4543545searchresultspage10036869

PI Glossar

PI Icon Glossary
A

Absolute Genauigkeit

Die absolute Genauigkeit ist die maximale Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist- Position. Die Genauigkeit wird durch Umkehrspiel, Hysterese, Drift, Nichtlinearität im Antrieb oder Messsystem, Verkippung etc. begrenzt. Die höchste Genauigkeit kann mit Direktmetrologie- Messsystemen erreicht werden. Dabei wird z. B. mit einem Interferometer oder Linearencoder direkt die Position der Stellplattform gemessen, sodass mechanisches Spiel innerhalb des Antriebsstrangs keinen Einfluss auf die Positionsmessung hat. Systeme mit indirekter Metrologie (z. B. Rotationsencoder auf der Motorwelle) oder ungeregelte, schrittmotorgetriebene Tische bieten deutlich schlechtere Absolutgenauigkeit. Unabhängig davon konnen sie trotzdem hohe Auflösungen und Wiederholbarkeiten erreichen.

Auflösung

Auflösung in der Positionierung bezeichnet die kleinste Abstandsänderung, die vom System unterschieden werden kann. Die ungeregelte Auflösung von Piezo-Nanopositionierern und Piezoaktoren ist im Prinzip unbegrenzt, weil sie nicht durch Haft- oder Gleitreibung limitiert wird. Stattdessen ist das Äquivalent zum Elektronikrauschen spezifiziert.
Siehe auch 
>> Rechnerische Auflösung und
>> Kleinste Schrittweite.

Anstiegszeit

Zeitkonstante des Verstärkers/Controllers. Zeit, die benötigt wird, um von 10 % auf 90 % des maximalen Spannungshubs zu kommen.

Antriebsart

Gibt an, welche Antriebsarten durch den Controller / Verstärker unterstützt werden, z. B. DC-Motoren, Piezoschreitantriebe, Piezoaktoren.

Aussteuergrenzen

Gemessene Werte bei Umgebungstemperatur 20 °C. Als Steuersignal wird ein Sinus verwendet, im ungeregelten Betrieb (open-loop). Der Verstärker arbeitet innerhalb der Aussteuergrenzen linear, insbesondere ohne thermische Begrenzung.

Ausgangsspannung

Die Ausgangsspannung von Piezocontrollern zeigt Schwankungen von nur wenigen Millivolt und ist damit besonders langzeitstabil.

B

Bandbreite

Gemessener Wert. Angegeben ist die Frequenz in kHz, bei der die Amplitude um -3 dB abgefallen ist. Großsignalwerte: bei maximaler Ausgangsspannung. Kleinsignalwerte: bei Ausgangsspannung von 10 Vpp. Die Werte sind im Aussteuerdiagramm des Controllers / Verstärkers abzulesen.

Betriebstemperaturbereich

Sicherer Betrieb, ohne Schaden für den Antrieb. Alle technischen Daten im Datenblatt beziehen sich auf Zimmertemperatur (22 ±3 °C).

Betriebsspannung

Erlaubter Eingangsspannungsbereich, ggf. auch Eingangsfrequenz, für die Versorgung des Geräts.

Belastbarkeit

Maximale Belastbarkeit vertikal, wenn der Versteller horizontal montiert ist. Der Angriffspunkt der Last liegt in der Mitte der Plattform.

Bidirektionale Wiederholgenauigkeit

Die Genauigkeit, mit der jede Position innerhalb des Stellbereiches nach einer beliebigen Positionsänderung erneut angefahren werden kann. Effekte wie z. B. Hysterese und Umkehrspiel wirken sich direkt auf die bidirektionale Wiederholbarkeit aus, wenn das System nicht über "Direktmetrologie" verfügt.
Siehe auch >> Unidirektionale Wiederholbarkeit.

C / D

Cosinusfehler

Der Cosinusfehler ist ein akkumulativer Positionsfehler in Linearsystemen, der auftritt, wenn ein Winkelfehler zwischen dem Antrieb und der Stellplattform existiert. Der Positionsfehler errechnet sich aus dem Produkt der Positionsänderung und der Differenz zwischen 1 und dem Cosinus des Winkelfehlers.

Dauerausgangsstrom

Für Mehrachsen-Controller erfolgt die Angabe pro Kanal. Gemessener Wert. Steht über längere Zeit zu verlässig zur Verfügung.

Definition der Linear- und Drehachsen

X
 
Linearbewegung in Richtung der Positionierung
Y
 
Linearbewegung senkrecht zur X-Achse
Z
 
Linearbewegung senkrecht zu X und Y
θX Drehung um X
θY Drehung um Y
θZ Drehung um Z

Druck-/Zugkraft, max.

Maximale Kraft in Bewegungsrichtung. Einige Versteller bringen evtl. höhere Kräfte auf, was die Lebensdauer beeinträchtigen kann.

Dynamische Auflösung

Für kapazitive Sensoren. Gemessen im nominalen Messbereich, Bandbreite s. Datentabelle. Vgl. statische Auflösung.

E

Ebenheit

Siehe >> Übersprechen.

Endschalter

Jeder Endschalter sendet sein Signal auf einer eigens zugewiesenen Leitung zum Controller. Der Controller sorgt dann für den Abbruch der Bewegung und verhindert so, dass der Versteller bis an den mechanischen Anschlag fährt und Schaden nimmt. PI Versteller sind mit mechanischen oder mit berührungslosen optischen oder Hall-Effekt-Endschaltern ausgestattet. Funktionsweise, z. B. optisch, magnetisch.

Eingangspegel

Erlaubte Eingangspegel für digitale Schnittstellen.

Encodereingang

Maximale Bandbreite (-3 dB) der Eingangssignale für den Encodereingang.

Erweiterungsfaktor für den Messbereich

Für kapazitive Sensoren, wird bei PI gesetzt.

Eingangsspannungsbereich

Auch Eingangssteuerspannung, für Piezocontroller / Verstärker. Empfohlen ist ein Bereich von -2 bis 12 V. Der übliche Verstärkungsfaktor von 10 bewirkt eine Ausgangsspannung von -20 bis 120 V. Die meisten PI Controller erlauben einen Eingangsspannungsbereich von -3 bis 13 V.

Exzentrizität

Die Abweichung von theoretischer und tatsächlicher Rotationsachse bei Drehverstellern.

F / G

Führungsgenauigkeit, Führungsfehler

Der Führungsfehler beschreibt die Abweichungen der Stellplattform von der gewünschten Bahn senkrecht zur Stellrichtung, sowie die Verkippung um die Achsen. Bei einem einachsigen Lineartisch sind das z. B. die unerwünschten
Bewegungen in allen anderen fünf Freiheitsgraden. Für jede Translation in X treten auch lineare Komponenten in Y und Z und Verkippungen um X (θX, Rollen), um Y (θY, Neigen) und um Z (θZ, Gieren) auf. Führungsfehler werden durch das Führungssystem, die Montage des Positioniertisches (Verspannungen) und die Last (z. B. Drehmomente) verursacht.

Freiheitsgrad

Ein Freiheitsgrad entspricht einer aktiven Achse eines Positioniersystems. Ein XY-Positioniertisch hat zwei Freiheitsgrade, ein Hexapod sechs.

Geradheit

Siehe >> Übersprechen.

Geregelter Betrieb

Der Betrieb in Regelung erfordert die Auswertung eines Positionsmesssystems. Ein Regelalgorithmus vergleicht dann die kommandierte Soll- mit der gemessenen Ist-Position. Die Regelung sorgt für bessere Wiederholgenauigkeit und Positionsstabilität.

Gieren / Neigen

Siehe >> Übersprechen.

Grundlast (intern)

Für geschaltete Verstärker. Stabilisiert die Ausgangsspannung auch ohne angeschlossene kapazitive Last (Piezoaktor). Die mögliche Ausgangsleistung
eines Piezocontrollers/Verstärkers hängt von den internen und externen kapazitiven Lasten ab.

Geschwindigkeit, max.

Angegeben ist der kurzzeitige Spitzenwert bei horizontaler Montage, ohne zusätzliche Last. Dieser Wert ist nicht für den kontinuierlichen Betrieb geeignet. Durchschnitts- und Dauergeschwindigkeit sind niedriger als der Spitzenwert und hängen von den Randbedingungen der Anwendung ab. Daten für Vakuumversionen können abweichen.

H / K

Haltekraft, unbestromt

Piezomotor-Linearantriebe sind im Ruhezustand selbsthemmend, verbrauchen keinen Strom und erzeugen keine Wärme. Bei längerem Abschalten sinkt die Haltekraft, dies ist typisch für Piezomotoren. Die Daten geben die Mindesthaltekraft im Langzeitbetrieb an.

Hysterese

Die Hysterese ist ein Positionsfehler, der beim Umkehren der Stellrichtung auftritt. Sie kann durch elastische Deformation, wie reibungsbedingte Ver- und Entspannungen, verursacht werden. Die Hysterese eines Positioniersystems ändert sich meist mit der Belastung, Beschleunigung und Geschwindigkeit.

Kleinste Schrittweite

Die kleinste Bewegung, die wiederholbar durchgeführt werden kann, wird kleinste Schrittweite oder typische Auflösung genannt und wird durch Messungen ermittelt. Die Datentabelle enthält typische Messwerte. Die kleinste Schrittweite unterscheidet sich meist stark von der rechnerischen Auflösung, die numerisch wesentlich kleiner ausfallen kann. Wiederholbare Bewegungen im Nanometeroder Sub-Nanometerbereich können mit Piezostelltechnik und reibungsfreien Flexure Führungen durchgeführt werden.
Siehe auch 
>> Rechnerischen Auflösung.

L / M / N / O

Linearitätsabweichung

Wert aus Realmessung mit externem, rückführbaren Messmittel. Bezeichnet den Betrag der maximalen Abweichung von einer idealen geradlinigen Bewegung. Die Angabe erfolgt in % in Bezug auf den gesamten Messbereich. Die Linearitätsabweichung hat keinen Einfluss auf die Auflösung und Wiederholbarkeit einer Messung. Messung der Linearitätsabweichung: Die Soll und gemessenen Istwerte der Positionen werden gegeneinander aufgetragen, eine Gerade durch den ersten und letzten Datenpunkt gelegt und die betragsmäßig maximale Abweichung von dieser Gerade bestimmt. 0,1 % Linearitätsabweichung entspricht damit einem Fenster von ±0,1 % um die ideale Gerade. Beispiel: Eine Linearitätsabweichung von 0,1 % über einen Messbereich von 100 μm ergibt eine mögliche maximale Abweichung des Messwertes zum Istwert von 0,1 μm.

Leistungsaufnahme

Maximale Leistungsaufnahme bei Volllast.

Linearisierung

Integrierte Methode, z. B. ILS, Polynome n-ter Ordnung, Sensorlinearisierung.

Material

Mikropositioniertische sind normalerweise aus eloxiertem Aluminium oder rostfreiem Stahl gefertigt. Geringe Mengen anderer Materialien können enthalten sein, z. B. für Lager, Vorspannung, Kupplung, Montage, etc. Auf Wunsch können andere Materialien, wie z.B. unmagnetischer Stahl oder Invar verwendet werden.

Messwerte

Die Messwerte wie Umkehrspiel und Wiederholgenauigkeit werden nach der VDI-Norm 3114 ermittelt.

MTBF

"Mean Time Between Failure": Maß für die Betriebsdauer und Zuverlässigkeit des Verstellers.

Neigen / Gieren

Siehe >> Übersprechen

Orthogonalität

Siehe >> Rechtwinkligkeit.

P

Parallele Kinematik

Mehrachsiges System, bei dem alle Aktoren direkt auf dieselbe bewegte Plattform wirken. Vorteile gegenüber serieller Kinematik sind eingeringeres Massenträgheitsmoment, keine bewegten Kabel, niedrigerer Schwerpunkt, keine Akkumulation von Führungsfehlern und einkompakterer Aufbau.

PI Parallel-Kinematic / Single-Axis Stages
Parallel- und seriellkinematischer Aufbau eines 6-Achsen-Positionierers im Vergleich

Präzision

Präzision ist ein nicht genau definierter Begriff und wird von verschiedenen Herstellern unterschiedlich für Wiederholbarkeit, Genauigkeit oder Auflösung verwendet. PI verwendet den Begriff im Sinne einer nicht quantifizierten hohen Genauigkeit.

Profilgenerator

Lineare Interpolation, Punkt-zu-Punkt, Trapez, S-Kurven. Für mehrere Achsen: elektronische Getriebefunktion.

Pulsweitenmodulation (PWM)

Der PWM-Modus ist ein hocheffizienter Verstärkerbetrieb, bei dem nicht die Amplitude des Ausgangssignales geregelt wird, sondern dessen Einschaltdauer.

Q / R

Querbelastbarkeit

Maximal zulässige Kraft orthogonal zur Stellrichtung. Dieser Wert gilt direkt für die bewegte Plattform und reduziert sich, wenn die Kraft oberhalb der Plattform angreift.

Rauschen

Für kapazitive Sensoren. In erweiterten Messbereichen ist das Rauschen deutlich höher als im nominalen Messbereich.

Reibung

Siehe >> Stick-Slip-Effekt.

Rechnerische Auflösung

Die theoretisch kleinste Bewegung, die ein Positioniersystem durchführen kann. Dieser Wert darf nicht mit der kleinsten Schrittweite verwechselt werden. Bei indirektem Positionsmessverfahren gehen in die Berechnung der Auflösung z. B. die Werte für die Spindelsteigung, Getriebeuntersetzung, Auflösung des Motors bzw. Sensors / Encoders etc. ein. Sie liegt oft wesentlich unter der kleinsten Schrittweite der Mechanik. Bei direkten Messverfahren wird die Auflösung des Sensorsystems angegeben.

Rechtwinkligkeit, Orthogonalität

Die Rechtwinkligkeit beschreibt die Abweichung vom idealen 90° Winkel der X, Y und Z Bewegungsachsen.

Referenzschalter

Viele Versteller verfügen über einen richtungserkennenden Referenzschalter ca. in der Mitte des Stellbereichs. Für die beste Wiederholbarkeit des Positionierens empfiehlt es sich, den Referenzschalter immer von derselben Seite anzufahren. Funktionsweise: optisch, magnetisch.

S / T

Sensorauflösung

Der Sensor kann das kritische Element der Positionsauflösung sein, weshalb die Sensorauflösung erforderlichenfalls separat spezifiziert wird. Rotationsencoder: Impulse pro Spindeldrehung. Linearencoder: Kleinste Bewegung, die vom verwendeten Sensorsystem noch detektiert wird.

Sensorbandbreite

Gemessener Wert. Angegeben ist die Frequenz, bei der die Amplitude bei auf -3 dB abgefallen ist.

Serielle Kinematik

Mehrachsiges System, bei dem alle Aktoren auf eine eigene Stellplattform wirken. Vorteile sind einfacher mechanischer Aufbau und Kontrollalgorithmen. Nachteile gegenüber paralleler Kinematik sind schlechtere dynamische Eigenschaften, keine integrierte Parallelmetrologie möglich, Akkumulation von Führungsfehlern, geringere Genauigkeit.

Sinnvolle Piezolast

Für geschaltete Verstärker. Die mögliche Ausgangsleistung eines Piezocontrollers/Verstärkers hängt von den internen und externen kapazitiven Lasten ab.

Spitzenstrom

Steht nur für sehr kurze Zeiten zur Verfügung, typisch unter einigen Millisekunden. Dient der Abschätzung der möglichen Dynamik mit einer bestimmten kapazitiven Last. Hinweis: Der Piezo controller/Verstärker arbeitet dabei nicht unbedingt linear.

Statische Auflösung

Für kapazitive Sensoren. Gemessen bei einer Bandbreite von 10 Hz, nominaler Messbereich.

Stellweg

Der maximal mögliche Stellweg wird durch die Länge der Antriebsspindel begrenzt. Falls vorhanden, bestimmt der Abstand der Endschalter den Stellbereich.

Stick-Slip-Effekt, Reibung

Dieser Effekt begrenzt die kleinste Schrittweite. Er tritt beim Übergang von der Haftreibung zur Gleitreibung auf und bewirkt einen Bewegungssprung. Reibungsfreie Antriebe, wie z. B. Piezoaktoren mit Flexure Festkörperführungen, werden vom Stick-Slip-Effekt nicht beeinträchtigt und ermöglichen deshalb Auflösungen im Sub-Nanometerbereich.

Stromaufnahme

Stromverbrauch des Systems auf der Versorgungsseite. Angegeben im Leerlauf (Controller ohne Last). Alternativ Leistungsaufnahme.

Strombegrenzung

Kurzschlussfestigkeit.

Taumelfehler

Der Taumelfehler beschreibt bei Rotationstischen das unerwünschte Verkippen um die Drehachse je voller Umdrehung.

PI Rotary Stage

Begriffsdefinition beim Drehversteller: Taumeln (wobble), Ebenheit (flatness), Exzentrizität (eccentricity)

U / V / W

Unidirektionale Wiederholgenauigkeit

Die Genauigkeit, mit der jede Position innerhalb des Positionierbereichs nach einer beliebigen Positionsänderung aus der gleichen Richtung wieder angefahren werden kann. Weil Hysterese und Umkehrspiel nur einen geringen Einfluss auf die unidirektionale Wiederholbarkeit haben, ist dieser Wert meist deutlich besser als die "Bidirektionale Wiederholbarkeit".

Ungeregelter Betrieb

Betrieb ohne Auswertung eines Positionssensors und Regelkreis. Versteller mit Schrittmotoren führen präzise und wiederholbare Schritte aus und benötigen daher keine Regelung. Die Regelung sorgt für bessere Wiederholgenauigkeit und Positionsstabilität.

Umkehrspiel

Positionierfehler, der bei einer Richtungsänderung auftritt. Er wird durch mechanisches Spiel im Antriebsstrang, z. B. in Lagern oder Getrieben, und durch Reibung der Führungen verursacht. Im Gegensatz zur Hysterese kann Umkehrspiel in positionsgeregelten Systemen zur Instabilität führen, da es für eine Totzeit im Regelkreis sorgt. Das Umkehrspiel hängt ab von Temperatur, Beschleunigung, Belastung, Spindelposition, Stellrichtung, Abnutzung usw. Umkehrspiel wird unterdrückt durch Vorspannung des Antriebsstrangs. Ein Positionsmessverfahren, das die Position der Plattform direkt misst, eliminiert sämtliche Fehler aus dem Antriebsstrang (Direktmetrologie). Die Datentabelle enthält typische Messwerte. Daten für Vakuumversionen können abweichen.

Übersprechen: Neigen / Gieren, Geradheit / Ebenheit

Über den gesamten Stellweg gemessene Abweichung von der idealen, geraden Bewegung als Verkippung um die Y- (Neigen) und Z-Achse (Gieren), wobei die Bewegung in X-Richtung erfolgt (rechtwinkliges Koordinatensystem). Die Datentabelle enthält typische Messwerte als ±Werte. Geradheit (bezogen auf Z) und Ebenheit (bezogen auf Y) beziehen sich auf die entsprechende Absolutabweichung und werden in μm angegeben.

Überhitzungsschutz

Abschalttemperatur für den Spannungsausgang. Kein automatisches Wiedereinschalten.

Verstärkerauflösung

Nur fur digital angesteuerte Verstarker: Messung des kleinsten digitalen Ausgabewerts (LSB) in mV.

Verstärkerprinzip

PI verwendet folgende Verstarkerprinzipien: Ladungsgesteuert, geschaltet (class D), linear.

Verkippung

Siehe >> Übersprechen.

Welligkeit, Rauschen, 0 bis 100 kHz

Restwelligkeit der Spannung in mVpp mit eindeutiger Frequenz. Rauschen über gesamten Frequenzbereich.

Nach oben