實踐證明，選擇合適的驅動器是從競爭中脫穎而出的重要因素。進行選擇時，需要考量諸多因素：可用安裝空間、所需速度和加速度以及所需定位精度、功耗和可靠性。 隨著應用需求的日益提高，實踐證明，超聲波壓電電機是一種可行的替代方法。其廣泛應用于半導體與光電元件制造、常規(guī)夾持任務、計量學和醫(yī)學工程等諸多領域。

技術

PILine®超聲波壓電電機

緊湊型驅動器，快速和自鎖

• 直線和旋轉運動

• 大致無限的行程

• 便捷的機械集成

• 保持力達15N，保持轉矩達0.3Nm

• 速度達500mm/s，分辨率達2nm

    電機-主軸組合將電機的旋轉運動轉換成直線運動，但由于機械部件之間的空回，響應時間有所延遲。PILine®等驅動器則直接產(chǎn)生直線運動，穩(wěn)定性更高，慣性更小。 PILine®驅動器沒有傳統(tǒng)旋轉電機/齒輪/主軸組合的機械復雜性，有利于節(jié)約成本，增強可靠性。這類零件可能很容易磨損，尤其是在小型化系統(tǒng)之中。

PILine®的工作原理

    作為超聲波壓電電機不可或缺的一部分，壓電陶瓷促動器上被施加預應力，通過一個耦合元件抵住移動導向轉子。在100至200kHz的高頻交流電壓的作用下，壓電陶瓷促動器被激發(fā)產(chǎn)生超聲波振動。促動器的變形使耦合元件相對于轉子產(chǎn)生周期性的對角運動。建立的進給為幾納米每循環(huán)；高頻率帶來高速度。

直徑為20mm或30mm的小型旋轉臺采用環(huán)形促動器。該類驅動器可實現(xiàn)超兩轉每秒的高速度。保持轉矩約為30mNm。

引發(fā)旋轉運動

    PILine®電機可以用以下兩種方式中的一種引發(fā)旋轉運動：模擬到直線運動；壓電陶瓷促動器單邊作用于一個環(huán)形轉子上，從而產(chǎn)生快速旋轉運動。產(chǎn)生的保持轉矩約為0.3Nm。

旋轉運動的實現(xiàn):PILine®電機作用于環(huán)形流道上

PILine®壓電電機的特點

    在壓電陶瓷促動器上施加預載抵住轉子可保證驅動器在不工作及斷電時保持自鎖，從而不消耗能量，不發(fā)熱，保持位置的機械穩(wěn)定性。蓄電池驅動的或熱敏的低占空比的應用可得益于這些特點。

最大電動機輸出時主動力下的開環(huán)速度

PILine®平臺的掃描頻率取決于正弦運動的振幅和趨穩(wěn)區(qū)域

使用壽命和可靠性

    壓電陶瓷促動器的運動是基于晶形效應，不會產(chǎn)生任何磨損，但是與轉子的耦合受摩擦作用的影響。不同操作模式下，可實現(xiàn)超2000km的行進距離或20000小時的平均故障間隔時間。

適用于各種應用的壓電電機

    PI壓電電機原理上具有真空兼容性，可適用于強磁場下的操作。為此，驅動器也有多種特殊版本。

剖面高度小

    PILine®驅動器較小的設計高度在定位系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯，如M-687顯微鏡十字工作臺（高度為25mm）：不帶主軸伺服或凸緣電動機的全扁平設計。

運用中的動態(tài)性

    壓電陶瓷的直驅、穩(wěn)健設計和快速響應時間可實現(xiàn)快速起停行為和數(shù)百毫米每秒的速度。

利用PILine®的緩慢行進

    僅有部分顯微鏡應用需求更快的掃描速度或更大的處理能力，另一些則要求在較低的恒定速度下實現(xiàn)高分辨率的運動。 帶PILine®驅動器的平臺可以配備PIOne傳感器，可實現(xiàn)幾納米范圍的分辨率。特殊的控制和調(diào)節(jié)過程則可在幾個編碼器計數(shù)每秒的范圍內(nèi)提供恒定的速度。