Stick-Slip-Antriebstechnik
So funktioniert's
SmarAct Stick-Slip Piezopositionierer sind mit einem patentierten Antrieb ausgestattet, der makroskopische Verfahrwege mit Nanometerauflösung und hohen Geschwindigkeiten von mehreren Millimetern pro Sekunde kombiniert. Das Funktionsprinzip eines Stick-Slip-Piezoantriebs wird im Folgenden erläutert.
Ein Piezoantrieb ist durch ein Reibelement, welches am Antrieb befestigt ist, mit dem Schlitten des Führungspakets gekoppelt. Der Piezoantrieb selbst ist an der Bodenplatte des Positionierers befestigt.
Der Piezoaktor ändert seine Länge proportional zur angelegten Spannung. Durch den kontrollierten Anstieg der an den Piezoaktuator angelegten Spannung vergrößert oder verkleinert sich dieser, und der reibungsgekoppelte Schlitten folgt der Bewegung des Reibungselements. Diese Phase wird als Stick-Phase bezeichnet.
Eine starke Abnahme oder Erhöhung der angelegten Spannung führt zu einer Verkürzung oder Verlängerung des Piezos auf einer sehr kurzen Zeitskala, die zu einer sehr schnellen Bewegung des Reibungselements führt.
Dadurch ändert das Reibelement seine Position, der Schlitten folgt jedoch nicht. Diese Phase wird als Schlupfphase bezeichnet. Durch die Wiederholung dieser Sequenz kann ein makroskopischer Verfahrweg des Objektträgers erreicht werden. Dieser Modus wird als Schrittmodus bezeichnet.
Während der Stick-Phase kann der Schlitten durch langsames Vergrößern oder Verkleinern des Piezoaktors mit Sub-Nanometer-Auflösung bewegt werden.
Optionen
Piezobetriebene Positionierer sind mit verschiedenen Optionen erhältlich, wie in den Spezifikationstabellen auf jeder Produktseite angegeben.
Hier finden Sie eine ausführlichere Erläuterung zu den Merkmalen und Vorteilen der einzelnen Optionen.
Positionssensoren
Optische und induktive Sensoren können in unsere Positionierer zur Positionsregelung integriert werden, so dass Sie den gewünschten Verfahrweg oder die Zielposition und die Geschwindigkeit des Positionierers definieren können.
Sensorart |
S |
SC |
L |
LC
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I |
| Arbeitsprinzip | Optisch | Optisch | Optisch | Optisch | Induktiv |
| Auflösung [nm] | 1 | 1 | 4 | 4 | 300 |
| Referenzpositionen | Einzelne Referenzmarke | Mehrere Referenzmarken | Einzelne Referenzmarke | Mehrere Referenzmarken | Endstop |
| Kompatibilität des Steuerungssystems | MCS2, SDC2 | MCS2 | MCS2, SDC2, CU | MCS2, CU | EMS, KU |
| Vakuumkompatibilität | Bis 1E-11 mbar | Bis 1E-11 mbar | Nur atmosphärischer Druck | Nur atmosphärischer Druck | Bis 1E-6 mbar |
Kryogen
Für Anwendungen, die sehr niedrige Temperaturen bis in den mK-Bereich erfordern, sind spezielle Versionen unserer SLC- und SR-Positionierer erhältlich. Bitte sehen Sie sich den Abschnitt über kryogene Positionierer auf unserer Unterseite über umweltspezifische Positionierer an.
Vakuum
Die Positionierer sind standardmäßig für den Betrieb bei Atmosphärendruck ausgelegt. Für Anwendungen im Hochvakuum (HV, 1E-6 mbar) und Ultrahochvakuum (UHV, 1E-11 mbar) sind spezielle Versionen erhältlich. Da SmarAct ein Anbieter von Komplettlösungen ist, liefern wir komplette vakuumtaugliche Positionierer oder Mehrachssysteme einschließlich vakuumtauglicher Verkabelung und elektrischer HV- oder UHV-Durchführungen. Bitte schauen Sie sich den Bereich der Ultrahochvakuum-Positionierer auf unserer Unterseite zu umgebungsspezifischen Positionierern an.
Nichtmagnetische Materialien
Viele Positionierer sind in nichtmagnetischer Ausführung erhältlich. In den meisten Fällen bleiben ihre äußeren Abmessungen unverändert. Schauen Sie sich bitte den Bereich der nicht-magnetischen Positionierer auf unserer Unterseite für umgebungsspezifische Positionierer an.
Höhere Blockierkraft
Die Blockierkraft ist die maximale äußere Kraft, die ein Stick-Slip-Positionierer aushalten kann, ohne zu verrutschen. Für bestimmte Anwendungen, bei denen die erforderliche Blockierkraft höher ist als in den Produktspezifikationstabellen angegeben, können die Positionierer so modifiziert werden, dass die Blockierkraft um 1,5 N erhöht wird, ohne die äußeren Abmessungen zu verändern.
Feder mit konstanter Kraft
Wenn die Anwendung erfordert, dass der Tisch eine konstante Last hebt, die in einer vertikalen Anordnung montiert ist, kann eine Federanordnung mit konstanter Kraft integriert werden, um das Gewicht der Nutzlast zu kompensieren.
U-förmige Basis
Die Positionierer der SLC-Serie sind auch als Versionen mit einem U-förmigen Sockel anstelle der rechteckigen Standard-Sockel erhältlich. Diese spezielle Form erhöht die mechanische Festigkeit des Positionierers erheblich. Aufgrund der anderen Abmessungen des U-förmigen Sockels wird die Breite des Positionierers selbst um 6 mm erhöht. Dennoch bleibt das Lochmuster der Montage gleich wie bei den Standardsockeln.
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SLC-Positionierer mit Standardbasis |
SLC-Positionierer mit U-förmiger Basis |