die Antriebe 16, 17 abgesendet werden.

Der Betrieb der mehrfachachsigen Antriebseinrichtung läßt sich wie folgt beschreiben. Die Signale SG1, SG2, SG3 und SG1′, SG2′, SG3′ werden an die Elektrodenstrei fen 22, 24 der Antriebe 16 bzw. 17 durch den DSP 25 im Ansprechen auf den Regler 26 angelegt. Dies erzeugt ei ne Coulomb-Kraft zwischen den Elektrodenstreifen 22 des ersten Bauteils 18 und den Elektrodenstreifen 24 des zweiten Bauteils 19. Die Coulomb-Kraft erzeugt eine An triebskraft an den zweiten Bauteilen entlang der vorge sehenen Richtung der Elektrodenstreifen 22, 24. Die in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen wirken der Antriebskraft ermöglicht dem Tisch, in zwei Rich tungen zu einer vorbestimmten Position bewegt zu wer den.

Während der Positionierung des Tisches 15 beschränkt der Rotationsverhinderungsmechanismus 20 die Bewegung des zweiten Bauteils 19 eines jeden Antriebs 16, 17 auf die Richtungen, welche senkrecht zueinander stehen. Dies hindert jedes zweite Bauteil 19 daran, sich rela tiv zu dem zugehörigen ersten Bauteil 18 zu drehen. Folglich wird eine Rotation des Tisches 15 in dessen Bewegungsebene verhindert.

Gemäß vorstehender Beschreibung wird das angetriebene Bauteil bzw. der Tisch 15 in der gleichen Ebene durch Anlegen von Antriebskräften in zwei unterschiedlichen Richtungen mittels der zwei Antriebe 16, 17 bewegt. Im Vergleich zu dem mehrfachachsigen Antriebseinrichtungen gemäß dem Stand der Technik mit Motoren und Kugelspin deln wird demnach der Aufbau vereinfacht. Dies ermög licht, daß die gesamte Einrichtung kompakter und leich ter wird.

Bei der mehrfachachsigen Antriebseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bewegen die Antriebe 16, 17 di rekt das angetriebene Bauteil bzw. den Tisch 15. Folg lich ist der Leistungsverlust gering im Vergleich zu den Antriebseinrichtungen gemäß dem Stand der Technik, welche die Rotation eines Motors in eine lineare An triebskraft durch die Kugelspindeln und Schraubenmut tern konvertieren. Folglich kann der Tisch 15 auf ein fache Weise und genau auf eine vorbestimmte Position bewegt werden.

Darüberhinaus sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Bauteile 18, 19 der Antriebe 16, 17 aus laminierten bzw. geschichteten Blättern 21, 23 ge fertigt, welche aus einem isolierenden Material beste hen. Dies ermöglicht den Antrieben 16, 17 eine große Antriebskraft trotz ihrer kompakten Baugröße und gerin gem Gewichtes zu erzeugen. Die Stärke der Antriebskraft kann desweiteren entsprechend ihres Zwecke s durch ein faches Verändern der Anzahl der laminierten Blätter 21, 23 eingestellt werden. Wenn darüberhinaus eine große Anzahl von Blättern 21, 23 geschichtet werden, um eine starke Antriebskraft zu erhalten, ist die Dicke der Blätter 21, 23 dünn, wodurch verhindert wird, daß die Antriebe 16, 17 groß und schwer werden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird im nachfolgenden mit Bezug auf die Fig. 5 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel unter scheiden sich der Antriebsverhinderungsmechanismus 20 und die Zusammenbauweise der Antriebe 16, 17 von dem ersten Ausführungsbeispiel. Das heißt, daß gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Rotationsverhinderungs mechanismus 20 aus lediglich einer Einheit besteht. Der Mechanismus 20 verhindert eine Rotation des zweiten Bauteils 19 in jedem Antrieb 16, 17. Dies wiederum ver hindert eine Rotation des angetriebenen Bauteils bzw. des Tisches 15. Im speziellen sind die ersten Bauteile 18 der beiden Antriebe 16, 17 in einer solchen Weise angeordnet, daß deren Elektrodenstreifen 22 sich gegen überliegen und sich in senkrecht zueinander verlaufen den Richtungen erstrecken. In diesem Zustand werden beide Enden der zwei ersten Bauteile 18 an einem fi xierten Bauteil oder Basisplatte 32 mittels eines Befe stigungsblocks 31 befestigt. Die zweiten Bauteile 19 der zwei Antriebe 16 und 17 sind gegenüberliegend zu einander in einer solchen Weise angeschlossen, daß sie sich in senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen erstrecken. Das angetriebene Bauteil bzw. der Tisch 15 ist auf der obersten Fläche des verbundenen Bauteils 19 befestigt.

Eine Antriebskraft in die Anordnungsrichtung der Elek trodenstreifen 22, 24 wird an die bewegbaren zweiten Bauteile 19 mit Bezug zu den stationären ersten Bautei len 18 angelegt. Jedoch werden keine Antriebskräfte in die Richtungen senkrecht zu den Elektrodenstreifen 22, 24, d. h. in die Erstreckungsrichtung der Streifen 22, 24 angelegt. Um den zweiten Bauteilen 19 zu ermögli chen, sich mit Bezug zu den ersten Bauteilen 18 nicht nur in die Anordnungsrichtung der Elektrodenstreifen 22, 24, sondern auch in deren Erstreckungsrichtungen zu bewegen, bis die Länge jedes Streifens 22, 24 auf einen Wert größer als die Breite des ersten Bauteils 18 fest gelegt. Wenn folglich eine Antriebskraft auf eines der zweiten Bauteile 19 angelegt wird, wobei die zwei be wegbaren zweiten Bauteile 19 in einer solchen Weise miteinander verbunden sind, daß deren Elektrodenstrei fen 24 senkrecht zueinander sind, kann eine Überlage rung, bzw. Interferenz bei der Bewegung des anderen zweiten Bauteils 19 in die Richtung der angelegten Kraft verhindert werden. Folglich ist der an dem zwei ten Bauteil 19 befestigte Tisch 15 in zwei unterschied liche Richtungen bewegbar.

Der Rotationsverhinderungsmechanismus 20 hat eine Ab stützplatte 33, die auf der Basisplatte 32 befestigt ist. Ein Paar von ersten Schienen 34, welche sich ent lang der Anordnungsrichtung der Elektrodenstreifen 22, 24 des ersten Antriebs 16 erstrecken, ist auf der obe ren Fläche der Abstützplatte 33 vorgesehen. Eine erste Beschränkungsplatte 35 ist bewegbar durch die ersten Schienen 43 abgestützt. Ein Paar von zweiten Schienen 36, die sich entlang der Anordnungsrichtung der Elek trodenstreifen 22, 24 des zweiten Antriebs 17 er streckt, ist an der oberen Fläche der ersten Begren zungsplatte 35 vorgesehen. Eine zweite Begrenzungsplat te 37 wird bewegbar durch die zweiten Schienen 36 abge stützt. Die zweiten Bauteile 19 jedes Antriebs 16, 17 sind an der oberen Fläche der zweiten Beschränkungs platte 37 befestigt.

Es besteht die Möglichkeit, daß die stationären ersten Bauteile 18 relativ zu den ersten bewegbaren Bauteilen 18 rotieren, wobei folglich eine Drehung des Tisches 15 verursacht wird, wenn die Bewegungsrichtung der zwei zweiten Bauteile 19 nicht mit Bezug zu den ersten Bau teilen 18 begrenzt wird. Bei der Antriebseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird jedoch die Bewegung jedes bewegbaren zweiten Bauteiles 19 durch die zwei Begrenzungsplatten 35, 37 des Mechanismus 20 beschränkt. Dies sichert die Verhinderung einer Rotati on des Tisches 15. Darüberhinaus werden die gleichen vorteilhaften Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels auch in diesem Ausführungsbeispiel erweicht.

Ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird im nachfolgenden mit Bezug auf die Fig. 6a, b, c und d beschrieben. Bei diesem Ausführungs beispiel unterscheidet sich die Struktur des zweiten Bauteils 19 jedes Antriebs 16, 17 von jener des ersten Ausführungsbeispiels. Das heißt, daß die zweiten Bau teile 19 Blätter bestehend aus einem isolierenden Mate rial aufweisen, wobei Widerstandsschichten 42 auf der Oberfläche eines jeden Blatts 41 ausgeformt sind. Die Fig. 6a, b, c und d zeigen lediglich einen einzelnen Satz von angrenzenden ersten und zweiten Bauteilen 19. Wie in den Zeichnungen gemäß der Fig. 6 dargestellt wird, hat das stationäre erste Bauteil 18 eine Mehrzahl von Elektrodenstreifen 22 in jeden Blatt 21 mit einer vorbestimmten Spurbreite, welche wie in dem ersten Aus führungsbeispiel zwischen jedem der Streifen 22 ausge bildet ist.

Bei den Antrieben 16, 17 des dritten Ausführungsbei spiels wird eine Spannung mit einem Wert von +V, 0, -V (v) jeweils an die ersten, zweiten und dritten Elektro den 22a, 22b, 22c eines jeden ersten Bauteils 18 gemäß der Fig. 6a angelegt. Dies erzeugt und induziert eine elektrische Ladung 43, deren Polarität entgegengesetzt zu der elektrischen Ladung der zugehörigen Elektrode 22 an der Stelle ist, welcher diagrammartig durch die strichpunktierten Linien in Fig. 4b dargestellt wird.

Das elektrische Potential jeder Elektrode 22 ändert sich plötzlich, wenn der Zustand der Spannung, die an die Elektrodenstreifen 22 des ersten Bauteils 20 ange legt ist, wie in Fig. 6c dargestellt ist, verändert wird. Der hohe Widerstandswert der Widerstandsschicht 42 verhindert jedoch, daß die induzierte elektrische Ladung 43 des zweiten Bauteils 43 unmittelbar verscho ben wird. Dies erzeugt eine Repulsionskraft zwischen den elektrischen Ladungen gleicher Polarität in beiden Bauteilen 18, 19 und verursacht unmittelbar eine Flota tion des zweiten Bauteils 19. Die induzierte elektri sche Ladung 43 des zweiten Bauteils 19 wird durch die elektrischen Ladungen mit unterschiedlichen Polaritäten auf den benachbarten Elektroden 22 angezogen.

Folglich wird gemäß Fig. 6d das zweite Bauteil 19 über eine Distanz verschoben, die gleich einer einzelnen Spurbreite der Elektrodenstreifen 22 ist und wird auf dem ersten Bauteil 18 positioniert. Das Wiederholen der Schritte gemäß der Fig. 6a bis d verursacht ein Be wegen des zweiten Bauteils 19 entlang der Oberfläche des ersten Bauteils 18 in die Anordnungsrichtung der Elektrodenstreifen 22. Durch Regeln der an die ersten Bauteile 18 der Antriebe 16, 17 angelegten Spannung wird durch zwei senkrecht zueinander ausgerichteter An triebskräfte, die an den Tisch 15 angelegt werden, er möglicht, daß der Tisch 16 in der gleichen Ebene bewegt werden kann. Aus diesem Grunde können die vorteilhaften Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels auch in die sem Ausführungsbeispiel erzielt werden.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel werden bewegbare zweite Bauteile 19 nicht mit Elektrodenstreifen verse hen. Folglich wird die Spannung lediglich an das erste Bauteil 18 angelegt. Da es für das zweite Bauteil 19 nicht erforderlich ist, eine Spannung anzulegen, wird die Struktur einer Einrichtung für das Steuern bzw. Re geln der Antriebe 16, 17 vereinfacht.

Weitere Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Er findung werden im nachfolgenden mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 beschrieben. Die Antriebseinrichtung gemäß der Fig. 7 verwendet drei sich überlappender Antriebe 46, 47, 48 anstelle der zwei Antriebe, welche in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wer den. Diese Antriebe 46, 47, 48 ermöglichen das Anlegen von Antriebskräften in drei Richtungen. Die drei Rich tungen kreuzen sich einander auf der gleichen Ebene un ter einem Winkel, welcher ungefähr 60° beträgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 unterscheiden sich die zwei überlappenden Antriebe 16, 17 von jenen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels darin, daß deren zweite Bauteile 19 in Richtungen bewegt werden, welche nicht senkrecht zueinander stehen. Folglich le gen die Antriebe 16, 17 deren Antriebskräfte an den Tisch 15 in zwei unterschiedliche Richtungen an, welche sich unter einem vorbestimmten Winkel einander über kreuzen. In diesem Fall werden die gleichen vorteilhaf ten Wirkungen wie bei den ersten und zweiten Ausfüh rungsbeispielen erzielt.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß ein Fachmann die vorliegende Erfindung in vielerlei anderen speziellen Formen ausführen kann, ohne von dem Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte darauf hingewiesen werden, daß die vorliegende Erfindung auch gemäß der nachfolgenden Beschreibung ausgeführt werden kann.

1. Vier mehr oder elektrostatische Antriebe können verwendet werden. In diesem Fall beaufschlagen die An triebe das angetriebene Bauteil mit Antriebskräften in mehr als vier Richtungen in der gleichen Ebene.
2. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 können die elektrostatischen Antriebe 16, 17 mit dem zweiten Bauteil 19 ausgebildet werden, der die Wi derstandsschichten 42 hat, sich stationär in dem ersten Bauteil 18 befindet, die Elektrodenstreifen 42 hat und bewegbar ist.
3. Die Ausführungsbeispiele gemäß der Fig. 7 und 8 können mit dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 kombiniert werden.
4. Bei jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele kann ein Spannungssignal mit einer rechteckigen Wellen form anstelle des dreiphasigen alternierenden Span nungssignal verwendet werden.

Aus diesem Grunde sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen illustrativ und nicht restriktiv zu betrachten, wobei die Erfindung nicht auf die Details gemäß vorstehender Beschreibung beschränkt werden soll, sondern innerhalb des Umfangs der anliegenden Ansprüche modifiziert werden kann.

Die Erfindung betrifft eine mehrachsige Antriebsein richtung mit einer Anzahl von elektrostatischen Antrie ben für das Anlegen von Antriebskräften an ein ange triebenes Bauteil in eine Mehrzahl von unterschiedli chen Richtungen innerhalb einer Ebene. Jeder elektro statische Antrieb der Antriebseinrichtung umfaßt ein erstes Bauteil, welches eine Mehrzahl von ersten Elek trodenstreifen aufweist, die in einer einzigen Richtung mit einer vorbestimmten Spurbreite angeordnet sind und ein zweites Bauteil, das eine Mehrzahl von zweiten Elektrodenstreifen hat, die in der gleichen Richtung wie die ersten Elektrodenstreifen mit der gleichen Spurbreite angeordnet sind. Die Bauteile sind gegen überliegend zueinander angeordnet, so daß eines der Bauteile sich entlang der einzigen Richtung im Anspre chen auf eine Coulomb-Kraft bewegt, die zwischen den Elektrodenstreifen dann erzeugt wird, wenn eine Span nung an die Elektrodenstreifen angelegt wird.

Claims

1. Mehrachsige Antriebseinrichtung mit einer An zahl von elektrostatischen Antrieben für das Anlegen von Antriebskräften an ein angetriebenes Bauteil in ei ne Mehrzahl von unterschiedlichen coplanaren Richtun gen, wobei jeder elektrostatische Antrieb der An triebseinrichtung gekennzeichnet ist durch
ein erstes Bauteil mit einer Anzahl von ersten Elek trodenstreifen, die in einer einzigen Richtung mit ei ner vorbestimmten Spurbreite angeordnet sind und
ein zweites Bauteil mit einer Mehrzahl von zweiten Elektrodenstreifen, die mit der vorbestimmten Spurbrei te in der gleichen Richtung angeordnet sind wie die er sten Elektrodenstreifen, wobei die ersten und zweiten Bauteile gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, so daß eines der ersten und zweiten Bauteile entlang der einzelnen Richtung im Ansprechen auf eine Coulomb- Kraft bewegbar ist, die zwischen den ersten und zweiten Elektrodenstreifen erzeugt wird, wenn eine Spannung an die ersten und zweiten Elektrodenstreifen angelegt wird.

2. Mehrachsige Antriebseinrichtung mit einer Mehrzahl von elektrostatischen Antrieben für das Anle gen von Antriebskräften in einer Mehrzahl von unter schiedlichen Richtungen innerhalb einer einzelnen Ebene an ein angetriebenes Bauteil, wobei jeder elektrostati sche Antrieb der Antriebseinrichtung gekennzeichnet ist durch
ein erstes Bauteil mit einer Mehrzahl von ersten Elektrodenstreifen, die in einer einzelnen Richtung mit einer vorbestimmten Spurbreite angeordnet sind und
ein zweites Bauteil mit einer Widerstandsschicht, wo bei die ersten und zweiten Bauteile gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, so daß eines der ersten und zweiten Bauteile sich entlang der einzelnen Richtung im Ansprechen auf eine Coulomb-Kraft bewegt, die zwischen den ersten Elektrodenstreifen und der Widerstands schicht erzeugt wird, wenn eine Spannung an die ersten Elektrodenstreifen angelegt wird.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Mechanismus für das Verhindern, daß sich das angetriebene Bauteil um dessen eigene Achse dreht.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von elektrostatischen Antrieben gesta pelt bzw. geschichtet sind.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, gekenn zeichnet durch
ein Befestigungsbauteil für das Befestigen eines sta tionären Bauteils der ersten und zweiten Bauteile ei nes untersten der elektrostatischen Antriebe, wobei das andere der ersten und zweiten Bauteile des untersten elektrostatischen Antriebs bewegbar ist, wobei
der Rest der elektrostatischen Antriebe auf den be wegbaren Bauteil der ersten und zweiten Bauteile des untersten elektrostatischen Antriebs abgestützt ist und wobei
das angetriebene Bauteile auf dem bewegbaren Bauteil der ersten und zweiten Bauteile des obersten des Rests der elektrostatischen Antriebe montiert ist.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, gekenn zeichnet durch
ein Befestigungsbauteil für das Fixieren eines der ersten und zweiten Bauteile auf jedem elektrostatischen Antrieb und wobei
das andere der ersten und zweiten Bauteile eines je den elektrostatischen Antriebs an dem angetriebenen Bauteil befestigt ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von elektrostatischen Antrieben zwei elek trostatische Antriebe haben, welche die Antriebskräfte in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen an das angetriebene Bauteil anlegen.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von elektrostatischen Antrieben drei elek trostatische Antriebe haben, welche die Antriebskräfte in drei sich überkreuzende Richtungen an das angetrie bene Bauteil anlegen.

9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten und zweiten Bauteile eine Mehrzahl von geschichteten Blättern oder Tafeln hat, die aus ei nem isolierenden Material bestehen, wobei jedes Blatt eine Mehrzahl von eingebauten Elektrodenstreifen hat.

10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil eine Mehrzahl von geschichteten Blät tern hat, welche aus einem isolierenden Material beste hen, wobei jedes Blatt eine Mehrzahl von eingebauten Elektrodenstreifen hat, und wobei das zweite Bauteil in einer Blattform ausgebildet ist und die Widerstands schicht aufweist, wobei jedes Blatt des ersten Bauteils und jedes Blatt des zweiten Bauteil ineinander ver schachtelt sind.

11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, gekenn zeichnet durch
ein Befestigungsbauteil für das Befestigen eines von dem ersten und zweiten Bauteil eines jeden der elektro statischen Antriebe und wobei
das andere der ersten und zweiten Bauteile eines je den elektrostatischen Antriebs mit dem angetriebenen Bauteil verbunden ist.