Patent DE 10 2010 014 663
Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Läuferelementes in einem Planarantrieb und der-gleichen Bewegungssystem
Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Läuferelementes in einem Planarantrieb und dergleichen Bewegungssystem,
- umfassend einen kompakten Sensormesskopf (8) mit auf einem Sensorträger (8a) angeordneten Sensorelementen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) zum Erfassen von Bewegungen des Läuferelementes in drei translatorischen Freiheitsgraden (x, y, z) und drei Rotationsfreiheitsgraden (rx, ry, rz) sowie
- einem relativ zum Sensormesskopf bewegten, von den Sensorelementen abgetasteten, den Sensorelementen gegenüberliegend angeordneten inkrementalen Flächenmassstab (9),
dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Sensorelement (1), ein zweites Sensorelement (2) und ein drittes Sensorelement (3) in Form eines ersten Elementepaares (1a, 1b), eines zweiten Elementepaares (2a, 2b) und eines dritten Elementepaares (3a, 3b) ausgebildet ist, ein siebentes Sensorelement (7) in Form eines Mehrfachelementes (7a, 7b, 7c) ausgebildet ist, wobei das Mehrfachelement (7a, 7b, 7c) gleichmäßig auf einem ersten Abtastkreis (K1) verteilt ist, die ers-ten Elementepaare (1a, 1b) und dritten Elementepaare (3a, 3b) gleichmäßig auf einem zweiten Abtastkreis (K2) in Form sich jeweils gegenüberliegender Einzelelemente angeordnet sind und der erste Abtastkreis (K1) und der zweite Abtastkreis (K2) einen gemeinsamen Abtastmittelpunkt (13) aufweisen.
Eigenschaften, Vorteile:
- direkte, berührungsfreie 6D Positionsbestimmung des bewegten Teils eines Hochpräzisions-Positioniersystems
- alle Sensorelemente sind räumlich nah beieinander und messen die Verschiebung ein und desselben monolithischen Objektes, z.B. ein Kreuzraster mit Beschichtung, somit kurze metrologische Ketten und Minimierung der Störeinflüssen auf die Positionsbestimmung
- keine sensorbedingten Zuleitungen zum bewegten Teil erforderlich
- höhere Genauigkeit der Lageerfassung gegenüber einer seriell gestapelten Messanordnung
Diese Vorteile kommen zum Tragen bei:
- 6D geregelten Nanopositioniersystemen mit einem großen planaren Arbeitsbereich und einer zusätzlichen vertikalen Verstellung des bewegten Läufers
- magnetischen 6D-Direktantrieben mit nm-Präzision und der nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten
Patent-Nr.:DE 10 2010 014 663
Erfinder:Christoph Schäffel. Hans-Ulrich Mohr. Dominik Karolewski. Steffen Hesse. Michael Katzschmann
Anwendung:
hochpräzise Nanopositionierung| nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten| Anwendung oder Herstellung von hochpräzisen Mess- und Fertigungstechniksystemen (z.B. Halbleiter-/ Mikroelektronikfertigung)Forschungsfeld:Magnetische 6D-Direktantriebe mit nm-Präzision
erteiltes Patent
Anmeldetag:12.04.2010
Tag der Veröffentlichung:21.07.2011
Tag der Erteilung:30.04.2015
Zugehörige Inhalte
Auszeichnung
Nominierung für den Innovationspreis Thüringen 2012 in der Kategorie INDUSTRIE & MATERIAL: Planarer magnetischer 6D-Direktantrieb für Nanometer-Positionierung
IMMS Institut für Mikroelekronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH Ilmenau
Projekt
Mag6D
Das im Projekt entwickelte neuartige planare Antriebssystem ist magnetisch geführt und bewegt Objekte auf den Nanometer genau.
Pressemitteilung,
IMMS für den Innovationspreis Thüringen 2012 nominiert
Mit magnetisch schwebendem Direktantrieb sollen künftig nanometergenau und partikelfrei Halbleiter, Life-Science- und Biotech-Produkte hergestellt werden.
6D planar magnetic levitation system - PIMag 6D
Christoph Schäffel1. Michael Katzschmann1. Hans-Ulrich Mohr1. Rainer Glöss2. Christian Rudolf2. Carolin Walenda2.JSME Mechanical Engineering Journal, Vol. 3 (2016) No. 1 p. 15-00111, The Japan Society of Mechanical Engineers, DOI: doi.org/10.1299/mej.15-00111
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Christoph Schäffel1. Michael Katzschmann1. Hans-Ulrich Mohr1. Rainer Gloess2. Christian Rudolf2. Christopher Mock2. Carolin Walenda2.14th International Symposium on Magnetic Bearings, Linz, Austria, www.magneticbearings.org/publications/
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, D-98693 Ilmenau, Germany. 2Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG, D-76228 Karlsruhe, Germany.Planar Magnetic 6D Levitating system with Compact Sensor
Christoph Schäffel1. Michael Katzschmann1. Hans-Ulrich Mohr1. Rainer Glöß2. Christian Rudolf2. Christopher Mock2. Carolin Walenda2. R. Liang2.27th Annual Meeting of the American Society for Precision Engineering (ASPE), 2012, in Proceedings, ISBN 978-1-887706-61-2, p. 99-102
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ilmenau. 2Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Germany.Fachartikel6D Magnetic Levitation Positioning System with Compact Integrated 6D Sensor
C. Rudolf1. C. Mock1. C. Walenda1. R. Glöss1. R. Liang1. C. Schäffel2. M. Katzschmann2. H.-U. Mohr2.12th EUSPEN International Conference, 2012, in Proceedings P7.04 Vol II, ISBN 978-0-9566790-0-0
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ilmenau. 2Physik instrumente Karlsruhe Germany.Fachartikel
Veranstaltung,
Zwei IMMS-Vorträge auf der 27. Jahreskonferenz der American Society for Precision Engineering (ASPE) in San Diego, CA USA
»Magnetisch schwebende Plattform zur nm-Positionierung«
»Entwicklung eines hochpräzisen luftgeführten Nanopositioniersystems«
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Dr.-Ing. Ludwig Herzog
Leiter Mechatronik
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Dr. Ludwig Herzog gibt Ihnen Auskunft zu unserer Forschung an magnetischen 6D-Direktantrieben mit nm-Präzision für die nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten. Er unterstützt Sie mit Dienstleistungen für die Entwicklung mechatronischer Systeme, für Simulation, Design und Test von MEMS sowie für Finite-Elemente-Modellierung und Simulation.
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Leitanwendung
nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten
Um beispielsweise die immer höhere Komplexität integrierter Systeme auf immer kleineren Halbleiterflächen fertigen zu können, forschen wir an immer präziseren Antrieben zur Nanometer-Vermessung und -Strukturierung von Objekten.