專利名稱：高速線性運動機構的制作方法
技術領域：
本發明整體涉及用于機床系統的運動機構，和結合這種機構的機床系統。
背景技術：
已知用于表面的機械加工的機床系統。尤其是，相對于表面移動鉆石切 割工具以切割和機械加工該表面的機床系統是已知的。在這些系統中，對切割工具或將機械加工的表面或者它們二者進行運動。 發明內容根據本發明的一項實施例，提供一種運動機構。該運動機構包括構造用于支承有效載荷的有效載荷支承部分；接地部分；在第一接觸點連接到有效載荷支撐部分上并在第二接觸點連接到接地部分上的第一側部分；在第三 接觸點連接到有效載荷支撐部分并在第四接觸點連接到接地部分上的第二側部分；第一轉換器，它設置成在受致動時在第一線性方向上對第一側部分 提供力，從而該第一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在第一接觸 點處對有效載荷支撐部分提供力；及第二轉換器，它設置成在受致動時在第 三線性方向上對第二側部分提供力，從而該第二側部分在基本正交于第三方 向的第四方向上在第三接觸點處對有效載荷支撐部分提供力。根據本發明的另一實施例，提供一種運動機構。該運動機構包括構造 成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分；接地部分；在第一接觸點處連接到有 效載荷支撐部分上并在第二接觸點處連接到接地部分上的第一側部分；在第 三接觸點處連接到有效載荷支撐部分并在第四接觸點處連接到接地部分上 的第二側部分；及第一轉換器，它設置成在受致動時在第一線性方向上對第 一側部分提供力，從而該第一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在 第一接觸點處對有效載荷支撐部分提供力。根據本發明的另一實施例，提供一種運動機構。該運動機構包括構造成 支撐有效載荷的有效載荷支撐部分；接地部分；在第一接觸點處連接到有效 載荷支撐部分上并在第二接觸點處連接到接地部分上的第一側部分；在第三 接觸點處連接到有效載荷支撐部分上并在第四接觸點處連接到接地部分上 的第二側部分；第一轉換器，它設置成在受致動時在第一方向上對第一側部 分提供力，從而第一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在第一接觸 點處對有效載荷提供力；及彈簧，它設置成在第三方向上對第二側部分提供 偏壓力，從而第二側部分在基本正交于第三方向的第四方向上在第三4妄觸點處對有效載荷提供力。根據本發明的另一實施例，提供一種運動控制系統。該運動控制系統包括構造成支撐工件的工件支架；運動機構，包括構造成支撐有效載荷的 有效載荷支撐部分；接地部分；在第一接觸點處連接到有效載荷支撐部分上 并在第二接觸點處連接到接地部分上的第 一側部分；在第三接觸點處連接到 有效載荷支撐部分上并在第四接觸點處連接到接地部分上的第二側部分；第 一轉換器，它設置成在受致動時在第一線性方向上對第一側部分提供力，從 而第一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在第一接觸點處對有效 載荷支撐部分提供力；及第二轉換器，它設置成在受致動時在第三線性方向 上對第二側部分提供力，從而第二側部分在基本正交于第三方向的第四方向 上在第三接觸點處對有效載荷支撐部分提供力；及控制器單元，它構造成控 制轉換器，以控制切割工具的運動，以切割工件。根據本發明的另一實施例，提供一種運動機構。該運動機構包括基座 部分；彎曲部分，包括構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分；第一數 個伸長部分，它基本在第一方向上延伸并接觸有效載荷支撐部分；及其中該 彎曲部分接觸該基座部分；及轉換器，它設置成在受致動時在第二方向上對 有效載荷支撐部分提供力，該第二方向基本正交于第一方向。根據本發明的另一實施例，提供一種運動控制系統。該運動控制系統包 括構造成支撐工件的工件支架；運動機構，包括基座部分；彎曲部分， 包括構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分；第一數個伸長部分，它基 本在第一方向上延伸，并接觸有效載荷支撐部分，其中該彎曲部分接觸基座 部分；及轉換器，它設置成在受致動時在第二方向上對有效載荷支撐部分提 供力，該第二方向基本正交于第一方向；及控制器單元，它構造成控制轉換 器，以控制切割工具的運動，以切割工件。


圖1是本發明的優選實施例所述運動機構的俯視圖。 圖2是圖1的運動機構的透視圖。圖3是本發明的另一優選實施例所述運動機構的俯視圖。圖4是本發明的實施例所述機床系統的示意圖。 圖5是本發明的另一優選實施例所述運動機構的示意圖。 圖6是如圖5中所述的運動機構的示意圖，其中轉換器在彎曲部分上提 供力。圖7是本發明的又一優選實施例所述運動機構的示意圖。
具體實施方式
現在將詳細參照本發明的優選實施例。在可能的地方，相同的附圖標記 將在整個附圖中用于表示相同或類似部分。在本發明的優選實施例中，提供簡單的四桿運動機構，限制有效載荷的 運動。優選地，該機構的相對桿都具有相等長度，從而所得到的運動對于小 的移動是平行的。與有效載荷相鄰的桿可以機械效益可施加在轉換器和有效 載荷之間的方式連接到運動轉換器上。在一項實施例中，可以使用兩個轉換 器，并且可以以相對的極性受到驅動。或者，該機構可以包括單個轉換器， 該轉換器帶有起相對力作用的彈簧。該一個或多個轉換器提供的線性運動有利地允許運動機構形成尺寸緊 湊。反過來，緊湊的尺寸使得運動機構能夠以相對的高帶寬工作。圖1和2 說明了本發明的優選實施例所述運動機構10。該運動機構10包括有效載荷 支撐部分12、第一側部分14、第二側部分16和4妄地部分18。該運動坤幾構 10在圖1的紙平面(x-y平面)中對有效載荷支撐部分12提供運動，并尤 其對有效載荷支撐部分12提供水平運動(沿著x軸)。在本實施例中，四桿 機構的桿包括第一和第二側部分14和16,和接地部分18,及有效載荷支撐 部分12。該有效載荷支撐部分12構造成支撐有效載荷20,例如切割工具或激光 頭。如果有效載荷20是切割工具，則該切割工具可以是例如鉆石切割工具。 如果有效載荷20是激光頭，則該激光頭可以包括光纖的末端和相對應光學
器件，其中例如光纖的相對末端光學連接到激光器上。
第一側部分14在第一接觸點30處連接到有效載荷12上，并在第二接 觸點32處連接到接地部分18上。第二側部分16在第三接觸點34處連接到 有效載荷12上，并在第四接觸點36處連接到接地部分18上。
該運動機構10還包括第一轉換器40和第二轉換器42,以對有效載荷支 撐部分12從而對有效載荷20提供運動。該第一轉換器40設置成在受致動 時在第一線性方向上對第一側部分14提供力，從而第一側部分14在基本正 交于第一方向的第二方向上在第一接觸點30處對有效載荷支撐部分12提供 力。例如，在圖1和2所示的構造中，如果第一線性方向是+ y方向，則第 二方向是+ x方向。相反，如果第一線性方向是-y方向，則第二方向是-x 方向。
類似地，第二轉換器42設置成在受致動時在第三線性方向上對第二側 部分16提供力，從而第二側部分16在基本正交于第三方向的第四方向上在 第三接觸點34處對有效載荷支撐部分12提供力。例如，在圖1和2所示的 構造中，如果第三線性方向為+y方向，則第四方向為-x方向。相反，如果 第三線性方向為-y方向，則第四方向為+x方向。
在本實施例中，轉換器40和42設置成"推-拉"構造，即如果第一線 性方向和第三線性方向彼此相對，則第二方向基本與第四方向相同。例如， 如果第一線性方向為+y方向并且第三線性方向為-y方向，則第二方向和 第四方向都為+x方向。于是，在此情況下，第一轉換器40使得第一側部分 14 "推，，在有效載荷支撐部分12上，而第二轉換器42使得第二側部分16 "拉"在有效載荷支撐部分12上。轉換器40和42以相對極性受驅動，即 一個轉換器受到驅動膨脹，而另一個收縮，以在相同方向上對有效載荷支撐 部分12提供運動。
接觸部分30、 32、 34和36最好包括剛性或半剛性材料，以傳遞轉換器 產生的力。接觸部分30、 32、 34和36在運動平面(圖l中的x-y平面)中 也優選為4交窄，例如它們可以在運動平面中具有例如O.lmm x O.lmm和3mm x3mm之間的橫截面。較窄的接觸部分允許接觸部分充分彎曲。例如，當 轉換器40在+ y或-y方向上提供力時，接地部分18和第一側部分14之間 的接觸部分32應當能夠彎曲，以允許第一側部分14繞著接觸部分32轉動。 同樣，當轉換器42在+ y或-y方向上提供力時，接地部分18和第二側部 分16之間的接觸部分36應當能夠彎曲，以允許第二側部分16繞著4姿觸部 分36轉動。在本實施例中，第一和第二側部分14和16為基本L形，帶有指向彼此 的L底部。本發明并不局限于具有特殊形狀的第一和第二側部分，并且可以 加工成除了基本L形之外的形狀。接觸點30、 32、 34和36、有效載荷支撐部分12、第一和第二側部分14 和16及接地部分18都可以用同一批材料制成。以這種方式，接觸部分30、 32、 34和36、有效載荷支撐部分12、第一和第二側部分14和16及接地部 分18都可以是整體成形的。例如，接觸點30、 32、 34和36、有效載荷支撐 部分12、第一和第二側部分14和16及4妄地部分18都可以用鈦合金、鋁合 金或鋼塊制成。該塊可以用放電加工(EDM)線或者普通研磨機械加工，例 如以整體方式形成接觸點30、 32、 34和36、有效載荷支撐部分12、第一和 第二側部分14和16及接地部分18。接地部分18可以包括接地塊，并且該接地塊可以包括其上的一個或多 個噴嘴50，以朝有效載荷支撐部分12提供噴灑。例如，如果有效載荷20 是切割工具，則噴嘴50可以提供空氣或其他氣體噴灑，以將切割工具切入 工件中時形成的碎片或其他碎屑吹走。轉換器40和42可以是例如壓電轉換器。例如，該轉換器可以用壓電結 晶堆制成，并且可以包括例如PZT材料。運動機構10還可以包括定位探針60，以探測有效載荷支撐部分12的位 置。當控制運動機構10以定位有效載荷支撐部分12及其有效載荷20時， 該定位探針60提供反饋。該定位探針60可以是例如電容表、激光測距儀或 干涉^義中的至少一個。該運動機構10還可以包括約束層70,它作用于對有效載荷支撐部分12 從而對有效載荷的運動提供粘性阻尼。該阻尼減小了有效載荷20相對于有 效載荷20受到驅動時有效載荷20的命令位置的實際位置中的超程和振蕩效 應。約束層70可以定位在接地部分18和有效載荷支撐部分12之間。該約 束層可以包括例如聚丙烯之類的粘性材料。轉換器40和42提供的線性運動允許運動機構形成得尺寸緊湊，于是可 以以較高帶寬操作。有效載荷支撐部分12的運動的響應頻率可以大于大約 例如4kHz。
圖3說明了本發明的另一優選實施例。在圖3中說明的實施例中，其中一個轉換器用彈簧80代替，但是其它都相同。同樣的附圖標記表示圖1、 2 和3中相同的部件。彈簧80在第一方向上對第一側部分14提供偏壓和恢復 力，從而第一側部分14在第二接觸點32處對有效載荷支撐部分12提供力。 彈簧80可以是松散材料，它提供抗扭剛度，以起到彈簧的作用。圖5說明了本發明的另 一優選實施例，其中運動控制系統屬于彎曲設計。 運動機構510包括基座部分512、彎曲部分514和轉換器516。運動機構510 在圖5的紙平面(x-y平面)中對作為彎曲部分514的一部分的有效載荷支 撐部分518提供運動，并對有效載荷支撐部分518特別提供水平運動(沿著 x軸)。如果任意或所有接觸點30、 32、 34和36形成使得它們的組合抗扭剛 度起到彈簧的作用，則可以不使用彈簧80。以這種方式，彈簧可以在運動機 構的松散材料中形成。轉換器516可以是例如壓電轉換器。例如，該轉換器516可以用壓電結 晶堆形成，并可以包括例如PZT材料。以與圖1和2中所示實施例類似的方式，在本實施例中，有效載荷支撐 部分518構造成支撐有效載荷520，例如切割工具或激光頭。如果有效載荷 520是切割工具，則該切割工具可以是例如鉆石切割工具。如果有效載荷520 是激光頭，則該激光頭可以包括光纖的末端和相對應光學元件，其中光纖的 相對末端光學聯接到例如激光器上。彎曲部分514包括第一數個伸長部分530。第一數個伸長部分530的每 一個的一個末端都接觸有效載荷支撐部分518。第一數個伸長部分530中的 每一個都基本在第一方向上延伸，例如在如圖5中所示的y方向。彎曲部分514還可以包括第二數個伸長部分534和桿部分536。第二數 個伸長部分534基本在與第 一數個伸長部分530相同的方向上延伸，例如它 們都基本在圖5中所示的y方向上延伸。桿部分536中的每一個都起到使第一數個伸長部分530的相應伸長部分 與第二數個伸長部分534的相應伸長部分連接的作用。例如，如圖5中所示， 第一數個伸長部分530中在頂部的兩個經桿部分536的頂部的一個連4妻到頂 部處第二數個伸長部分534中的兩個上，并且底部處第一數個伸長部分530 中的相對應的兩個經桿部分536中底部的一個連接到底部處第二數個伸長部 分534中的兩個上。
第二數個伸長部分534的伸長部分的每個都具有第一末端和與第一末端 相對的相對末端。該第一末端在相應接觸點處4妄觸基座部分512，而相對末 端接觸其中 一個桿部分536。第一凄t個伸長部分530的每個伸長末端都具有接觸相應桿部分536的一 個末端，和接觸有效載荷支撐部分518的相對末端。轉換器516在基本正交于第一方向(基本上為伸長支撐部分的方向)的 第二方向上將力施加到有效載荷支撐部分518上，例如在圖5中所示的x方 向上。沿基本正交于伸長部分530的方向施加力允許伸長部分530在與桿部 分536和有效載荷支撐部分518接觸的相應點處彎曲，并允許伸長部分534 在與桿部分536和基座部分512接觸的相應點處彎曲。在圖6中說明了伸長部分530和534在相應接觸點處的彎曲。圖5說明 了轉換器516未在彎曲部分514上施加力的情況下的運動機構510，而圖6 說明了轉換器516正在彎曲部分514上向右或者在+x方向上施加力的情況 下的運動才幾構510。如圖6中所看出的那樣，伸長部分530和534在4妻觸點 處彎曲。圖5對應于有效載荷520的最小移動狀態，而圖6對應于有效載荷 520在+ x方向上的最大移動狀態。返回圖5，運動機構510可以包括預加載螺4丁 540,它起到對轉換器516 提共擠壓力的作用。轉換器516在一端處對有效載荷支撐部分518提供力， 而轉換器516的相對端接觸預加載螺釘。在轉換器516包括壓電堆的情況下， 來自預加載螺釘的擠壓力幫助防止壓電堆在沒有電壓施加到該堆上時分開。預加載螺釘540可調節成提供期望的擠壓。盡管較大的擠壓幫助防止堆 分開，但是也減小了可以提供給有效載荷520的最大移動。優選地，彎曲部分514的硬度與轉換器516的硬度相適應。相適應的硬 度用于在由轉換器516驅動的有效載荷520的運動中良好的重復性，并提供 較高的帶寬性能。通過調節來自于加載螺釘540的擠壓力，可以調節轉換器 516的力的范圍。彎曲部分514的硬度可以在例如轉換器516的硬度的1/ 10至4倍之間，或者在轉換器516的硬度的1 / 10至2倍之間。優選地，該 彎曲部分514的硬度基本與轉換器516的硬度相同?；糠?12和彎曲部分514可以用相同材料制成。以這種方式，基座 部分512和彎曲部分514可以形成整體。例如，基座部分520和彎曲部分514 可以用鈦合金、鋁合金或鋼塊形成。該塊可以機械加工成以整體方式形成基
座部分512和彎曲部分514。基座部分512可以包括接地塊，并且該接地塊可以包括其上的一個或多 個噴嘴550，以提供朝有效載荷支撐部分518的噴灑。例如，如果有效載荷 520是切割工具，則噴嘴550可以提供空氣或其他氣體的噴灑，以吹走切割 工具切割入工件中時形成的碎片或其他碎屑。運動機構10還可以包括定位探針560，以纟笨測有效載荷支撐部分518 的位置。當控制運動機構510定位有效載荷支撐部分518及其有效載荷520 時，該位置探針560提供反饋。該位置探針560可以是例如電容表、激光測 距4義或千涉4義中的至少 一個。該運動機構510還可以包括約束層570,它作用于對有效載荷支撐部分 512從而對有效載荷的運動提供粘性阻尼。該阻尼減小了有效載荷520相對 于有效載荷520受到驅動時有效載荷520的命令位置的實際位置中的超程和 振蕩效應。約束層570可以定位成填充接地部分518、伸長部分530和534 以及基部部分512之間的區域。該約束層570可以包括例如聚丙烯之類的粘 性材料。圖7說明了類似于圖5中所示的實施例。然而，在圖7的實施例中，每 個伸長部分530和534的厚度都具有比其末端部分更硬的中間部分580。這 可以例如通過使中間部分580比末端部分更厚，或者使得中間部分用具有比 末端部分的材料更大硬度的材料制成來實現。在本實施例中，彎曲部分514 的轉動剛度增大。圖4說明了本發明的實施例所述的車床系統100，它具有運動才幾構110， 該運動機構可以是帶有作為如上述圖1 - 3中所述有效載荷20的切割工具的 運動機構10，或者是帶有作為如上述圖5 - 7中所述有效載荷520的切割工 具的運動機構510。該車床系統IOO提供用于設置在如轉鼓之類的工件支架 112上的工件(未示出)的機械加工。該車床系統包括控制器單元114，它 控制轉換器40和42 (或者在運動機構10的圖3 (參見圖1 _ 3 )的實施例中 僅僅是40,或者在圖5-7的實施例中4義僅是516),并4妻受來自運動才幾構10 或510的位置探針60或560的反饋。輸入/輸出數據處理器102提供給數 字信號處理(DSP)單元104切割命令，該數字信號處理單元將信號供給數 模轉換裝置106。電壓放大器108接收來自DA轉換器106的信號，并驅動 運動機構10或510的轉換器，以指揮切割工具有效載荷20的運動(參見圖 1 - 3或5 - 7 )。位置探針60 (參見圖1 - 3 )或560 (參見圖5 - 7 )探測有 效載荷的位置，并將表示位置的信號提供給傳感器放大器118。放大器118 將該信號放大。放大的信號傳給模數(A/D)轉換器120。車床編碼器116 確定工件在工件支架112上的位置，并將反饋信號提供給A/D轉換器120。 該A/D轉換器120于是將表示切割工具的位置和工件在工件支架112上的 位置的反饋信號作為輸出信號提供給數字信號處理單元104。該DSP單元 104將處理的信號提供給輸入/輸出處理器102。有效載荷20可如期望的那 樣受到驅動。車床系統可以提供除了運動機構IIO之外的運動。當機械加工 時，可以工件的表面的標稱平面中在由切割方向限定的方向中提供輔助運 動。也可以提供在由進料方向限定的方向上進出工件的表面的標稱平面的輔 助運動。運動才幾構IIO可以用于在切割方向上，在正交于切割方向的表面的 平面中在進料方向上，或者其組合方向上提供運動。盡管已經詳細地參照其具體實施里描述了本發明，但是本領域技術人員 將清楚的是，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以在其中進行各種 改變和修改。于是，本發明的精神和范圍不應當由上述示例性實施例中的任 意一個限定，而是應當只根據下述權利要求及其等效物限定。
權利要求
1. 一種運動機構，包括構造用于支承有效載荷的有效載荷支承部分； 接地部分；在第一接觸點連接到有效載荷支撐部分上并在第二接觸點連接到接地 部分上的第一側部分；在第三接觸點連接到有效載荷支撐部分并在第四接觸點連接到接地部 分上的第二側部分；第一轉換器，它設置成在受驅動時在第一線性方向上對第一側部分提供 力，從而該第 一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在第 一接觸點處 對有效載荷支撐部分提供力；及第二轉換器，它設置成在受驅動時在第三線性方向上對第二側部分提供 力，從而該第二側部分在基本正交于第三方向的第四方向上在第三接觸點處 對有效載荷支撐部分提供力。
2. 如權利要求1所述的運動機構，其中當第一方向和第三方向彼此相反， 并且第二方向基本與第四方向相同。
3. 如權利要求1所述的運動機構，其中接觸點包括剛性或半剛性材料。
4. 如權利要求1所述的運動機構，其中接觸點包括剛性或半剛性材料， 并且有效載荷支撐部分、第一和第二側部分和接地部分整體形成。
5. 如權利要求1所述的運動機構，其中接觸點、有效載荷支撐部分、第 一和第二側部分和接地部分都屬于相同材料。
6. 如權利要求5所述的運動機構，其中接觸點、有效載荷支撐部分、第 一和第二側部分和接地部分包括鈦合金、鋁合金或鋼中的至少一種。
7. 如權利要求1所述的運動機構，其中當第一轉換器受驅動并在第一方 向上對第一側部分提供力時，第一側部分繞著第二接觸點轉動，并且當第二 轉換器受致動并在第三方向上對第二側部分提供力時，該第二側部分繞著第 四才妄觸點轉動。
8. 如權利要求7所述的運動機構，其中第一和第二側部分基本為L形。
9. 如權利要求1所述的運動機構，其中該接地部分包括接地塊，并且該 機構還包括 至少一個噴嘴，它設置在該接地塊上，以朝有效載荷支撐部分提供噴灑。
10. 如權利要求1所述的運動機構，還包括設置成探測有效載荷支撐部分的位置的位置探針。
11. 如權利要求IO所述的運動機構，其中該位置探針為電容表、激光測 距儀或干涉儀中的至少一個。
12. 如權利要求1所述的運動機構，還包括連接到有效載荷支撐部分上的有效載荷，其中該有效載荷包括切割工具 或激光頭中的至少一個。
13. 如權利要求12所述的運動機構，其中有效載荷包括鉆石切割工具。
14. 如權利要求1的運動機構，還包括接地部分的至少一部分和有效載荷之間的約束層，它構造成對有效載荷 支撐部分的運動提供粘性阻尼。
15. 如權利要求14所述的運動機構，其中該約束層包括聚丙烯。
16. 如權利要求1所述的運動機構，其中第一和第二轉換器包括壓電堆。
17. 如權利要求1所述的運動機構，其中有效載荷支撐部分的運動的響應 頻率大于大約4kHz。
18. 如權利要求1所述的運動機構，其中第一轉換器和第二轉換器構造成 具有相對于彼此的相對極性。
19. 一種運動才幾構，包括構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分； 接地部分；在第 一接觸點處連接到有效載荷支撐部分上并在第二接觸點處連接到 接地部分上的第 一側部分；在第三接觸點處連接到有效載荷支撐部分并在第四接觸點處連接到接 地部分上的第二側部分；及第一轉換器，它設置成在受致動時在第一線性方向上對第一側部分提供 力，從而該第一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在第一接觸點處 對有效載荷支撐部分提供力。
20. —種運動才幾構，包括構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分； 接地部分； 在第一接觸點處連接到有效載荷支撐部分上并在第二接觸點處連接到 接地部分上的第 一側部分；在第三接觸點處連接到有效載荷支撐部分上并在第四接觸點處連接到接地部分上的第二側部分；第一轉換器，它設置成在受致動時在第一方向上對第一側部分提供力， 從而第一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在第一接觸點處對有效載荷提供力；及彈簧，它設置成在第三方向上對第二側部分提供偏壓力，從而第二側部 分在基本正交于第三方向的第四方向上在第三接觸點處對有效載荷提供力。
21. —種運動控制系統，包括 構造成支撐工件的工件支架； 運動積4勾，包4舌構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分； 接地部分；在第一接觸點處連接到有效載荷支撐部分上并在第二接觸點處連接到 接地部分上的第 一側部分；在第三接觸點處連接到有效載荷支撐部分上并在第四接觸點處連接到 接地部分上的第二側部分；第一轉換器，它設置成在受致動時在第一線性方向上對第一側部分提供 力，從而第一側部分在基本正交于第一方向的第二方向上在第一接觸點處對有效載荷支撐部分提供力；及第二轉換器，它設置成在受致動時在第三線性方向上對第二側部分提供力，從而第二側部分在基本正交于第三方向的第四方向上在第三接觸點處對 有效載荷支撐部分提供力；及控制器單元，它構造成控制轉換器，以控制切割工具的運動，以切割工件。
22. —種運動機構，包括 基座部分； 彎曲部分，包括構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分；第 一數個伸長部分，它基本在第 一方向上延伸并接觸有效載荷支撐部分；及其中該彎曲部分接觸該基座部分；及轉換器，它設置成在受致動時在第二方向上對有效載荷支撐部分提供 力，該第二方向基本正交于第一方向。
23. 如權利要求22所述的運動機構，其中該彎曲部分還包括 至少一個桿部分，它在相應第一數個伸長部分與接觸有效載荷支撐部分的末端相對的末端處接觸相應的第一數個伸長部分；及基本在第 一 方向上延伸的第二數個伸長部分，第二數個伸長部分中的每 個伸長部分都具有第一末端和相對的第二末端，該第一末端經相應接觸點接 觸基座部分，并且相對末端接觸相應的至少一個桿部分。
24. 如權利要求23所述的運動機構，其中每個伸長部分都具有比其末端 部分更硬的中間部分。
25. 如權利要求23所述的運動機構，其中轉換器經第一轉換器末端向有 效載荷支撐部分提供力，該機構還包括接觸并將擠壓力提供給與第 一轉換器末端相對的第二轉換器末端的預 加載螺釘。
26. 如權利要求22所述的運動機構，其中彎曲部分的硬度基本與轉換器 的硬度相同。
27. 如權利要求22所述的運動機構，其中基座部分和彎曲部分都屬于相 同材料。
28. 如權利要求27所述的運動機構，其中該基座部分和彎曲部分包括鈥 合金、鋁合金或鋼中的至少一種。
29. 如權利要求22所述的運動機構，其中該機座部分包括接地塊，并且 該機構還包括至少一個噴嘴，設置在接地塊上，以朝有效載荷支撐部分提供噴灑。
30. 如權利要求22所述的運動機構，還包括 設置成探測有效載荷支撐部分的位置的位置探針。
31. 如權利要求30所述的運動機構，其中該位置探針為電容表、激光測 距儀或干涉儀中的至少一個。
32. 如權利要求22所述的運動機構，還包括連接到有效載荷支撐部分上的有效載荷，其中該有效載荷包括切割工具或激光頭中的至少一個。
33. 如權利要求32所述的運動機構，其中該有效載荷包括鉆石切割工具。
34. 如權利要求22所迷的運動機構，其中該轉換器包括壓電堆。
35. 如權利要求22所述的運動機構，其中有效載荷支撐部分的運動的響 應頻率大于大約4kHz。
36. 如權利要求22所述的運動機構，其中彎曲部分的硬度為轉換器的硬 度的0.1至4倍之間。
37. 如權利要求36所述的運動機構，其中彎曲部分的硬度為轉換器的硬 度的0.1至2倍之間。
38. —種運動控制系統，包括 構造成支撐工件的工件支架； 運動機構，包括 基座部分；彎曲部分，包括構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分；第一數個伸長部分，它基本在第一方向上延伸，并接觸有效載荷支撐部 分；其中該彎曲部分接觸基座部分；及轉換器，它設置成在受致動時在第二方向上對有效載荷支撐部分提供 力，該第二方向基本正交于第一方向；及控制器單元，它構造成控制轉換器，以控制切割工具的運動，以切割工件。
39. 如權利要求38所述的運動控制系統，其中該控制器還構造成控制該 運動機構，以在工件的表面的平面中的方向上和在垂直于工件的表面的平面 的方向上提供運動。
全文摘要
本發明記載一種運動機構。在一項實施例中，該運動機構包括基座部分、彎曲部分和轉換器。該彎曲部分包括構造成支撐有效載荷的有效載荷支撐部分，第一數個伸長部分，它基本在第一方向上延伸并接觸有效載荷支撐部分，其中該彎曲部分接觸該基座部分。該轉換器設置成在受致動時在第二方向上對有效載荷支撐部分提供力，該第二方向基本正交于第一方向。還記載該運動系統的其他實施例。
文檔編號H01L41/09GK101124522SQ200580048484
公開日2008年2月13日 申請日期2005年12月5日 優先權日2004年12月20日
發明者尤金·G·奧爾扎克 申請人:通用電氣公司