Premiere auf der OPTATEC 2012: PIShift: Preisgünstige Piezomotoren

(openPR) PIShift sind platzsparende und preiswerte piezobasierte Linearantriebe vom Karlsruher Spezialisten für Positioniersysteme Physik Instrumente (PI). Sie nutzen den Stick-Slip-Effekt (Trägheitseffekt) mit Haltekräften bis 10 N für typisch etwa 300 Nanometer Vorschub je Bewegungszyklus. Mit einer Betriebsfrequenz von mehr als 20 kHz erreicht PIShift Geschwindigkeiten von über 5 mm/s. Bei dieser Frequenz arbeitet der Antrieb geräuschlos.
Die Last wird am bewegten Läufer angekoppelt. Typische Anwendungen für dieses Antriebsprinzip reichen von der Justierung optischer und optomechanischer Komponenten, über die Zellmanipulation bis hin zu industriellen Anwendungen wie der Positionierung von Lötspitzen in der Elektronikfertigung.
Das Funktionssprinzip ist simpel und ermöglicht geringe Systemkosten. Es basiert auf einem einzelnen piezoelektrischen Aktor, der mit einer Spannung mit einer Amplitude unter 50 V ähnlich einer Sägezahnspannung angesteuert wird. Der Aktor dehnt sich langsam aus und nimmt einen Läufer mit. Die schnelle Kontraktion des Aktors kann der Läufer aufgrund seiner Trägheit nicht nachvollziehen, und verharrt auf seiner Position. Im Stillstand ist der Antrieb mit bis zu 10 N selbsthemmend, muss nicht bestromt werden und erwärmt sich nicht. Im Vergleich zu anderen Trägheitsantrieben erreicht PIShift damit besonders hohe Kräfte. Zur einfachen Integration wird die Antriebskomponente entweder auf eine ebene Fläche montiert oder stirnseitig eingeschraubt. PIShift rundet das Technologiespektrum für piezoelektrische Motoren bei PI ab. Nach den schnellen Piezo-Ultraschallmotoren und den hochauflösenden und kraftvollen Piezoschreitantrieben, können mit PIShift kostenkritische Anwendungen im mittleren Genauigkeitsbereich bedient werden.
Das Antriebsprinzip bildet die Grundlage für die neue Verstellerserie LPS 45 von PI miCos. Der LPS 45 hat kompakte Abmessungen: Die Breite beträgt 45 mm, die Höhe lediglich 15 mm. Die Stellwege betragen 13 bis 26 mm. In seinem kompakten Bauraum, enthält der LPS 45 Präzisionskomponenten wie eine Kreuzrollenführung mit Käfigzwangssteuerung (für den Übersetzer: cage assistant system) und einen Linearencoder mit 20 nm bis 5 nm Auflösung, die eine hohe Ablaufgenauigkeit und Positioniergenauigkeit versprechen. Perspektivisch wird der Versteller auch für Anwendungen im Vakuum oder in nichtmagnetischen Umgebungen zu Verfügung stehen.