Parallelkinematik, Hexapoden

Hexapoden sind parallelkinematische Systeme mit sechs Antrieben, die mit einer einzigen Plattform direkt verbunden sind. Dadurch können Anwender automatisiert Objekte über alle Freiheitsgrade, X, Y, Z und rotatorisch, hochgenau positionieren, je nach Antrieb im Mikrometerbereich oder darunter. Das parallelkinematische System ist sehr steif, bei gleichzeitig geringem bewegten Gewicht und kann bei entsprechender Auslegung Lasten von bis zu mehreren Tonnen tragen. Anwender können das Bezugskoordinatensystem frei wählen und mittlerweile sind Hexapoden zusammen mit Arbeitern an Produktionslinien zu finden. Über EtherCAT bindet der Anwender das System in die Automatisierungslandschaft ein.

Parallelkinematische Piezotische

Die optimale Bahntreue erreichen Piezotische mit parallelkinematischem Aufbau, die Kapazitivsensoren für Parallelmetrologie nutzen. In einem Parallelkinematik-Mehrachsensystem gibt es nur eine Bewegungsplattform, auf die alle Aktoren direkt einwirken. Dadurch können die dynamischen Eigenschaften der Achsen einer Ebene identisch ausgelegt und die bewegte Masse stark reduziert werden. Weitere Vorteile der parallelen Kinematik liegen darin, dass das System kompakter gebaut werden kann als seriell gestapelte, und sich die Fehler der einzelnen Achsen nicht aufaddieren. Der Einsatz von mehrachsigen Nanopositioniersystemen mit Direktmetrologie ermöglicht jederzeit ein gleichzeitiges Messen aller Freiheitsgrade gegenüber einer gemeinsamen festen Referenz. In solchen Systemen wird unerwünschtes Übersprechen der Bewegung in eine andere Achse sofort detektiert und in Echtzeit aktiv ausgeregelt. Dieses Konzept der aktiven Führung ermöglicht eine hohe Bahntreue im Nanometerbereich, auch im dynamischen Betrieb.

Parallelmetrologie

Jeder Sensor misst die Position der gleichen Bewegungsplattform in dem jeweiligen Freiheitsgrad. Damit wird das Übersprechen (Crosstalk) aller Achsen innerhalb des Regelkreises gehalten und so eine automatische Korrektur ermöglicht.

Patente

PI besitzt eine Vielzahl von Patenten auf Piezo- und Motorentechnologie.

PICA / PICA Power

PICA Piezoaktoren wurden speziell für den Dauerbetrieb mit höchsten Anforderungen entwickelt. PICA Power Aktoren sind auch für Arbeitsbedingungen mit hohen Temperaturen optimiert.

Alle verwendeten Materialien sind speziell auf Robustheit und Lebensdauer abgestimmt. Laufleistungstests mit PICA-Antrieben bewiesen stets gleichbleibende Leistung, selbst nach Milliarden (1.000.000.000) Zyklen. Die Kombination aus hoher Auslenkung und geringer elektrischer Kapazität sorgt für exzellentes dynamisches Verhalten bei reduziertem Antriebsleistungsbedarf.

PICMA® Multilayer-Piezoaktoren

PICMA®-Aktoren nutzen den indirekten piezoelektrischen Effekt und erreichen bei relativ niedrigen Spannungen hohe Kräfte. Sie brauchen nur einen sehr geringen Bauraum. Gleichzeitig sind die PICMA® Aktoren sehr dynamisch und können eine Position nahezu unendlich genau erreichen. Deshalb finden sie in der Dosiertechnik  Anwendung, beispielsweise als Mikropumpe. Aufgrund ihrer keramischen Isolierung weisen PICMA®-Aktoren eine hohe Zuverlässigkeit und Klimafestigkeit auf. PI rüstet PICMA®-Aktoren für Kundenanwendungen auch mit individuellen Anschlüssen aus.

PICMAWalk

PICMAWalk Antriebe erreichen Vorschubkräfte bis 50 N und Haltekräfte bis 60 N. Die maximale Geschwindigkeit beträgt 15 mm/s. PICMAWalk verwenden die bewährten PICMA® Multilayer-Piezoaktoren. Das bedeutet niedrige Ansteuerspannungen bis 120 V. PICMA® Piezoaktoren sorgen auch für die lange Lebensdauer und außergewöhnliche Zuverlässigkeit der PICMAWalk Technologie.

Piezoelektrischer Trägheitsantrieb

Piezoträgheitsantriebe sind platzsparende und preiswerte piezobasierte Antriebe mit relativ hohen Haltekräften und theoretisch unbegrenztem Stellweg. Mit einer Betriebsfrequenz von max. 20 kHz erreichen direkt auf den Läufer wirkende Antriebe Geschwindigkeiten von mehr als 5 mm/s. Der Q-Motion-Antrieb arbeitet bei der maximalen Betriebsfrequenz von 20 kHz geräuschlos. Im Stillstand ist der Antrieb selbsthemmend, muss nicht bestromt werden und erwärmt sich nicht. Er hält die Position mit maximaler Kraft. Er geeignet sich damit für batteriebetriebene, mobile Anwendungen mit geringen Lastzyklenzahlen.

PiezoMove®

PiezoMove® Aktoren kombinieren geführte Bewegung und lange Stellwege bis 1 mm sowie optional einen Sensor, der Genauigkeiten im Bereich bis 10 Nanometern zulässt. Die hochpräzisen, reibungsfreien Festkörpergelenkführungen erreichen eine sehr hohe Steifigkeit sowie eine extrem geringe seitliche Auslenkung.

Damit sind sie leichter handhabbar als ein einfacher Piezoaktor, aber dennoch besonders kompakt. Die Zahl und Größe der eingesetzten Piezoaktoren beeinflussen die Steifigkeit und Krafterzeugung. Aufgrund dieser Eigenschaften, ihren kompakten Abmessungen und des kostengünstigen Designs eignen sich die PiezoMove® Hebelaktoren speziell für OEM-Anwendungen.

Piezoresistiver Sensor (PRS)

Dehnmessstreifensensor, der aus einer Halbleiterfolie besteht.

Siehe >> Dehnmessstreifen.

Piezoverstärker der Klasse D

PiezoWalk® Schreitantrieb

PiezoWalk® Antriebe nutzen das Piezo-Schreitprinzip und kombinieren eine Subnanometer-Auflösung mit hohen Kräften, einem robusten Design und einem skalierbaren Stellweg. Industriekunden setzen Schreitantriebe ein, um Stellwege größer 1 mm zu fahren und bei nanometergenauer Auflösung stabil die Position zu halten. PI bietet Schreitantriebe mit großen Vorschubkräften, Stell- und Haltekräften, aber auch relativ hohen Geschwindigkeiten an, die auch im Vakuum eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Siehe >> NEXLINE®, >> NEXACT® und >> PICMAWalk.

PIglide Luftlagertechnologie

Die PIglide Luftlager-Technologie ermöglicht eine reibungsfreie Positionierung mit hoher Führungsgenauigkeit von bis zu 5 µrad über 100 mm. Diese Technologie verbessert die Positionsauflösung und ermöglicht Scannen mit konstanter Geschwindigkeit. Die Wiederholgenauigkeit beträgt nur wenige Encoderimpulse. Eine ähnliche Präzision im Nanometerbereich ist auch mit festkörpergeführten Piezo-Nanopositionierern möglich, jedoch über deutlich kleinere Stellwege.

PILine® Ultraschall-Piezomotoren

PILine® Ultraschall-Piezomotoren sind präzise, dynamisch, klein und leise und darüber hinaus selbsthemmend. Dadurch reduziert sich der Energiebedarf der Anwendung, denn die Motoren müssen in Ruhe nicht dauerhaft mit Strom versorgt werden. Deshalb und aufgrund der kleinen Baugröße sind die Antriebe besonders in mobilen Geräten in der optischen Industrie und bei der Messtechnik gefragt, wo sie klassische Antriebstechnologien ersetzen können.

PIMag Magnetische Linearmotoren

Magnetische Direktantriebe von Physik Instrumente (PI) schaffen eine direkte und steife Verbindung zwischen der bewegten Last und dem Antrieb. Sie sind in der Industrie dann gefragt, wenn hochdynamisch und hochgenau Gegenstände positioniert werden sollen. Durch die leichtgängigen Präzisions-Linearführungen mit Kreuzrollenlagern eignen sich solche Linearmotortische sehr gut für Scanning-Anwendungen mit konstanter Geschwindigkeit. Die Antriebe arbeiten berührungslos und sind damit sehr zuverlässig. Über standardisierte Feldbus-Systeme können Anwender die magnetischen Direktantriebe sehr schnell in bestehende Maschinen und Anlagen integrieren.

Siehe >> Linearmotor, >> Torquemotor.

PIMag Voice-Coil

Voice-Coil-Antriebe sind klein und eignen sich durch ihr geringes Gewicht und das reibungsfreie Antriebsprinzip sehr gut für Anwendungen, die hohe Dynamik und hohe Geschwindigkeiten bei begrenzten Stellwegen erfordern – beispielsweise in der Medizintechnik. Die Voice-Coil-Antriebe bieten dem Anwender vor allem hinsichtlich Verschleiß und Dynamik Vorteile gegenüber klassischen spindelbasierten Lösungen. Hohe Scanfrequenzen und präzise Positionierung sind mit diesen Antrieben möglich, da sie frei von Hystereseeffekten sind.

Siehe >> Voice-Coil-Antrieb.

PIMikroMove®

Anwendersoftware mit grafischer Benutzeroberfläche (GUI) zur Steuerung von PI Positioniersystemen, unabhängig von ihrem Antriebsprinzip.

PIRest

Piezoaktor-Technologie für die aktive Justage von dauerstabilen subnanometergenauen Abständen von mehreren Mikrometern. Der PIRest-Aktor wird nur während des aktuellen Positioniervorganges mit Spannung versorgt und hält seine Position ohne Spannung.

Pivotpunkt

Frei definierbarer Referenz- oder Drehpunkt für die Plattformrotation.

Planetengetriebe

Planetengetriebe bestehen aus einem zentralen Sonnenrad, das mit einer Welle verbunden ist, und weiteren Planetenrädern, die innerhalb eines Hohlrads liegen. Sie eignen sich für die Übertragung höchster Drehmomente, da die auftretende Last auf mehrere Zahnräder verteilt wird. Somit lassen sich hohe Übersetzungsverhältnisse auf sehr kompakten Bauraum realisieren. Oft sind die Zahnräder der Eingangsstufe in Kunststoff ausgeführt, um Geräusche bei höheren Drehzahlen zu reduzieren. Für Vakuumanwendungen, hohe Temperaturen oder besonders hohe Drehmomente sollte auf eine Eingangsstufe aus Stahl zurückgegriffen werden. Neben Stirnradgetrieben werden in Lineartischen von PI meist Planetengetriebe für die Getriebemotoren eingesetzt.

Profilgenerator

Funktionalität eines Motorcontrollers, die Bewegungsprofile wie lineare Interpolation, Punkt-zu-Punkt, Trapeze und Doppelkurven ermöglicht. Für mehrere Achsen spricht man von einer elektronischen Getriebefunktion.

Pulsweitenmodulation (PWM)

Mit PWM angesteuerte Motoren erlauben die Steuerung der (Motor-)Leistung mit einem hochfrequenten Signal. Dadurch kann das Leistungssignal vom digitalen Steuersignal getrennt werden.

PWM-Steuerungen werden z.B. bei geschalteten Hochleistungsverstärkern für Piezoaktoren oder zur Steuerung von Elektromotoren wie Linearmotoren oder Voice-Coil Antrieben eingesetzt. Eine Besonderheit von PI ist der >> ActiveDrive Motor, siehe dort.

PZT

Akronym für Blei-Zirkonat-Titanat (Plumbum Zirconate Titanate). PZT ist ein polykristallines keramisches Material mit hervorragenden piezoelektrischen Eigenschaften. Wird auch verwendet, um einen Piezoaktor oder Piezotranslator zu bezeichnen.