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Übersicht

PiezoWalk® Schreitantriebe

Nanometer-Präzision mit hoher Vorschubkraft

  • Integrationsstufen vom OEM-Motor bis zum mehrachsigen Positioniersystem
  • Variabler Stellweg durch variable Läuferlänge
  • Auflösung bis 0,03 nm
  • Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung
  • Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip

PiezoWalk® Antriebe wurden vor mehr als 10 Jahren für die Halbleiterindustrie entwickelt, die höchste Anforderungen an die Zuverlässigkeit, Positionsauflösung und Langzeitstabilität stellt. PI erhielt für die PiezoWalk® Technologie im Jahre 2005 den SEMI Technology Innovation Showcase Award. Die Antriebe werden ständig weiterentwickelt und heute steht eine Vielzahl an Varianten für unterschiedliche Einsatzgebiete zur Verfügung.

Funktionsprinzip

Funktionsprinzip von PiezoWalk® Linearmotoren

Wesentliche Bestandteile des Piezoschreitantriebs sind mehrere piezokeramische Aktoren, die gegen einen beweglich geführten Läufer vorgespannt sind. Die Piezoaktoren führen im Betrieb eine Schreitbewegung aus, die zu einem Vorschub des Läufers führt. Die Ansteuerung der Aktoren ermöglicht kleinste Schritt- und Vorschubbewegungen, sodass eine hohe Bewegungsauflösung von weit unter einem Nanometer erreicht wird.

PI NEXLINE Piezowalk Principle
 
PI NEXLINE Piezowalk Principle
 
Eigenschaften

Eigenschaften von Schreitantrieben

Piezoschreitantriebe benötigen keine mechanischen Komponenten wie Kupplung oder Getriebe, die durch Reibung und Spiel die Präzision und Zuverlässigkeit hochauflösender Motor-Spindel-basierter Antriebssysteme merklich begrenzen.

Piezomotoren sind selbsthemmend

Die Vorspannung der piezokeramischen Aktoren gegen den Läufer sorgen für die Selbsthemmung des Antriebs in Ruhe und im ausgeschalteten Zustand. Dadurch verbraucht er keine Energie, er erwärmt sich nicht und hält die Position mechanisch stabil. Anwendungen mit geringer Einschaltdauer, die eine hohe zeitliche und Temperaturstabilität erfordern, profitieren von diesen Eigenschaften.

Lebensdauer und Zuverlässigkeit

Die Bewegung des piezokeramischen Aktors beruht auf kristallinen Effekten und ist keinem Verschleiß ausgesetzt. Die Ankopplung der Aktoren an den Läufer ist anders als bei anderen piezomotorischen Motorprinzipien keinen Gleitreibungseffekten unterworfen, der Vorschub wird durch ein physikalisches Klemmen und Abheben der Aktoren erzielt.

Piezomotoren für alle Anwendungen

Piezomotoren von PI sind im Prinzip vakuumtauglich und für den Betrieb unter starken Magnetfeldern geeignet. Hierfür werden Sonderversionen der Antriebe angeboten. Piezoschreitantriebe können auch in Reinräumen oder in Umgebungen mit harter ultravioletter Strahlung eingesetzt werden.

NEXLINE® Antrieb Diagramm
Konstante Geschwindigkeit und gleichmäßiger Vortrieb eines NEXLINE® Antriebs sind im Nanoschritt-Betrieb am besten, aber die maximal erreichbare Geschwindigkeit ist im Vollschritt-Betrieb höher als Folge von ungeregelten 1-nm-Bewegungen eines NEXLINE® Antriebs
PI NEXLINE® Antrieb Diagramm
Folge von ungeregelten 1-nm-Bewegungen eines NEXLINE® Antriebs

Produkte

Produkte: zwei Technologien – mehr Möglichkeiten

PI verwendet bei den Piezoschreitantrieben zwei unterschiedliche Technologien, die auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden können:

Die Hochlast-Schreitantriebe kombinieren Piezo-Klemm- und Scheraktoren, um einen Läufer zu bewegen. Die Antriebe besitzen besonders hohe Kräfte und Steifigkeiten mit Vorschubkräften von mehreren 100 N. Sie können im Bereich von wenigen Mikrometern Schwingungen mit Nanometer-Auflösung dynamisch kompensieren, sind für höhere Stell- und Haltekräfte bis 800 N ausgelegt und arbeiten mit geringeren Geschwindigkeiten.

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Die Präzisionsschreitantriebe setzen die Schreitbewegung mit Piezo-Biegeelementen um. Diese Antriebe sind kompakter und erreichen höhere Geschwindigkeiten, wobei sie Kräfte im Bereich von 10 bis 20 N entwickeln. Die geeignete Auswahl der Piezoelemente optimiert Schrittweite, Klemmkraft, Geschwindigkeit und Steifigkeit für die jeweiligen Anforderungen.

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PI Piezo Walk Modules

Downloads

Technologie PiezoWalk® Piezoschreitantriebe
Nanometer-Präzision mit Hoher Vorschubkraft
Pdf 1.7 M 2013/01/17

Patente

Im technologischen Umfeld der Piezoschreitantriebe (NEXACT®, NEXLINE®) hält PI folgende Patente oder Patentanmeldungen:

  • DE10148267B4
  • EP1267478B1
  • EP2209202B1
  • EP2209203B1
  • US6800984B2
  • DE4408618B4

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