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	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.

SLC-Positionierer mit Standardbasis	SLC-Positionierer mit U-förmiger Basis