DE60217513T2

DE60217513T2 - Federgelenkige Aufhängungsvorrichtung mit drei Freiheitsgraden und diese verwendende Positioniereinrichtung

Info

Publication number: DE60217513T2
Application number: DE60217513T
Authority: DE
Inventors: Willem Walter Coppoolse
Original assignee: Oerlikon Space AG
Current assignee: RUAG Space AG
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: DE60217513D1; US20040094882A1; DE60231069D1; EP1729160B1; EP1420179A1; ATE422063T1; CA2444076A1; US7188831B2; EP1729160A1; EP1420179B1

Description

Die bestehende Erfindung betrifft Biegungstyp-Aufhängungssysteme, darauf basierende Biegungstyp-Positionierungsanordnungen, und genaue Biegungstyp-Positionierungsanordnungen für die Positionierung von optischen Elementen. Präzisions-Kipp-Neigungs-Kolbenaktuatoren, die eine genaue Auflage bereitstellen, werden insbesondere angesprochen.
Abhängig Einsatzgebiet haben Aufhängungssystem eine Reihe von Anforderungen zu erfüllen. Gewöhnlich dient eine Aufhängungssystem als mechanische Schnittstelle zwischen zwei Punkten A und B, wobei der Punkt B sich in Bezug auf den Punkt A bewegen kann, oder verschoben werden kann. Eine Aufhängung schränkt gewöhnlicherweise einige der Freiheitsgrade ein. Eine Aufhängung kann zum Beispiel eine (lineare) Steifigkeit in den R_x, R_y und T_z Richtungen haben.
Aufhängungssysteme für die Aufhängung optischer Elemente werden zum Beispiel eingesetzt, um einen beweglichen Spiegel oder eine Linse gegen Erschütterungen zu schützen und um es zu erlauben den Spiegel oder die Linse zu neigen.
Es gibt Positionierungsanordnungen, die ein Aufhängungssystem umfassen. Für Positionierungsanordnungen insbesondere ist es bevorzugt eine lineare Steifigkeit zu garantieren.
Feinpositionierungsanordnungen werden normalerweise eingesetzt, um eine genaue Ausrichtung zweier beabstandeter Systeme zu ermöglichen. Feinpositionierungsanordnungen werden zum Beispiel in optischen Systemen verwendet, in denen ein Lasersender (Quelle) in Bezug auf einen Empfänger (Ziel) ausgerichtet werden soll. Dynamische Feinpositionierungsanordnungen sind von besonderer Bedeutung, da viele optische Systeme eine kontinuierliche Justage zwischen der Quelle und dem Ziel erfordern. In der Vergangenheit wurden dynamische Feinpositionierungsanordnungen hauptsächlich in einem Forschungsumfeld verwendet, da sie sperrig und kostspielig waren. Mit der Verbesserung der Positionierungsanordnungen und mit der Reduktion ihrer Herstellungskosten, werden sie jetzt häufiger benutzt, wie zum Beispiel in Kommunikationssystemen und Messsystemen.
Ein bekanntes Aufhängungssystem mit einer Membranaufhängung ist in der Zeichnung 1A schematisch gezeigt. Eine Membrane 1 wird eingesetzt, um einen Spiegel 4 aufzuhängen. Die Membrane 1 ist vorzugsweise parallel zur Spiegeloberfläche. Die Membrane kann so gemacht sein, dass sie Ausschnitte aufweist. Gewöhnlicherweise wird die Steifigkeit in T_z und die Stärke in T_x und in T_y wegen der Einhaltung in R_x und in R_y beeinträchtigt. Ein Beispiel einer membranartigen Feinpositionierungsanordnung, ähnlich der in der Zeichnung 1A schematisch gezeigten, ist im Dokument „Fine Pointing Mechanism For Intersatellite Laser Communication", P. Bandera, Proceedings of the 8th European Space Mission and Tribology Symposium, Toulouse, Frankreich, 29. September bis 1. Oktober 1999, ESA SP-438 beschrieben. Die Anordnung umfasst ein BeCu Diaphragma (Membrane), die als Aufhängung für einen Spiegel dient. Der Umfang des Diaphragmas ist mittels Schrauben an einer Spiegelanordnung befestigt. Es ist ein Nachteil dieser Auslegung, dass es empfindlich ist gegen Spannung (z.B. thermische Spannung). Unter bestimmten Umständen zeigt die Membrane ein nichtlineares Verhalten und kann nicht dazu gebracht werden seine Positions- und Steifigkeitseigenschaften zu behalten. Es ist ein weiterer Nachteil, dass die Steifigkeitskoeffizienten T_z, R_x und R_y sich über den Arbeitsbereich ändern. Es gibt auch Probleme mit der mechanischen Unversehrtheit des erwähnten Aufhängungssystems. Leichte mechanische Schläge können zu große unvorhersehbare Änderungen im mechanischen Verhalten führen.
In der Zeichnung 1B wird ein bekannter Ansatz angezeigt. Dieser Ansatz basiert auf dem Ansatz, der in der Zeichnung 1A schematisch gezeigt ist. Zusätzlich zur Membrane 1 wird ein Pfosten 2 unterhalb der Membrane 1 zur Verfügung gestellt. Der Pfosten 2 gibt vertikale Steifigkeit in T_z. Der Pfosten 2 fügt leider Steifigkeit in R_x und R_y hinzu bei gleich bleibender Stärke in T_x und T_y. Ein Beispiel einer Feinpositionierungsanordnung, in Übereinstimmung mit Zeichnung 1B, ist im US Patent 5,110,195 beschrieben, das dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) übertragen wurde. Die Anordnung umfasst einen Biegungsring mit Speichen, die als Aufhängung für einen Spiegel dienen. Das heißt, es wird eine Membrane mit Ausschnitten eingesetzt. Dieses Design zeigt ungefähr die gleichen Nachteile wie das Design von P. Bandera, das oben beschrieben wurde.
Ein Aufhängungssystem mit Drahtaufhängung ist in der Zeichnung 1C gezeigt. Ein Beispiel eines Aufhängungssystems mit Drahtaufhängung ist im Patent US 4,973,145 beschrieben und beansprucht, das an Lockheed Missiles & Space Company übertragen wurde. Die Anordnung umfasst eine Mehrzahl von flexiblen Abstützungselementen 3 (z.B. Drähte), die an ihren unteren Enden, mit einer Grundplatte und an ihren oberen Enden über ein ringförmiges Element – als Montageplatte bezeichnet – an einen Spiegel 4 angeschlossen sind. Dieses Design ist kompliziert und es ist anzunehmen, dass das Zusammenbauen dieser Anordnung unhandlich ist, da das Verbinden der Drähte mit dem Spiegel 4 schwierig ist.
Eine kardanische Biegungsaufhängung ist in der Zeichnung 1D schematisch gezeigt. Das Biegungssystem besteht aus zwei senkrechten Vierstab-Verbindungen 5.3, 5.4, die mit einer gemeinsamen Platte 5.1 verbunden sind. Die oberen Enden der Verbindungen 5.3 sind am Boden angebracht und die obere Enden der Verbindungen 5.4 sind an einem Spiegelrahmen 5.2 befestigt, der den Spiegel 4 trägt. Ein Beispiel einer kardanischen Biegungstyp-Feinpositionierungsanordnung, die nur zwei Rotationsfreiheitsgrade hat, ist im Patent US 5,529,277 beschrieben. Dieses Patent wurde Ball Aerospace, USA überschrieben. Es gibt verschiedene Dokumente, welche sich auf die Ball Aerospace Biegungsaufhängung und ähnliche Designs beziehen. Diese Feinpositionierungsanordnung benutzt zwei senkrechte Vierstab-Verbindungen, die durch ein gemeinsames Teil verbunden sind, um eine Aufhängung für einen zu stützenden Gegenstand zur Verfügung zu stellen. Es ist ein Nachteil dieser Anordnung, dass die Trägheit der Schnittstelle nicht in alle Kipp- und Neigungsrichtungen gleichmässig gemacht werden kann. Vergleichbare Ansätzen werden im deutschen Patent DE19700580 und im europäischen Patent EP665389 angesprochen, das gegenwärtig Carl Zeiss, Deutschland, gehört.
Eine andere Art der Aufhängung wird kardanisch Elementaufhängung genannt. Sie umfasst eine monolithische, zentrale Scharnierbiegung. Diese Art von System neigt dazu eine kurze Lebensdauer zu haben, wenn sie hohen Lasten, z.B. während der Abschussphase einer Rakete, ausgesetzt ist.
Universelle Drehzapfenaufhängungen werden in den Zeichnungen 1E und 1F schematisch gezeigt. Beide Aufhängungssysteme umfassen einen Pfosten 7, der den Spiegel 4 in einem einzigen Punkt unterstützt, der sich innerhalb eines kegelförmigen Stützelements 8 befindet. Gemäss Zeichnung 1E, wird der Spiegel 4 mittels zwei oder mehr Federn 6 gegen den Pfosten 7 gezogen. Ebenso können Permanentmagneten 9.1 und 9.2, wie in der Zeichnung 1F gezeigt, benutzt werden, um den Spiegel 4 in Richtung zum Pfosten 7 zu ziehen. Die dynamische und statische Reibung ist klein. Gewöhnlich wird eine Diamant/Diamantkombination für den Pfosten 7 und Kegel 8 verwendet. Es gibt eine Anzahl von Patenten, die diesen Ansatz anzuwenden suchen. Eine nicht abschliessende Auflistung ist: US 3,946,166 , US 4,,100,576 , US 4,175,832 , US 4,073,567 und US 4,157,861 .
Das Dokument FR 2 557 313 beschreibt eine Vorrichtung für die Justage der Position eines Spiegels. Sie umfasst ein Federelement, das durch eine Aufhängung getragen wird. Mit dieser Vorrichtung kann die Spiegelposition fein justiert werden.
Zusätzlich zu jenen Ansätzen, die spezifisch erwähnt wurden, gibt es viele andere Ansätzen, die bekannt sind, die typischerweise Kombinationen oder Änderungen der sechs unterschiedlichen Ansätze sind, die in den Zeichnungen 1A bis 1F gegeben sind.
Konventionelle Feinpositionierungsanordnungen, die Membranen oder membranähnliche Mittel verwenden, sind dafür bekannt, dass sie einen sogenannten „Klickeffekt" zeigen, wo die Membrane gelegentlich von einer Position in eine andere Position springt. Dieser nichtlineare Effekt ist ein großer Nachteil der bekannten Anordnungen, da er zu Situationen führen kann, in denen die Position der Membrane und folglich die Position eines optisches Elements, das durch die Membrane getragen wird, nicht mehr definiert ist. Wegen dieses nichtlinearen Verhaltens, sind die Bewegungen der Feinpositionierungsanordnungen nicht völlig vorhersagbar.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Aufhängungssystem und eine Positionierungsanordnung bereitzustellen, welche den „Klickeffekt" vermeiden. Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Aufhängungssystem und eine Positionierungsanordnung bereitzustellen, welche eine lineare und reproduzierbare Ablenkungseigenschaft haben.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden ein Aufhängungssystem und ein Positionierungsanordnung bereit gestellt, die ein flaches Federelement enthalten. Ein Aufhängungsrahmen wird zur Verfügung gestellt, um das Federelement zu stützen. Das Federelement ist an m Positionen (mit m ≥ 1) in Bezug auf den Aufhängungsrahmen befestigt. Das Aufhängungssystem umfasst weiter k (mit k ≥ 1) Vorspannungselemente, die in Bezug auf das Federelement so geordnet sind, um eine Vorspannungskraft (F) am Federelement anzulegen, die für einen positiven Spannung im aktive Bereich des Federelements sorgt. Diese k Vorspannungselemente bringen die Vorspannungskräfte an Positionen auf, die von den m Positionen beabstandet sind, an denen das Federelement in Bezug auf den Aufhängungsrahmen befestigt ist. Das flache Federelement ist an m + k ≥ 3 Positionen am oder in Bezug auf den Aufhängungsrahmen befestigt.
Diese und andere Ziele werden erreicht durch ein Aufhängungssystem gemäss Anspruch 1 und eine Positionierungsanordnung gemäss Anspruch 6, ein optisches System gemäss Anspruch 10 und einen Satelliten gemäss Anspruch 12.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5, 7 bis 9 und 11 beansprucht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für eine komplettere Beschreibung der vorliegenden Erfindung und für weitere Ziele und Vorteile davon, wird Bezug genommen auf die folgende Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1A–1F verschiedene Aufhängungssysteme sind, die aus dem Stand der Technik bekannt sind;
2A eine Perspektivansicht von einem ersten Aufhängungssystem gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
2B ein Querschnitt des ersten Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
2C ein Querschnitt eines Teils des ersten Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
2D eine Draufsicht des ersten Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine schematische Ansicht einer Spiegelaufhängung gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein schematischer Querschnitt von einem anderen Aufhängungssystem gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
5A–5B eine Sequenz von zwei Schritten gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
6A–6C eine Sequenz von Schritten gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine schematische Draufsicht eines anderen Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine schematische Draufsicht noch eins anderen Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
9 eine schematische Draufsicht noch eines anderen flachen Federelements gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine schematische Draufsicht noch eines anderen Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine schematische Draufsicht noch eines anderen Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
12 eine schematische Draufsicht noch eines anderen Aufhängungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung ist.
Die grundlegende Funktion eines Aufhängungssystems gemäss vorliegender Erfindung wird in den folgenden Absätzen beschrieben, bevor spezifische Ausführungsformen der Erfindung angesprochen werden.
Ausführliche Untersuchungen, Auswertungen und Vergleiche der bekannter Ansätze haben aufgedeckt, dass die membranartigen Aufhängungssysteme die vielversprechendsten für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind. Insbesondere die niedrigen Kosten, die Einfachheit des Aufhängungsdesigns und Aufbaus, die Steifigkeit in T_x, T_y und die Stärke in T_x, T_y sind wichtige Vorteile gegenüber anderen Ansätzen.
Für die meisten Aufhängungssysteme und Positionierungsanwendungen ist es wünschenswert das Aufhängungssystem so zu entwerten, dass es eine niedrige Steifigkeit mindestens in R_x und R_y (dieses ergibt einen niedrigen Leistungsverbrauch, wenn das Aufhängungssystem in einer Positionierungsanordnung verwendet wird) und eine hohe Steifigkeit in T_x, T_y, T_z und in R_z hat; wo T_z die Steifigkeit für die transversalen Bewegungen parallel zur Z-Achse ist, R_x die Steifigkeit für Rotationsbewegungen um die X-Achse, und so weiter. In anderen Worten erlaubt eine bevorzugte Ausführungsform des Systems Kippbewegungen in der x-y Ebene. Alle anderen Bewegungen sind eingeschränkt.
In einem anderen Aufhängungssystem und Positionierungsanwendung ist es wünschenswert das Aufhängungssystem so anlegen, dass es eine niedrige Steifigkeit mindestens in T_z, R_x und R_y und eine hohe Steifigkeit in T_x, T_y und R_z hat. In anderen Worten erlaubt dieses System Bewegungen parallel zur Z-Achse und Kippbewegungen in der x-y Ebene. Alle anderen Bewegungen sind eingeschränkt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein flaches Federelement eingesetzt. Das Federelement hat einen so genannten aktive Bereich, d.h. einen Bereich, der verlagerbar/ausschwenkbar ist. Das Federelement ist an einem Aufhängungsrahmen angebracht. Beachte, dass das Wort Rahmen nicht vorgeben soll, dass der Rahmen eine geschlossene Struktur haben muss. Ein offner Rahmen oder ein Abschnitt eines Rahmens ist auch verwendbar. Das Federelement ist mindestens an n = 3 Positionen an dem Aufhängungsrahmen befestigt. Hierbei wird eine Unterscheidung zwischen festen Verbindungen und Vorspannungsverbindungen gemacht. Eine feste Verbindung ist eine Verbindung, die das Federelement in Bezug auf den Aufhängungsrahmen örtlich festlegt. Eine Vorspannungsverbindung ist eine Verbindung wo ein Vorspannungselement eingesetzt wird. Das Vorspannungselement wird in Bezug auf das Federelement so angeordnet, dass lokal eine Vorspannungskraft auf das Federelement einwirkt. Die festen Verbindungen) und die Vorspannungsverbindung(en) sind in Bezug auf das Federelement so angeordnet, dass sie eine positiven Spannung im aktive Bereich des Federelements bereitstellen. Zu diesem Zweck werden die festen Verbindungen und die Vorspannungsverbindungen voneinander beabstandet. Der aktive Bereich ist gewöhnlich der Bereich zwischen den festen und Vorspannungsverbindungen.
Eine Ausführungsform, schematisch in den Zeichnungen 2A bis 2D gezeigt, basiert auf der Wechselwirkung mehrerer flexibler Elemente, hierin als beinförmige Elemente oder einfach Beine bezeichnet. Diese beinartigen Elemente bilden ein flaches Federelement. Die Ausführungsform umfasst drei oder mehr auf gleicher Ebene angeordnete, beinförmige, flexible Elemente. Mindestens eines dieser Beine ist in der Orientierungsrichtung durch ein Vorspannungselement weich vorgespannt, das einen Freiheitsgrad in der Richtung der Vorspannung erlaubt. Ein Aufhängungssystem, das drei oder mehr solche beinförmige Elemente umfasst – die vorzugsweise symmetrisch unter einem Winkel zueinander orientiert sind – kann so ausgebildet sein, dass es die vorerwähnte Steifigkeitseigenschaften bietet. Die beinförmigen Elemente bilden kreuzähnliches Federelement. Dieses kreuzähnliches Federelement kann entweder eine Membrane mit Ausschnitten sein, oder es kann ein Anordnung mit n (n ≥ 3) einzelnen Beinen sein.
Ein erstes Aufhängungssystem 10 (z.B., ein Teil einer Feinpositionierungsanordnung darstellend), ist in der Zeichnung 2A schematisch gezeigt. Die Anordnung 10 umfasst ein kreuzähnliches Federelement 11 und eine Aufhängungsbasis 12 (auch als Aufhängungsrahmen bezeichnet). Das Federkreuz 11 hat in der vorliegenden Ausführungsform vier (d.h., n = 4) beinförmige Elemente 11.1, 11.2, 11.3 und 11.4, die zusammen das Federkreuz 11 bilden. In der Mittelposition dieses Federkreuzes 11, wird eine Öffnung 13 mit kreisförmiger Querschnitts- und zylinderförmiger Seitenwand 14 bereit gestellt. Die zylinderförmige Seitenwand 14 ragt abwärts und verlängert sich in eine Vertiefung oder Durchgangsloch 16 des Aufhängungsrahmens 12. Die Öffnung 13 mit Seitenwand 14 ist optional. Die Öffnung 13 kann verwendet werden, um ein optisches Element (z.B., einen Spiegel) an dem Federkreuz 11 zu befestigen. Zu diesem Zweck kann der Spiegel ein auskragendes Element an seiner Rückseite aufweisen, wobei das besagte auskragende Element so ausgelegt ist, dass es in die Öffnung 13 passt. Vorzugsweise wird ein Spannfutter benutzt, um den Spiegel einzuklemmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Beine 11.1 und 11.4 in der Richtung ihrer Längsorientierung weich vorgespannt. Das Bein 11.1 wird in einer Richtung vorgespannt, die zum Y-Achse parallel ist und das Bein 11.4 wird in einer Richtung vorgespannt, die zum X-Achse parallel ist. Das Vorspannen wird mittels Vorspannungselementen 15.1 und 15.2 erzielt. Das Vorspannungselement 15.1 wendet eine Kraft auf, die das Bein 11.1 in positiver Y-Richtung zieht. Das Vorspannungselement 15.2 wendet eine Kraft auf, die das Bein 11.4 in positiver X-Richtung zieht.
Die Beine 11.2 und 11.3 sind entweder an ihren jeweiligen Endstücken am Aufhängungsrahmen 12 befestigt. Die Beine 11.2 und 11.3 können an den Aufhängungsrahmen 12 zum Beispiel mit Schrauben befestigt sein. Die Löcher 17.1 und 17.2 können zum Beispiel benutzt werden, um die Schrauben 21 einzusetzen. Die Beine 11.2 und 11.3 können an den Aufhängungsrahmen 12 auch angeklebt, angeschweißt oder anders angeschlossen sein. Bei der Ausführungsform, die in der Zeichnung 2A gezeigt ist, können die Beine 11.2 und 11.3 (z.B. mit einem Kleber) an ihren jeweiligen Enden am Aufhängungsrahmen 12 befestigt sein.
Zeichnung 2B ist ein Querschnitt der beiden Beine 11.1, 11.3 und eines Teils des Aufhängungsrahmens 12. Jedes Bein hat einen sehr dünnen und flexiblen Abschnitt. Die Endbereiche der Federelemente 11.1 und 11.3 sind dicker als die Zwischenbereiche. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Vorspannungselement 15.1 mittels eines Blockes 22 verwirklicht, der an einem unteren Teil am Endbereich des Beines 11.1 befestigt ist. Dieser Block 22 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein integraler Bestandteil des Aufhängungsrahmens 12. Der Block 22 wird teilweise von dem Aufhängungsrahmen 12 durch dünne Schnitte getrennt. Die Schnitte erstrecken sich vorzugsweise parallel zur x-y Ebene und parallel zur z-x Ebene. Diese Schnitte bilden ein flexibles Element, das Versetzung in nur eine Richtung erlaubt und das verwendet wird, um Vorspannung in dieser Richtung zu produzieren, indem es das flexible Element verlagert. Das Bein 11.1, zum Beispiel, ist in der Y-Richtung vorgespannt. Dadurch ist die Steifigkeit in T_y hoch, aber eine Rotationsbewegung um den X-Achse ist leicht möglich, d.h. R_x ist niedrig. Das Bein 11.4 wird auf die gleiche Weise vorgespannt. Die Steifigkeit in T_x ist folglich hoch und das Steifigkeit R_y ist niedrig.
Durch die Vorspannung des flachen Federelements wird eine stabile Aufhängung bereit gestellt, die eine stabile Position hat. Die aufgehängte Masse geht folglich ohne externe Kräfte von jeder möglichen Orientierung zu einer definierten Orientierung zurück. Gemäss Erfindung wird dies durch die Vorspannung über einen bestimmten Temperatur /Veränderungsbereich erzielt. Eine harte Vorspannung fiel nicht zufriedenstellend aus, weil die Kipp-Neigungsfederkonstante sich beträchtlich mit der Temperatur ändert. Das heißt, beim Entwerfen der Vorspannungselement, gemäss der vorliegenden Erfindung, muss man in Erwägung ziehen, dass dieses Vorspannungselement eine niedrige Steifigkeit haben muss. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine Vorspannungskraft zwischen 1N und 50N gut geeignet, aber unter gewissen Umständen kann eine niedrigere oder höhere Vorspannungskraft nötig sein.
Ein Spiegelaufhängung 130, gemäss der vorliegenden Erfindung, ist in Zeichnung 3 schematisch gezeigt. Ein Spiegel 131 ist in zwei Kugellagern 132 montiert. Diese Lager 132 erlauben eine Rotation um die X-Achse aber keine Rotation im y und in der Z-Richtung, besonders nicht in T_x. Das Kugellager 132 auf der rechten Seite wird durch flaches Federelement 133 getragen, gemäss der vorliegenden Erfindung. Die Lager 132 werden in einem Aufhängungsrahmen 134 aufgehängt. Wenn eine Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Spiegel 131 und dem Aufhängungsrahmen 134 auftritt, wird der Unterschied durch das flexible Federelement 133 „absorbiert". Dadurch werden keine grossen Kräfte durch den Spiegel 131 übertragen und Deformationen des Spiegels 131 werden verhindert.
Ein Schnellsteuerungsspiegelsystem 30, das eine Positionierungsanordnung mit Aufhängungssystem entsprechend der Erfindung umfasst, ist in Zeichnung 4 schematisch gezeigt. Das System 30 umfasst ein flaches kreuzähnliches Federelement 31. Ein Querschnitt von zwei Beinen 31.1 und 31.2 ist in Zeichnung 4 schematisch gezeigt. Die Beine des kreuzähnlichen Federelements 31 sind mindestens teilweise flexibel. Ein Aufhängungsrahmen 32 ist unter dem kreuzähnlichen Federelement 31 angeordnet. Der Aufhängungsrahmen 32 fixiert den Endbereich 31.3 des Beines 31.2. Ein Vorspannungselement 35 ist in Bezug auf den Endbereich 31.4 des Beines 31.1 in der Weise angeordnet, dass eine Vorspannungskraft F am zweiten Ende 31.4 anliegt, wie mittels des Pfeils F angezeigt. Das kreuzähnliche Federelement 31 umfasst einen auskragenden Teil 33. Ein Spiegel 34 ist mechanisch an diesem auskragenden Teil 33 befestigt. Das kreuzähnliche Federelement 31 dient als federartiges Element, das es erlaubt den Spiegel 34 auf und ab zu bewegen (parallel zur Z-Achse) und Rotationsbewegungen um die X-Achse und Y-Achse auszuführen. Das kreuzähnliche Federelement 31 sorgt für die Aufhängung des Spiegels 34. Das heißt, das System 30 hat eine niedrige Steifigkeit in T_z, R_x und R_y. Die Steifigkeit in allen weiteren Richtungen T_x, T_y und R_z ist hoch.
Eine Positionierungsanordnung, die ein Aufhängungssystem mit kreuzähnlichem Federelement umfasst, hat den Vorteil, dass die Aktuatoren, Sensoren, usw. zwischen den Beinen angeordnet sein können, die das Kreuz bilden.
Das Vorspannungselement 35 nach Zeichnung 4 umfasst zwei dünne Federelemente 35.1 und 35.2. Diese Federelemente 35.1, 35.2 sind an ihrem unteren Ende am Aufhängungsrahmen 32 angebracht. An ihren oberen Enden werden die Federelemente 35.1, 35.2 an den Endbereich 31.4 des Beines 31.1 angeschlossen.
In Zeichnung 4 sind nur die passiven Elemente des Schnellsteuerungsspiegelsystems 30 schematisch gezeigt. Das Schnellsteuerungsspiegelsystem 30 kann weiterhin Aktuatoren umfassen, die es erlauben den Spiegel 34 in einer kontrollierten Weise zu verlagern. Vorzugsweise werden drei oder vier Aktuatoren eingesetzt. Antriebselektronik kann zur Verfügung gestellt werden, um die Aktuatoren anzutreiben. Die Antriebselektronik kann ausgelegt sein, um z.B. Energie- und Winkelpositionsbefehle anzunehmen. Gut geeignet sind Schwingungsspulen Aktuatoren, Piezo-Aktuatoren, Schrittmotoren und dergleichen. Außerdem ist eine Detektionseinheit (z.B., induktive Rückführungssensoren enthaltend) vorgesehen, welche die tatsächliche Position des Spiegels 34 ermittelt. Diese Detektionseinheit kann Signale erzeugen, die durch a (Mikro)Computer verarbeitet werden. Der Computer steuert dann die Aktuatoren, um die Position des Spiegels 34 dynamisch zu justieren.
Der Spiegel 34 kann zum Beispiel ein Berylliumspiegel sein. Sein Durchmesser kann zwischen 10mm und 50mm sein, für die Ausführungsform, die in Zeichnung 4 gezeigt ist. Das Konzept, das hierin gezeigt wird, kann auf größere Spiegeln erweitert werden.
Es gibt unterschiedliche Wege den Aufhängungsrahmen und das Federelement zu produzieren und/oder zusammenzubauen, damit eine Vorspannungskraft F aufgebracht wird. Ein Beispiel ist in den Zeichnungen 5A und 5B gezeigt.
In diesen Zeichnungen wird eine vereinfachte Skizze eines Aufhängungssystems schematisch gezeigt. Es umfasst ein flaches Federelement. Nur ein Teil des Federelements 41.1 ist in den Zeichnungen 5A und 5B schematisch gezeigt. Es gibt zwei dünne Federelemente 45.1 und 45.2. Diese Federelemente 45.1, 45.2 ruhen auf einem Aufhängungsrahmen (in den Zeichnungen 5A und 5B nicht sichtbar). In einem ersten Schritt, schematisch in der Zeichnung 5A gezeigt, werden die Federelemente 45.1, 45.2 durch das Aufwenden einer Kraft F zu einer Seite gedrückt. Der Endbereich des Federelements 41.1 wird jetzt auf die Federelemente 45.1, 45.2 geschweißt, wie in der Zeichnung 5B mittels schwarzen Rhomben schematisch angedeutet. Während des Schweißschrittes werden die Federelemente 45.1, 45.2 weiterhin nach links gedrückt, bis der Schweißschritt abgeschlossen ist. Nach dem Schweißen versucht die vollständige Anordnung in seine Ausgangsposition zurückzukehren, da die Federelemente 45.1, 45.2 den Endbereich 41.1 zu der rechten Seite ziehen. Dadurch wird eine Kraft F angelegt, wie in der Zeichnung 5B angedeutet, und das Federelement 41.1 wird in der Richtung seiner Orientierung vorgespannt.
In einer anderen Ausführungsform, die schematisch in den Zeichnungen 6A bis 6C illustriert ist, wird das flache Federelement während des Zusammenbaus vorgespannt, indem sein Endbereich 51.1 an Federelementen 55.1, 55.2 (z.B., wie das Federelement der Zeichnungen 5A und 5B) fixiert wird, während diese Federelemente 55.1, 55.2 entspannt werden. Dieser Schritt ist in Zeichnung 6A gezeigt. In einem folgenden Schritt, der in der Zeichnung 6B schematisch gezeigt ist, kann das gesamte Federelement in die Richtung zu seinem gegenüberliegenden Endbereich 51.3 gezogen werden. Wenn das gesamte Federelement gezogen wird, verbiegen sich die Federelemente 55.1, 55.2 nach links. Jetzt wird der gegenüberliegende Endbereich 51.3 des Federelements am Aufhängungsrahmen 52 befestigt. Dies kann mittels einer Schraube 61, Schraubbolzen, Kleber (z.B., Epoxy) oder mit anderen Befestigungsmitteln, wie in Zeichnung 6C gezeigt, gemacht werden. Die Federelemente 55.1, 55.2 versuchen in ihre entspannte Position zurückzukehren und dadurch zieht eine Kraft F zur rechten Seite. Dies sorgt für eine positive Spannung innerhalb des flachen Federelements 51.1, 51.3.
Ein anderes kreuzähnliches Federelement 70, das n Beine, mit n = 3 hat, ist in Zeichnung 7 schematisch gezeigt. Die drei Beine 71.1 bis 71.3 sind symmetrisch innerhalb der X-Y Fläche um die Mittelposition 76 des flachen Federelements 70 angeordnet. Jedes der Beine 71.1 bis 71.3 hat eine Längsachse und einen Endbereich. Ein Aufhängungsrahmen wird zur Verfügung gestellt, um das Federelement 70 durch Befestigen des Endbereichs von m = 2 Beinen, mit m < n, zu stützen. Der Aufhängungsrahmen ist nicht in Zeichnung 7 gezeigt. Ein Vorspannungselement 75, mit k = 1 = n – m, wird nah an dem Endbereich des Beines 71.2 angeordnet, das nicht am Aufhängungsrahmen befestigt ist. Eine Vorspannungskraft F wird an das Bein 71.2 angelegt, wobei die Vorspannungskraft F im Wesentlichen in die Richtung der Längsachse zeigt. Diese Anordnung stellt eine positive Spannung im aktiven Bereich des flachen Federelementes 70 sicher. Der aktive Bereich in der vorliegenden Ausführungsform ist der Bereich zwischen den Positionen 81 und der Position wo die Vorspannungskraft F anliegt.
Noch ein anderes kreuzähnliches Federelement 80, das n Beine, mit n = 4 hat, ist in Zeichnung 8 schematisch gezeigt. Die vier Beine sind symmetrisch in der X-Y Ebene um eine Mittelposition 81 des flachen Federelementes 80 angeordnet. Jedes der Beine hat eine Längsachse und einen Endbereich.
Eine andere Ausführungsform ist in Zeichnung 9 gezeigt. Ein Aufhängungssystem 90 mit einem flachen Federelement 91 ist gezeigt. Das flache Federelement hat die Form einer Scheibe. Das Federelement 91 wird an vier Positionen mit einem Aufhängungsrahmen verbunden (nicht in dieser Zeichnung gezeigt). m = 2 Positionen 92 sind in Bezug auf den Aufhängungsrahmen festgelegt und es gibt k = 2 Vorspannungselemente (nicht in dieser Zeichnung gezeigt), die Vorspannungskräfte F auf das Federelement 91 ausüben. Wegen der Vorspannungskräfte F wird eine positive Spannung im aktiven Bereich des Federelementes 91 zur Verfügung gestellt.
Eine weitere Ausführungsform ist in Zeichnung 10 gezeigt. Ein Aufhängungssystem 100 mit einem flachen Federelement 101 ist gezeigt.
Das flache Federelement 101 ist ein kreuzähnliches Federelement, das 3 Beine hat. Das flache Federelement 101 ist an drei Positionen an einen ringförmigen Aufhebungsrahmen 103 angeschlossen. m = 2 Positionen 102 sind in Bezug auf den Aufhebungsrahmen 103 festgelegt und es gibt k = 1 Vorspannungselemente 104, die eine Vorspannungskraft F auf das Federelement 101 ausüben. Das Vorspannungselement 104 umfasst ein Federelement 105, das ein integraler Bestandteil des Aufhebungsrahmens 103 ist. Das Federelement 105 wird verwirklicht, indem ein Teil des Aufhebungsrahmes 103 entfernt wurde, um einen Schlitz 106 zur Verfügung zu stellen.
Ein anderes Aufhängungssystem 110 ist in Zeichnung 11 gegeben. Das Aufhängungssystem 110 umfasst ein flaches Federelement 111 mit einer unregelmäßigen Form. Das flache Federelement 111 ist an vier Positionen an einem Aufhebungsrahmen 113 angeschlossen (nur ein kleiner Teil des Aufhebungsrahmes 113 ist in Zeichnung 11 gezeigt). m = 2 Positionen 112 sind in Bezug auf den Aufhebungsrahmen 113 festgelegt und es gibt k = 2 Vorspannungselemente 114, die eine Vorspannungskraft F auf das Federelement F 111 aufbringen. Die Vorspannungselemente 114 umfassen je ein U-förmiges Element, das zwei Beine mit niedriger Federkonstante hat.
Noch ein anderes Aufhängungssystem 120 ist in Zeichnung 12 gegeben. Das flache Federelement ist ein kreuzähnliches Federelement, das 4 Beine 121.1 bis 121.4 hat. Das Federelement ist an vier Positionen 122.1 bis 122.4 an einem Aufhängungsrahmen befestigt (nicht in dieser Zeichnung gezeigt). In der Mitte umfasst das Federelement eine Platte 123. Diese Platte verbindet die vier Beine 121.1 bis 121.4. Zwei Vorspannungselemente 124 werden sind in die Platte 123 integriert. Die Vorspannungselemente 124 sind U-förmig und haben zwei Beine mit niedriger Federkonstante.
In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt), ist das flache Federelement scheibenförmig oder fast scheibenförmig. Wie in Zeichnung 12, kann das flache Federelement in Bezug auf den Aufhängungsrahmen am Umfang befestigt sein. Die Vorspannungselemente werden nah an der Mitte des Federelementes geordnet.
Es gibt andere Wege, um eine Vorspannung eines flachen Federelementes bereit zu stellen. Eine andere Möglichkeit würde sein, Endbereiche des Federelementes an den jeweiligen Auflagern eines Aufhängungsrahmens zu befestigen. In einem folgenden Schritt wird der Aufhängungsrahmen geändert, um für eine kleine relative Bewegung zwischen mindestens zwei der Auflager zu sorgen. Wegen dieser relativen Bewegung und wegen der Vorspannungskraft wird positive Spannung in den aktiven Bereich des flachen Federelementes eingeprägt.
Anstatt den Aufhängungsrahmen zu ändern, kann man für eine nicht umkehrbare Deformation oder eine Ablenkung der Federelemente sorgen, damit nach diesem Schritt eine Kraft F am einem Teil des flachen Federelementes anliegt. Mehrschichtige Federelemente können zum Beispiel eingesetzt werden, wobei der bimetallische Effekt zu der notwendigen Ablenkung führt. Es ist auch denkbar, für eine Deformation des Aufhängungsrahmens, zum Beispiel durch eine Wärmebehandlung, zu sorgen.
Das flache Federelement umfasst ein Material mit Federeigenschaften, hohem Ertrag, Dauerfestigkeit und niedrigem E-Modul. Abhängig vom Anwendungsbereich, können der Aufhängungsrahmen und/oder das flache Federelement Plastik oder Silizium oder Metall (z.B., rostfreier Stahl oder Aluminium) Legierungen (z.B., Beryllium-Kupferlegierung) umfassen.
Sehr kleine Aufhängungssysteme (runter bis zur sub-Mikron Größe), Positionierungsanordnungen und Feinpositionierungsanordnungen können gemäss der vorliegenden Erfindung gemacht werden. Die Ausdehnung von einem Ende des flachen Federelementes zum gegenüberliegenden Ende kann einen Bereich zwischen 20mm und 1m abdecken. Die Gesamtdicke des Aufhängungssystems (Aufhängungsrahmen plus flaches Federelement) kann zwischen 5mm und 20cm sein. Im Falle des kreuzähnlichen Federelements, kann jedes Bein die folgenden Maße haben: Länge zwischen 5mm und 50cm; Dicke zwischen 0,1mm und 1cm; Breite zwischen 1.5mm und 10cm.
Die vorliegende Erfindung kann auf jede mögliche Membranvorrichtung angewendet werden, die ein flaches Federelement umfasst, und die Vorteile liefern, der hierin beschrieben sind.
Gemäss der vorliegenden Erfindung dient ein flaches Federelement als eine Art Membrane, die vorgespannt ist zu mindestens einer in der Ebene liegenden Achse. Vorspannungselemente werden eingesetzt, die für einen Freiheitsgrad sorgen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Steifigkeit in der T_x und T_y Ebene bis ungefähr zu Höhe der Vorspannung in den Vorspannungselementen aufrechterhalten. Die Übertragung hoher Lasten in T_x, T_y kann erzielt werden, indem man den Ablenkungbereich der Vorspannungselemente mittels (mechanischer) Anschläge begrenzt. Dies macht die Anordnung robuster gegen Überlastung in T_x, T_y Richtungen. Die Anschläge können ein integraler Bestandteil des Aufhängungsrahmens sein, oder die Anschläge können am Aufhängungsrahmen angebracht werden.
Ein Aufhängungssystem entsprechend der Erfindung bietet inhärente Vorteile wie reibungsfreien, haftreibungsfreien und sauberen Betrieb. Gemäss Erfindung ist die Aufhängungskomponenten-Reibung auf interne Materialeigenschaften begrenzt, was hohe Genauigkeit auch bei Hochfrequenzbewegungen der Anordnung erlaubt.
Die Erfindung hat einige Vorteile, wenn Sie mit konventionellen Positionierungsanordnungen verglichen wird:

– die Trägheit des Aufhängungssystems kann gleichmässig in allen Kipp-/Neigungsrichtungen gemacht werden, d.h. in R_x, R_y Richtungen);
– das Aufhängungssystem kann so gemacht werden, dass es für Umgebungsbelastung (z.B., bekannte Änderungen in den Umgebungsbedingungen, d.h. thermische Belastung oder mechanische Lasten während dem Abschuss einer Rakete, die einen Satelliten trägt) unempfindlich ist;
– das Aufhängungssystem kann so gemacht werden, das es seine Positions- und Steifigkeitseigenschaften über einer breiten Arbeitsbereich beibehält;
– die Steifigkeitskoeffizienten T_z, R_x und R_y sind mehr oder weniger konstant, d.h. ändern sie nicht über den Arbeitsbereich.

Die vorliegende Erfindung ist auch für nicht-terrestrische Anwendungen gut geeignet. Ein Aufhängungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung könnte ein Teil eines Satellitenterminals sein, in dem das Aufhängungssystem einen Spiegel, einen Laser, eine Präzisionsausrichtungsgerät, eine Antenne oder ein Objektiv des Terminals trägt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Aufhängungssystem zu entwerfen, das eine niedrige Steifigkeit in R_x und in R_y hat. Eine Steifigkeit unter 1.2 Nm/rad kann erzielt werden. Eine vorzuziehende Ausführungsform hat eine Steifigkeit zwischen 0.1 Nm/rad und 0.7 Nm/rad, nur um einige Beispiele zu geben.
Das Aufhängungssystem kann verwirklicht werden, so dass es einen ±20 mrad Bereich in R_x und R_y hat. Vorzugsweise hat das Aufhängungssystem einen ±10 mrad Bereich in der R_y und R_y Richtung. Der Bereich kann durch Anschläge wenn erforderlich eingeschränkt werden, wie weiter oben angesprochen.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass ein Positionierungssystem verwirklicht werden kann, welches das aufgehängte Element (z.B., den Spiegel) genau in R_x und R_y Richtung zentriert oder es in eine bekannte Position zurück führt, wenn das System nicht betätigt wird.
Eine Positionierungsanordnung kann bereit gestellt werden, die zusätzlich zur passiven Beschränkung in allen Richtungen, in denen von der Aufhängung hohe Steifigkeit erwartet wird, z.B. die T_x, T_y und R_z Richtung, Mittel zur aktiven Steuerung in der R_x, R_y und T_z Richtung haben. Die Aktuatoren, die für korrigierend Bewegungen z.B. des Spiegels sorgen, können als aktive Dämpfung benutzt werden. Vorzugsweise ist der Bereich in der R_x, R_y und T_z Richtung begrenzt. Der Bereich kann durch Anschläge begrenzt werden, die auf das aufgehängten Element einwirken.
Gemäss der vorliegenden Erfindung können Aufhängungssysteme verwirklicht werden, die in der Lage sind Lasten von mehr als 200 N zu widerstehen (z.B., während des Abschusses einer Rakete).
Eine andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrer Anschläge zur Verfügung gestellt werden, welche Bewegungen in einer der folgenden Richtungen T_z, R_x und R_y begrenzen. Dieses ist wichtig in den Fällen wo das Aufhängungssystem oder die Positionierungsanordnung Kräften ausgesetzt ist, die zu einer Überlastung führen können. Die Kräfte während des Abschusses einer Rakete, die eine Satellitennutzlast mit einem Aufhängungssystem oder einer Positionierungsanordnung trägt, können zum Beispiel zu einer Überlastung führen. Die Umleitung hohen Lasten kann durch Anschläge erreicht werden, die den Bewegungsbereich in einer oder mehrer der folgenden Richtungen T_z, R_x und R_y begrenzen.
Die Erfindung ist für die zivile- und militärische Anwendungen geeignet. Eine typische militärische Anwendung, in der die erfinderische Anordnung verwendet werden kann, ist ein Verfolgungssystem für die Verfolgung von Zielen oder Geschossen.
Es ist auch denkbar, die erfinderische Anordnung für das Herstellen und das Beibehalten einer optischen Nachrichtenübertragungsverbindung zwischen einem terrestrischen Terminal und einem Satellitenterminal zu verwenden. Die erfinderische Anordnung erlaubt es eine hohe Sichtlinienstabilität sicherstellen.
Eine dynamische Positionierungsanordnung gemäss der vorliegenden Erfindung erlaubt eine Beibehaltung der exakten Ausrichtung zwischen Quelle und Ziel sogar in anspruchsvollen Umgebungen (z.B., im Weltall). Erschütterungen, thermisch verursachte Bewegungen und mechanisches Kriechen können durch ein adäquates Steuersystem ausgeglichen werden, das aktiv die Position der Positionierungsanordnung korrigiert.
Es ist ein Vorteil der Aufhängungssysteme und Positionierungsvorrichtungen, die hierin gezeigt werden, dass die Trägheit dieser Schnittstelle in allen gewünschten Kipp-/NeigungsRichtungen konstant gemacht werden kann.
Ein Aufhängungssystem gemäss der vorliegenden Erfindung kann in vielen unterschiedlichen Bereichen benutzt werden.
Eine Positionierungsanordnungen gemäss der vorliegenden Erfindung kann in der Halbleiterherstellung und -kontrolle, industriellen Markierung, die Materialverarbeitung, biomedizinischen Systemen, Reprografie, Informationsanzeigen und Telekommunikation, Scannsystemen, astronomischen Teleskopen verwendet werden, um einige Beispiele zu erwähnen.
Ausrichtungsfehler, können, nachdem sie entdeckt wurden, schnell behoben werden und eine optimale Ausrichtung der optischen Achsen eines optischen Systems kann garantiert werden.

Claims

Aufhängungssystem (10; 30; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130), das ein flaches Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) und eine durch Fixieren des Federelements (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) das Federelement tragende Aufhängung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Aufhängungsrahmen (12; 32; 52; 103; 113; 134) als Aufhängung dient, die das Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) trägt, indem das Federelement an m Positionen (11.2, 11.3; 51.3; 71.1, 71.3; 92; 102; 112; 122.1–122.4) in Bezug zu dem Aufhängungsrahmen (12; 32; 52; 103; 113; 134) fixiert ist, mit m ≥ 1, – besagtes flaches Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) als Membrane für das Tragen eines optischen Elements dient, – k Vorspannungselemente (15.1; 15.2; 35; 75; 104; 114; 124), mit k ≥ 1, in Bezug zu dem Aufhängungsrahmen (12; 32; 52; 103; 113; 134) und dem Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) angeordnet ist, um lokal eine Vorspannungskraft am Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) anzulegen um damit positive Spannung in einem aktiven Bereich des Federelements (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) zur Verfügung zu stellen, besagte Vorspannungselemente umfassen eine oder mehrere Federelemente, die ein integraler Bestandteil des Aufhängungsrahmens oder an diesem befestigt sind, wobei m + k≥ 3 und wobei besagtes flaches Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) drei oder mehr in einer Ebene liegende, beinförmige flexible Elemente umfasst.
Das Aufhängungssystem (10; 30; 70; 80; 100; 120; 130) nach Anspruch 1, worin das Federelement (11; 70; 80; 101; 133) ein kreuzähnliches Federelement ist, das n = 3 oder n = 4 Beine (11.1– 11.4; 31.1, 31.2; 51.1, 51.3; 71.1–71.3; 121.1–121.4) hat und worin der Aufhängungsrahmen (32; 52; 103; 134) k = 1 oder k = 2 Vorspannungselemente (15.1; 15.2; 35; 55.1, 55.2; 75; 104; 124) umfasst.
Das Aufhängungssystem (10; 30; 70; 80; 100; 120; 130) nach Anspruch 2, worin das kreuzähnliche Federelement (11; 70; 80; 101; 133) eine Membrane mit Ausschnitten ist.
Das Aufhängungssystem (10; 30; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130) nach einer der vorausgegangenen Anspruche, worin der Aufhängungsrahmen (12; 32; 52; 103; 113; 134) und/oder das Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) Plastik, Silikon oder Metall enthalten.
Das Aufhängungssystem (10; 30; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Vorspannungselement (15.1; 15.2; 35; 75; 104; 114; 124) eines oder mehrere Federelemente (35.1, 35.2; 45.1, 45.2; 55.1, 55.2; 105) umfasst, die ein integraler Bestandteil des Aufhängungsrahmens (12; 32; 52; 103; 113; 134) oder an diesem befestigt sind.
Positionierungsanordnung, die ein Aufhängungssystem entsprechend einem der vorausgegangenen Ansprüche umfasst.
Die Positionierungsanordnung von Anspruch 6 weiter mindestens einen Aktuator umfassend, der mechanisch an das Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) gekoppelt oder mechanisch mit einem optischen Element (34) gekoppelt ist, das durch das Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) getragen wird, der Aktuator das Einstellen der Position des Federelementes (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) und/oder des optischen Elements (34) erlaubend.
Positionierungsanordnung von Anspruch 7 weiter umfassend eine Detektierungseinheit, die vorzugsweise einen Rückkopplungs-Sensor und Antriebselektronik umfasst.
Positionierungsanordnung entsprechend einem der Ansprüche 6 bis 8, die Teil eines Kommunikationssystems ist.
Optisches System, das ein Aufhängungssystem von einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eine Positionierungsanordnung von einem der Ansprüche 6 bis 9 und ein optisches Element (34) umfasst, das vom Federelement (11; 70; 80; 91; 101; 111; 133) getragen wird.
Das optische System nach Anspruch 10 als Schnellsteuerungsspiegelsystem dienend.
Satellit, der ein Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, oder eine Positionierungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 oder ein optisches System entsprechend Anspruch 10 oder 11 umfasst, wobei Anschläge zur Verfügung gestellt werden, die für einen Schutz während des Satellitenstart sorgen.