Produkt im Spotlight

Tische für mittlere Lasten und Stellwege bis 300mm

Linear und Rotationstische mit klassischen DC- und Schrittmotoren sind schon immer Teil des Produktspektrums bei PI, sdie bilden die so genannte „Mikrostelltechnik“.

Dabei bezieht sich „Mikro“ weniger auf die Baugröße der Tische. Vielmehr soll dadurch die Genauigkeitsklasse charakterisiert werden: Mikro- wie Mikrometerauflösung.

Die Mikrostelltechnik deckt dabei ein eigenes Anwendungsspektrum ab, das auch industrielle Anwendungen umfasst. Gerade dort wird Präzision beim Bewegen und Positionieren von Messwerkzeugen, Bearbeitungswerkzeugen, Kameras oder des zu bearbeitenden Objekts zunehmend wichtig.


Mikrometer-Genauigkeit

Die Produkte im Spotlight sind entwickelt worden, um Lasten von 10 bis 50 kg bis zu 300 mm linear bewegen oder um >360° drehen zu können. Es ist nicht trivial, diese Mikrometer-Genauigkeit zu erzielen, geht es doch darum, Messgrößen wie die Positioniergenauigkeit, Wiederholgenauigkeit oder das Umkehrspiel im Bereich eines Mikrometers zu halten. 

Bedenkt man die Vielzahl mechanischer Komponenten in einem solchen System, dann ist es ein ehrgeiziges Unterfangen, die Kosten eines solchen Tisches nicht explodieren zu lassen.


Das Zusammenspiel der Komponenten

Die Ausgewogenheit ist daher wichtig. Die Systemperformance ist so gut, wie die schwächste Komponente. Ist die Auflagefläche der Führungen nicht eben, kann kein noch so teures Sensorsystem die Positioniergenauigkeit retten. Ist die Vorspannung zwischen Mutter und Spindel zu niedrig, stellt das Umkehrspiel die Regelung vor Probleme. Ist sie zu hoch, verschleißt der Tisch – die Regelung hat immer noch Probleme. 

PI versteht es, aus diesem Zusammenspiel der einzelnen Komponenten ein Präzisionssystem zu komponieren. Kugelumlauf- und Kreuzrollenführungen sorgen für die hohe Tragfähigkeit und Ablaufgenauigkeit. Je nach Anforderung werden direkt messende Encoder eingesetzt, die die Position nicht anhand der Umdrehungen der Motorwelle messen, sondern direkt an der bewegten Plattform. Diese Encoder haben dann eine Auflösung von bis zu 1 Nanometer und unterstützen so die Regelung auf Positioniergenauigkeiten von < 1µm.


Mikro- und Nanostelltechnik

Nanostelltechnik beschreibt Positioniersysteme mit Genauigkeiten im Nanometerbereich, also bis zu einem Faktor 1000 präziser als die Mikrostelltechnik. In der klassischen Betrachtung waren Mikro- und Nanostelltechnik technologisch getrennt: Mikrostelltechnik mit klassischer Motorisierung, Nanostelltechnik basiert auf Piezoaktoren. Verbesserte Ansteuertechnologien, Sensorik, und Führungen, z.B. Luftlagertechnologie, ermöglichen es auch Systemen mit magnetischen Direktantrieben in die Gebiete der Nanostelltechnik vorzudringen. Hierbei wird dann unschlagbare Dynamik mit höchsten Genauigkeitsanforderungen kombiniert, dazu kommt die Verschleißfreiheit des Antriebs, der ideal für Anwendungen mit hohen Lebensdaueranforderungen geeignet ist. Umgekehrt sind auch verschiedene Piezomotoren in der Lage, unbegrenzte Stellwege mit unterschiedlichen Genauigkeiten zu ermöglichen. 

Betrachtet man Mikrostelltechnik im Sinne der Baugröße, dann ist die Q-Motion Serie ein klassischer Vertreter: Sie basierten auf piezoelektrischen Trägheitsantrieben, erreichten Stellwege von mehreren 10 Millimetern und eine Sensorauflösung von bis zu 1 nm. Dabei kannönnen sie mit einer Breite von nur 20 mm gefertigt werden und ermöglicht damit als kompakte Antriebslösung völlig neue Anwendungen.

Dieses zeigt die Q-Motion Serie. Mit Piezo-Trägheitsantrieben werden hier lineare und rotatorische Tische mit einer Breite von 20 mm gefertigt, mit Stellwegen von mehreren 10 Millimetern und einer Sensorauflösung bis zu 1 nm.

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Broschüre: Precision Motion Control Solutions

Stages for Medium Loads and Travel Ranges
Version / Datum
DBRO02E 11/2017
Version / Datum
DRBO02C 11/2017
Dokumentsprache
pdf - 5 MB
pdf - 8 MB


Über den Autor

Steffen Arnold

Leiter Marketing & Kommunikation, Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG

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