實(shí)踐證明，選擇合適的驅(qū)動(dòng)器是從競(jìng)爭中脫穎而出的重要因素。進(jìn)行選擇時(shí)，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(yīng)用需求的日益提高，實(shí)踐證明，超聲波壓電電機(jī)是一種可行的替代方法。其廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體與光電元件制造、常規(guī)夾持任務(wù)、計(jì)量學(xué)和醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域。

技術(shù)

PILine®超聲波壓電電機(jī)

緊湊型驅(qū)動(dòng)器，快速和自鎖

• 直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

• 大致無限的行程

• 便捷的機(jī)械集成

• 保持力達(dá)15N，保持轉(zhuǎn)矩達(dá)0.3Nm

• 速度達(dá)500mm/s，分辨率達(dá)2nm

    電機(jī)-主軸組合將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，但由于機(jī)械部件之間的空回，響應(yīng)時(shí)間有所延遲。PILine®等驅(qū)動(dòng)器則直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定性更高，慣性更小。 PILine®驅(qū)動(dòng)器沒有傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)/齒輪/主軸組合的機(jī)械復(fù)雜性，有利于節(jié)約成本，增強(qiáng)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(jī)不可或缺的一部分，壓電陶瓷促動(dòng)器上被施加預(yù)應(yīng)力，通過一個(gè)耦合元件抵住移動(dòng)導(dǎo)向轉(zhuǎn)子。在100至200kHz的高頻交流電壓的作用下，壓電陶瓷促動(dòng)器被激發(fā)產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。促動(dòng)器的變形使耦合元件相對(duì)于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生周期性的對(duì)角運(yùn)動(dòng)。建立的進(jìn)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(zhuǎn)臺(tái)采用環(huán)形促動(dòng)器。該類驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)超兩轉(zhuǎn)每秒的高速度。保持轉(zhuǎn)矩約為30mNm。

引發(fā)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

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

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn):PILine®電機(jī)作用于環(huán)形流道上

PILine®壓電電機(jī)的特點(diǎn)

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

最大電動(dòng)機(jī)輸出時(shí)主動(dòng)力下的開環(huán)速度

PILine®平臺(tái)的掃描頻率取決于正弦運(yùn)動(dòng)的振幅和趨穩(wěn)區(qū)域

使用壽命和可靠性

    壓電陶瓷促動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)是基于晶形效應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生任何磨損，但是與轉(zhuǎn)子的耦合受摩擦作用的影響。不同操作模式下，可實(shí)現(xiàn)超2000km的行進(jìn)距離或20000小時(shí)的平均故障間隔時(shí)間。

適用于各種應(yīng)用的壓電電機(jī)

    PI壓電電機(jī)原理上具有真空兼容性，可適用于強(qiáng)磁場(chǎng)下的操作。為此，驅(qū)動(dòng)器也有多種特殊版本。

剖面高度小

    PILine®驅(qū)動(dòng)器較小的設(shè)計(jì)高度在定位系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)明顯，如M-687顯微鏡十字工作臺(tái)（高度為25mm）：不帶主軸伺服或凸緣電動(dòng)機(jī)的全扁平設(shè)計(jì)。

運(yùn)用中的動(dòng)態(tài)性

    壓電陶瓷的直驅(qū)、穩(wěn)健設(shè)計(jì)和快速響應(yīng)時(shí)間可實(shí)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(jìn)

    僅有部分顯微鏡應(yīng)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(shí)現(xiàn)高分辨率的運(yùn)動(dòng)。 帶PILine®驅(qū)動(dòng)器的平臺(tái)可以配備PIOne傳感器，可實(shí)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(gè)編碼器計(jì)數(shù)每秒的范圍內(nèi)提供恒定的速度。