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Übersicht

Hybridkonzept mit übergeordneter Positionsmessung
und Regelung

Piezo und Motor für Nanometer-Genauigkeit

  • Parallele Regelung für Piezoantrieb und DC-Servomotor
  • Wiederholgenauigkeit im Nanometerbereich
  • Direktmetrologie: Linearencoder mit 2 nm Auflösung
  • Nanometergenaues Einschwingen auf die Position binnen weniger Millisekunden
  • Spielfreie Kugelumlaufspindel und reibungsfreier Piezoantrieb
  • Aktive Kompensation des Umkehrspiels und von Stick-/Slip-Effekten beim Anfahren
  • Hohe Konstanz der Geschwindigkeit
  • Hohe Antriebs- und Haltekräfte bei minimaler Leistungsaufnahme / Wärmeerzeugung

Eine Regelung für zwei Antriebe

Die gemeinsame Regelung des Motors (blau) und des Piezoaktors (gelb) über einen einzigen hochauflösenden Linearencoder (grün) ermöglicht die extrem konstante Geschwindigkeit und hohe Positioniergenauigkeit.

Entkoppelte Bewegung

Beim Hybridantrieb ist die bewegte Plattform vom motorisierten Antriebsstrang über den hochsteifen Piezoantrieb und spiel- und reibungsfreie Festkörpergelenke entkoppelt. Im Positionierbetrieb erfolgt das Einschwingen auf die Position binnen weniger Millisekunden und kleinste Schritte im Bereich der Auflösung des Encoders werden zuverlässig ausgeführt.

Die Piezoaktoren ermöglichen im dynamischen Betrieb eine hohe Konstanz der Geschwindigkeit durch Kompensation von Regelabweichungen des motorisierten Antriebs.

Stick-/Slip-Effekte

Stick-/Slip-Effekte beim Anfahren oder Umkehrspiele können ebenfalls kompensiert werden. Die gemeinsame Regelung auf einen einzigen hochauflösenden Sensor bedeutet, dass beide Bewegungssysteme nicht mehr getrennt zu betrachten sind, sondern als ein System mit Stellwegen über hunderte Millimeter und mit der Präzision eines piezobasierten Nanopositioniertischs.

Die Auflösung und damit die Positioniergenauigkeit hangen von der Wahl des verwendeten Positionssensors ab.

PI Hybridantrieb Diagramm
Vorschub über 1 mm mit Hybridversteller, Geschwindigkeit 100 μm/s. Die Abweichung von der kommandierten Trajektorie beträgt weniger als 10 nm
Anwendungen

Anwendungen

Hybridversteller sind besonders gut geeignet für Anwendungen, in denen die Position hochgenau ausgewertet und wieder angefahren werden muss, oder für Oberflächeninspektion und Messtechnik, wenn eine Zielposition nanometergenau erreicht werden soll.