präzise flexibel zuverlässig Hexapoden 6 Freiheitsgrade mit Nanometer-Auflösung

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1 präzise flexibel zuverlässig Hexapoden 6 Freiheitsgrade mit Nanometer-Auflösung

2 Hexapoden Parallelkinematische Positioniersysteme HocH präzise p ositionierung in bis zu sech s b ewegungsach sen 2 Große zentrale Apertur Drei Linearachsen, drei Rotationsachsen Geringe bewegte Masse, geringe Trägheit Gutes dynamisches Verhalten, schnelles Einschwingen Geringer Bauraum Hohe Steifigkeit Frei definierbarer Drehpunkt Minimiertes Achsübersprechen Sehr gute Wiederholbarkeit Kompaktes Positioniersystem mit 6 Freiheitsgraden Ein Hexapod ist ein System für die Bewegung und Positionierung, Justierung und Verschiebung von Lasten in sechs Achsen im Raum, drei linearen und drei rotatorischen. Hexapoden sind parallelkinematisch aufgebaut, d. h. die sechs Antriebe wirken gemeinsam auf eine einzige bewegte Plattform. Die Länge der Einzelantriebe ist veränderlich, was eine Bewegung in allen sechs räumlichen Freiheitsgraden ermöglicht. Das besondere Hexapoddesign optimiert die Gesamtsteifigkeit und erlaubt eine große zentrale Apertur. Präzise Positionierung auch hoher Lasten Hexapoden können je nach Ausführung Lasten von einigen kg bis zu einigen Hundert kg, oder sogar mehreren Tonnen in beliebiger Raumorientierung, also unabhängig von der Montageausrichtung, mit hoher Präzision positionieren. Vorteile gegenüber seriellem Aufbau Hexapoden erreichen einen deutlich kompakteren Aufbau als seriell gestapelte Mehrachsensysteme. Da nur eine einzige Plattform bewegt wird, die in den meist Fällen mit großer Apertur ausgestattet ist, ist die bewegte Masse wesentlich geringer. Daraus resultieren ein wesentlich schnelleres Ansprechen und damit eine verbesserte Dynamik. Außerdem müssen keine Kabel bewegt werden, und damit entstehen keine zusätzlichen Kräfte und Momente, die die Genauigkeit vermindern. Bei aufeinander gestapelten Systemen müssen die unteren Antriebe nicht nur die Masse der Nutzlast, sondern auch die

3 Bei geringeren Anforderungen an die Steifigkeit des Gesamtsystems kann auch eine 3-Bein-Konstruktion zum Einsatz kommen, bei der zusätzliche Freiheitsgrade dadurch erzeugt werden, dass ein passives Bein in zwei oder mehr Achsen bewegt werden kann. Beispiel: In der SpaceFAB treibt je eine XY-Anordnung von Linearverstellern die Einzelbeine an (Bild: PI micos GmbH) Masse der nachfolgenden Antriebe bewegen. Dadurch reduzieren sich die dynamischen Eigenschaften und die Gesamtsystemsteifigkeit. Zudem summieren sich die Führungsfehler der Einzelachsen zu einer geringeren Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Abgestimmte Komponenten für hohe Präzision Grundlage ist ein möglichst spielfreier Aufbau und eine entsprechend sorgfältige Auswahl und Abstimmung der Komponenten. Dazu gehört zunächst die richtige Materialauswahl, wenn z. B. mit thermischen Einflüssen am Einsatzort zu rechnen ist. Der Motor, ggf. mit Getriebe, eine integrierte Führung, die Spindel-Mutter-Einheit, ebenso wie die Gelenke für den geforderten Lastbereich bis hin zur hochauflösenden Positionserfassung im Einzelbein bestimmen die erreichbare Präzision. Motoren, Antriebe und Getriebeeinheit PI Hexapoden basieren auf elektromechanischen Antrieben und sind damit viel genauer als die hydraulischen Hexapoden, die von Flug- oder Fahrsimulatoren bekannt sind. Präzisionsspindelantriebe oder Piezolinearmotoren kommen zum Einsatz. Die meisten Systeme sind selbsthemmend. Direkt getriebene Hexapoden bieten höhere Geschwindigkeiten, für den industriellen Einsatz sind insbesondere bürstenlose Motoren (BLDC) geeignet. Die Anwendung bestimmt die Antriebstechnologien: So sind Hexapoden mit piezoelektrischen NEXLINE Schreitantrieben für Ul - tra-hoch-vakuumanwendungen geeignet und können auch in sehr starken Magnetfeldern betrieben werden. Gelenke Hexapoden für die Präzisionspositionierung werden häufig mit kardanischen Gelenken ausgestattet, bei denen zwei Gelenkachsen orthogonal angeordnet sind. Damit wird die optimale Kombination aus zwei Freiheitsgraden und Steifigkeit des Aufbaus erreicht. Kugelgelenke bieten mehrere Freiheitsgrade in einer mechanisch oft einfacheren Konstruktion. Sie können jedoch die Gesamtsteifigkeit und damit die Präzision bei auftretenden Momenten reduzieren. Eine kompensierende Vorspannung ist nur möglich, wenn die Antriebe entsprechend hohe Kräfte aufbringen, wie z. B. die NEXLINE Piezomotorantriebe. Für besonders hohe Präzision und geringe lineare Auslenkungen und Winkel können Festkörpergelenke eingesetzt werden, die reibungsfrei, spielfrei und ohne Einsatz von Schmiermitteln arbeiten. Kardanische Gelenke des Hexapodmodells H-840 Kugelgelenke Die Positioniergenauigkeit eines Präzisionshexapoden H-824 über den vollen Stellweg von 25 mm in Z- Richtung liegt bei wenigen Mikrometern, die Wiederholgenauigkeit deutlich unter ±0,1 µm 3 PI Hexapod

4 Die Gesamtheit aller Kombinationen von Translationen und Rotationen, die der Hexapod von der aktuellen Position aus anfahren kann, wird als Arbeitsraum bezeichnet; man bezieht sich bei der Angabe auf den Ursprung des verwendeten Koordinatensystems. Der Arbeitsraum kann durch externe Faktoren wie Hindernisse oder die Abmessungen und Position der Last eingeschränkt werden Der Arbeits- bzw Bewegungsraum Der Hexapod kann mit seiner Plattform im Rahmen des Aktorhubs und der Gelenkwinkel beliebige Kombinationen aus Verkippungen und Drehungen um einen frei wählbaren Drehpunkt und Linearbewegungen ausführen. Die Verkabelung verursacht weder Reibung noch eine Einschränkung des Bewegungsraums, wie es bei seriellem Aufbau mit Verkabelung jeder Einzelachse häufig der Fall ist. Hexapoddesign mit passiven Beinen Alternativ zum Aufbau mit veränderlichen Beinlängen kann das Design auch vorsehen, die Beinlänge konstant zu halten und stattdessen die Ankoppelpunkte oder Gelenke zu verschieben. Vorteile bietet dieses Design vor allem, wenn die Antriebseinheit getrennt von der Plattform z. B. außerhalb von Reinräumen oder Vakuumkammern angebracht werden soll. Spezielle Ansteuerung Die einzelnen Antriebe eines Hexapoden zeigen nicht notwendigerweise in Richtung der Bewegungsachsen, weshalb eine schnelle Steuerung, die auch die Koordinatentransformation übernimmt, für den Betrieb benötigt wird. PI setzt leistungsfähige Digitalcontroller ein und bietet kundenfreundliche Software zur einfachen Kommandierung. Die Positionen werden in kartesischen Koordinaten vorgegeben, alle Transformationen auf die Einzelantriebe finden im Controller statt. Ein wesentliche Eigenschaft ist der frei definierbare Dreh- oder Pivotpunkt. Damit kann die Bewegung der Hexapodplattform gezielt auf die jeweilige Applikation abgestimmt und in den Gesamtprozess integriert werden. 4 Design mit konstanter Beinlänge. Die Antriebseinheit verschiebt die Gelenkposition und bewegt so die eigentlich passive Plattform

5 Produktübersicht parallelkinematische Systeme, Hexapoden, Steuerungen, Software H Achsen-Hexapod Für Lasten bis 250 kg H Achsen-Hexapod Kostengünstig, präzise und schnell n Stellwege bis 100 mm / 60 n Varianten für Vakuum bis 10-6 hpa n Für hohe Lasten n Stellwege bis 100 mm / 60 n Preisgünstig Seite 8 Seite 10 H Achsen-Hexapod Kompaktes Präzisions- Parallelkinematik-System H Achsen-Miniatur-Hexapod Schnell, kompakt und höchst präzise H Achsen-Justiersystem Ideal für Faserkopplung n Stellwege bis 45 mm / 25 n Varianten für Vakuum bis 10-6 hpa n Preisgünstig n Stellwege bis 34 mm / 42 n Besonders kompakt n Variante für Vakuum bis 10-6 hpa n Bidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,3 µm n Kleinste Schrittweite 0,1 µm / 2 µrad Seite 12 Seite 14 Seite 16 SF-3000 BS PI micos SpaceFAB 6-Achsen Positioniersystem n Stellwege bis 100 mm / 10 n Varianten für Vakuum 10-9 hpa Seite 18 H Achsen-Miniatur-Hexapod Hohe Präzision auf kleinstem Raum n Stellwege bis 40 mm / 60 n Besonders kompakt Seite 20 5 PI Hexapod

6 P-911KNMV UHV-kompatibler Miniatur-Hexapod Hochpräzise Positionierung auch in starken Magnetfeldern M-850KHLH Vakuumtauglicher Hochlast-Hexapod Präzise Positionierung von Lasten bis zu 1 Tonne M-850KHTH Hexapod für tonnenschwere Lasten 6 Achsen, lange Stellwege, Mikrometer-Genauigkeit n Stellwege bis 1,5 mm / 2 n Unmagnetisch n Varianten für Vakuum bis 10-9 hpa n Besonders kompakt n Für Vakuum bis 10-6 hpa n Für hohe Lasten n Wiederholgenauigkeit bis 2 μm n Stellwege bis 400 mm / 40 n Für hohe Lasten Seite 20 Seite 21 Seite 21 M-850KPAH 6-Achsen-Positionierer Flaches Präzisionspositioniersystem für großflächige Lasten bis 200 kg n Stellwege bis 100 mm / 6 n Für hohe Lasten Seite 22 M-850KWAH Wetterbeständiger Hexapod Präzisionshexapod für die Astronomie n Freie Apertur Ø 420 mm n Hohe Lebensdauer: 2 Mio. Zyklen Seite 22 N-510KHFS Hochsteifer Z-Versteller mit NEXLINE Piezoantrieb Hochpräzise vertikale Positionierung, mit kapazitiven Sensoren n Stellweg 400 µm grob, 40 µm fein n Auflösung in Regelung bis 2 nm Seite 23 N-515KNPH Nichtmagnetischer Piezo-Hexapod 6-Achsen-Präzisions-Positioniersystem mit NEXLINE Piezoschreitantrieben n Stellwege 10 mm, 6 n Unmagnetisch n Nanometer-Auflösung Seite 23 6

7 H-845 Modulares Konzept für Hexapoden Schnellere Lösungen für extreme Lasten n Stellwege skalierbar n Für hohe Lasten Seite 24 C-887 Controller für Hexapod-Positioniersysteme 6D-Bewegungssteuerung, umfangreiche Funktionen n Steuert optional zusätzliche Bewegungsachsen n Umfangreiches Softwarepaket Seite 26 GCS MOTION CONTROLLER Software von PI Effektive und komfortable Lösungen n Schnelle Inbetriebnahme n Universeller Befehlssatz n Hexapodspezifische Tools Seite 28 C-843KALM Hexapodcontroller für den Einsatz in großer Höhe n Hexapodcontroller für extreme Umgebungen Seite 32 Signalübertragung über große Distanzen E-712KNHC Leistungsfähiger Digitalcontroller Für Mehrachsen-Systeme mit Piezoschreitantrieben und komplexen Regelkreisen n Digitalcontroller für Hexapoden mit Piezoschreitantrieben n Steuert optional zusätzliche Bewegungsachsen Seite 32 Applikationsbeispiele n Regelkonzepte n Handlingsysteme, Werkzeugkontrolle, Medizintechnik, Weltraumteleskope,... Seite 33 Zubehör Für Hexapodsysteme n Manuelle Bedieneinheit n Faserjustiersystem n Verlängerungskabel Seite 35 7 Hinweise zu den technischen Daten für Hexapoden s. S. 25 PI Hexapod

8 6-Achsen-Hexapod Für Lasten bis 250 kg H-850 Belastbarkeit bis 250 kg Wiederholgenauigkeit bis ±0,2 µm Stellwege bis 100 mm / 60 Aktorauflösung bis 5 nm MTBF h 8 6-Achsen-System der Referenzklasse Parallelkinematischer Aufbau für sechs Freiheitsgrade, dadurch wesentlich kompakter und steifer als Seriellkinematik-Systeme, höhere Dynamik, keine bewegten Kabel: höhere Zuverlässigkeit, reduzierte Reibung. Versionen für Vakuumumgebung bis 10-6 hpa erhältlich Antriebsvarianten H-850.H1x mit DC-Getriebemotoren für hohe Lasten H-850.G1x mit leistungsstarken DC-Motoren für höhere Geschwindigkeit. Hochbelastbare Präzisionslager für 24/7-Anwendungen Leistungsfähiger Digitalcontroller, offene Softwarearchitektur Stabiler Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar. Positionsvorgabe in kartesischen Koordinaten. Makroprogrammierung. Open-Source LabVIEW-Treiber und Bibliotheken. Simulation des Arbeitsraums. Virtuelle Maschine zur Hexapodemulation. Optional: Software zur Vermeidung von Kollisionen. H-850.xx1 inkl. C D-Controller für Hexapoden, inkl. Ansteuerung von zwei Zusatzachsen. Optionen: Analoge Schnittstellen-/Photometerkarten für sichtbares Licht (F-206.VVU) oder für den Infrarotbereich (F-206.iiU) F-206.NCU Schnelles Piezo-Nanojustiersystem für Justagen mit Nanometer-Präzision H-850.xx2 inkl. kompaktem 6D-Controller C Einsatzgebiete Industrie und Forschung, auch in Vakuumumgebung. Für Astronomie, Optikpositionierung, Luft- und Raumfahrt

9 H-850.H1x H-850.G1x Einheit Toleranz für hohe Lasten und Haltekräfte für höhere Geschwindigkeiten Aktive Achsen X, Y, Z, θ X X, Y, Z, θ X Bewegung und Positionieren Stellweg* X, Y ±50 ±50 mm Stellweg* Z ±25 ±25 mm Stellweg* θ X ±15 ±15 Stellweg* θ Z ±30 ±30 Rechnerische Aktorauflösung 0,005 0,05 µm Kleinste Schrittweite X, Y 1 1 µm typ. Kleinste Schrittweite Z 0,5 0,5 µm typ. Kleinste Schrittweite θ X 5 5 µrad typ. Umkehrspiel X, Y 4 5 µm typ. Umkehrspiel Z 1 1,5 µm typ. Umkehrspiel θ X µrad typ. Umkehrspiel θ Z µrad typ. Wiederholgenauigkeit X, Y ±1 ±0,5 µm typ. Wiederholgenauigkeit Z ±0,3 ±0,2 µm typ. Wiederholgenauigkeit θ X ±5 ±3 µrad typ. Wiederholgenauigkeit θ Z ±9 ±6 µrad typ. Max. Geschwindigkeit X, Y, Z 0,5 8 mm/s Max. Geschwindigkeit θ X mrad/s Typ. Geschwindigkeit X, Y, Z 0,3 5 mm/s Typ. Geschwindigkeit θ X 3 50 mrad/s Mechanische Eigenschaften Steifigkeit X, Y 7 7 N/µm Steifigkeit Z N/µm Belastbarkeit (Grundplatte horizontal / beliebig) 250 / / 20 kg max. Haltekraft, unbestromt (Grundplatte horizontal / 2000 / / 85 N max. beliebig) Motortyp DC-Getriebemotor DC-Getriebemotor Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -10 bis bis 50 C Material Aluminium Aluminium Masse kg ±5 % Kabellänge 3 3 m ±10 mm Vakuumversionen bis 10-6 hpa sind erhältlich unter Bestellnummer H-850.xV. Die Spezifikationen für Vakuumversionen können abweichen. Technische Daten werden bei 20±3 C spezifiziert. Sonderausführungen auf Anfrage. * Die maximalen Stellwege der einzelnen Koordinaten (X, Y, Z, θ X ) sind voneinander abhängig. Die genannten Daten geben den maximalen Stellweg einzelner Achsen an, bei denen alle anderen Achsen und der Pivotpunkt auf Referenzposition stehen. H-850, Abmessungen in mm 9 PI Hexapod

10 6-Achsen-Hexapod Kostengünstig, präzise und sch nell H-840 Belastbarkeit bis 30 kg Stellwege bis 100 mm / 60 Aktorauflösung bis 16 nm Wiederholgenauigkeit bis ±0,4 µm MTBF h Geschwindigkeit bis 50 mm/s 10 6-Achsen-System der Präzisionsklasse Parallelkinematischer Aufbau für sechs Freiheitsgrade, dadurch wesentlich kompakter und steifer als Seriellkinematik-Systeme, höhere Dynamik, keine bewegten Kabel: höhere Zuverlässigkeit, reduzierte Reibung Antriebsvarianten H-840.G1x mit DC-Getriebemotoren H-840.D1x mit leistungsstarken DC-Motoren für höhere Geschwindigkeit Leistungsfähiger Digitalcontroller, offene Softwarearchitektur Stabiler Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar. Positionsvorgabe in kartesischen Koordinaten. Makroprogrammierung. Open-Source LabVIEW-Treiber und Bibliotheken. Simulation des Arbeitsraums. Virtuelle Maschine zur Hexapodemulation. Optional: Software zur Vermeidung von Kollisionen. H-840.xx1 inkl. C D-Controller für Hexapoden, inkl. Ansteuerung von zwei Zusatzachsen. Optionen: Analoge Schnittstellen-/Photometerkarten für sichtbares Licht (F-206.VVU) oder für den Infrarotbereich (F-206.iiU) F-206.NCU Schnelles Piezo-Nanojustiersystem für Justagen mit Nanometer-Präzision H-840.xx2 inkl. kompaktem 6D-Controller C Einsatzgebiete Industrie und Forschung. Für Werkzeugkontrolle, Life-Science, Mikrofertigung

11 H-840.G1x H-840.D1x Einheit Toleranz für hohe Lasten und Haltekräfte für höhere Geschwindigkeiten Aktive Achsen X, Y, Z, θ X X, Y, Z, θ X Bewegung und Positionieren Stellweg* X, Y ±50 ±50 mm Stellweg* Z ±25 ±25 mm Stellweg* θ X ±15 ±15 Stellweg* θ Z ±30 ±30 Rechnerische Aktorauflösung 0,017 0,5 µm Kleinste Schrittweite X, Y 1 3 µm typ. Kleinste Schrittweite Z 0,5 1 µm typ. Kleinste Schrittweite θ X 5 5 µrad typ. Umkehrspiel X, Y 7 7 µm typ. Umkehrspiel Z 2 2 µm typ. Umkehrspiel θ X µrad typ. Umkehrspiel θ Z µrad typ. Wiederholgenauigkeit X, Y ±0,5 ±0,5 µm typ. Wiederholgenauigkeit Z ±0,4 ±0,4 µm typ. Wiederholgenauigkeit θ X ±7 ±7 µrad typ. Wiederholgenauigkeit θ Z ±12 ±12 µrad typ. Max. Geschwindigkeit X, Y, Z 2,5 50 mm/s Max. Geschwindigkeit θ X mrad/s Typ. Geschwindigkeit X, Y, Z 2 30 mm/s Typ. Geschwindigkeit θ X mrad/s Mechanische Eigenschaften Belastbarkeit (Grundplatte horizontal / beliebig) 30 / / 3 kg max. Haltekraft, unbestromt (Grundplatte 100 / / 5 N max. horizontal / beliebig) Motortyp DC-Getriebemotor DC-Motor Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -10 bis bis 50 C Material Aluminium Aluminium Masse kg ±5 % Kabellänge 3 3 m ±10 mm Technische Daten werden bei 20±3 C spezifiziert. Sonderausführungen auf Anfrage. * Die maximalen Stellwege der einzelnen Koordinaten (X, Y, Z, θ X ) sind voneinander abhängig. Die genannten Daten geben den maximalen Stellweg einzelner Achsen an, bei denen alle anderen Achsen und der Pivotpunkt auf Referenzposition stehen. H-840, Abmessungen in mm 11 PI Hexapod

12 6-Achsen-Hexapod KompaK tes p räzisions-parallelk inematik - s ystem H-824 Belastbarkeit bis 10 kg, selbsthemmende Version Stellwege bis 45 mm / 25 Aktorauflösung bis 7 nm Kleinste Schrittweite bis 0,3 µm Wiederholgenauigkeit bis ±0,1 µm / ±2,5 µrad Geschwindigkeit bis 25 mm/s 12 6-Achsen-System der Präzisionsklasse Parallelkinematischer Aufbau für sechs Freiheitsgrade, dadurch wesentlich kompakter und steifer als Seriellkinematik-Systeme, höhere Dynamik, keine bewegten Kabel: höhere Zuverlässigkeit, reduzierte Reibung. Versionen für Vakuumumgebung bis 10-6 hpa erhältlich Kompakt durch gefaltetes Antriebsdesign H-824.G1x mit DC-Getriebemotoren H-824.D1x mit leistungsstarken DC-Motoren für höhere Geschwindigkeit Leistungsfähiger Digitalcontroller, offene Softwarearchitektur Stabiler Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar. Positionsvorgabe in kartesischen Koordinaten. Makroprogrammierung. Open-Source LabVIEW-Treiber und Bibliotheken. Simulation des Arbeitsraums. Virtuelle Maschine zur Hexapodemulation. Optional: Software zur Vermeidung von Kollisionen. H-824.xx1 inkl. C D-Controller für Hexapoden, inkl. Ansteuerung von zwei Zusatzachsen. Optionen: Analoge Schnittstellen-/Photometerkarten für sichtbares Licht (F-206.VVU) oder für den Infrarotbereich (F-206.iiU) F-206.NCU Schnelles Piezo-Nanojustiersystem für Justagen mit Nanometer-Präzision H-824.xx2 inkl. kompaktem 6D-Controller C Einsatzgebiete Industrie und Forschung, auch in Vakuumumgebung. Für Mikromanipulation, Biotechnologie, Halbleiterfertigung

13 H-824.G1x H-824.D1x Einheit Toleranz für höhere Genauigkeit und Last für höhere Geschwindigkeit Aktive Achsen X, Y, Z, θ X X, Y, Z, θ X Bewegung und Positionieren Stellweg* X, Y ±22,5 ±22,5 mm Stellweg* Z ±12,5 ±12,5 mm Stellweg* θ X ±7,5 ±7,5 Stellweg* θ Z ±12,5 ±12,5 Rechnerische Aktorauflösung 0,007 0,5 µm Kleinste Schrittweite X, Y, Z 0,3 1 µm typ. Kleinste Schrittweite θ X 3,5 12 µrad typ. Umkehrspiel X, Y 3 3 µm typ. Umkehrspiel Z 1 1 µm typ. Umkehrspiel θ X µrad typ. Umkehrspiel θ Z µrad typ. Wiederholgenauigkeit X, Y ±0,5 ±0,5 µm typ. Wiederholgenauigkeit Z ±0,1 ±0,1 µm typ. Wiederholgenauigkeit θ X ±2 ±2 µrad typ. Wiederholgenauigkeit θ Z ±2,5 ±2,5 µrad typ. Max. Geschwindigkeit X, Y, Z 1 25 mm/s Max. Geschwindigkeit θ X mrad/s Typ. Geschwindigkeit X, Y, Z 0,5 10 mm/s Typ. Geschwindigkeit θ X 5,5 55 mrad/s Mechanische Eigenschaften Steifigkeit X, Y 1,7 1,7 N/µm Steifigkeit Z 7 7 N/µm Belastbarkeit (Grundplatte horizontal / beliebig) 10 / 5 5 / 2,5 kg max. Haltekraft, unbestromt (Grundplatte 100 / / 5 N max. horizontal / beliebig) Motortyp DC-Getriebemotor DC-Motor Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -10 bis bis 50 C Material Aluminium Aluminium Masse 8 8 kg ±5 % Kabellänge 3 3 m ±10 mm Vakuumversionen bis 10-6 hpa sind erhältlich unter Bestellnummer H-824.xVx. Die Spezifikationen für Vakuumversionen können abweichen. Technische Daten werden bei 20±3 C spezifiziert. Sonderausführungen auf Anfrage. * Die maximalen Stellwege der einzelnen Koordinaten (X, Y, Z, θ X ) sind voneinander abhängig. Die genannten Daten geben den maximalen Stellweg einzelner Achsen an, bei denen alle anderen Achsen und der Pivotpunkt auf Referenzposition stehen. H-824, Abmessungen in mm 13 PI Hexapod

14 6-Achsen-Miniatur-Hexapod s c H nell, kompakt und H öch st präzise H-811 Stellwege bis 34 mm / 42 Belastbarkeit bis 5 kg Aktorauflösung 40 nm Kleinste Schrittweite bis 0,2 µm Wiederholgenauigkeit bis ±0,1 µm Mit integrierten Scanalgorithmen für faseroptische Justage 14 6-Achsen-System der Referenzklasse Parallelkinematischer Aufbau für sechs Freiheitsgrade, dadurch wesentlich kompakter und steifer als Seriellkinematik-Systeme, höhere Dynamik, keine bewegten Kabel: höhere Zuverlässigkeit, reduzierte Reibung. Version für Vakuumumgebung bis 10-6 hpa erhältlich Direktantrieb mit bürstenlosen DC-Motoren (BLDC) und Kugelumlaufspindeln Höchste Präzision, Geschwindigkeit und Zyklenzahlen Leistungsfähiger Digitalcontroller, offene Softwarearchitektur Stabiler Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar. Positionsvorgabe in kartesischen Koordinaten. Makroprogrammierung. Open-Source LabVIEW-Treiber und Bibliotheken. Simulation des Arbeitsraums. Virtuelle Maschine zur Hexapodemulation. Optional: Software zur Vermeidung von Kollisionen. H-811.xx1 inkl. C D-Controller für Hexapoden, inkl. Ansteuerung von zwei Zusatzachsen. Optionen: Analoge Schnittstellen-/Photometerkarten für sichtbares Licht (F-206.VVU) oder für den Infrarotbereich (F-206.iiU) F-206.NCU Schnelles Piezo-Nanojustiersystem für Justagen mit Nanometer-Präzision H-811.xx2 inkl. kompaktem 6D-Controller C Einsatzgebiete Industrie und Forschung, auch in Vakuumumgebung. Für Mikrofertigung, Medizintechnik, Werkzeugkontrolle

15 Aktive Achsen Bewegung und Positionieren H-811.D1x Einheit Toleranz X, Y, Z, θ X Stellweg* X, Y, Z ±17, ±16, ±6,5 mm Stellweg* θ X ±10, ±10, ±21 Rechnerische Aktorauflösung 40 nm Kleinste Schrittweite X, Y 0,5 µm typ. Kleinste Schrittweite Z 0,2 µm typ. Kleinste Schrittweite θ X 3,5 µrad typ. Umkehrspiel X, Y 1 µm typ. Umkehrspiel Z 0,2 µm typ. Umkehrspiel θ X 10 µrad typ. Umkehrspiel θ Z 15 µrad typ. Wiederholgenauigkeit X, Y ±0,3 µm typ. Wiederholgenauigkeit Z ±0,1 µm typ. Wiederholgenauigkeit θ X ±4 µrad typ. Wiederholgenauigkeit θ Z ±8 µrad typ. Max. Geschwindigkeit X, Y, Z 10 mm/s Max. Geschwindigkeit θ X 250 mrad/s Typ. Geschwindigkeit X, Y, Z 5 mm/s Typ. Geschwindigkeit θ X 120 mrad/s Mechanische Eigenschaften Steifigkeit X, Y 0,2 N/µm Steifigkeit Z 3,6 N/µm Belastbarkeit (Grundplatte horizontal / beliebig) 5 / 2,5 kg max. Haltekraft, unbestromt (Grundplatte horizontal / beliebig) 15 / 2,5 N max. Motortyp Anschlüsse und Umgebung Bürstenloser DC-Motor Betriebstemperaturbereich 0 bis 50 C Material Edelstahl, Aluminium Masse 2,2 kg ±5 % Kabellänge 2 m ±10 mm Vakuumversionen bis 10-6 hpa sind erhältlich unter Bestellnummer H-811.DVx. Die Spezifikationen für Vakuumversionen können abweichen. Technische Daten werden bei 20±3 C spezifiziert. Sonderausführungen auf Anfrage. * Die maximalen Stellwege der einzelnen Koordinaten (X, Y, Z, θ X ) sind voneinander abhängig. Die genannten Daten geben den maximalen Stellweg einzelner Achsen an, bei denen alle anderen Achsen und der Pivotpunkt auf Referenzposition stehen. H-811, Abmessungen in mm 15 PI Hexapod

16 6-Achsen-Justiersystem i deal für faserkopplung H-206 Höchste Präzision durch Festkörpergelenke Mit integrierten Scanalgorithmen für faseroptische Justage Aktorauflösung 33 nm Bidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,3 µm / 6 µrad Kleinste Schrittweite 0,1 µm / 2 µrad Geschwindigkeit von 10 µm/s bis 10 mm/s 6-Achsen-System der Referenzklasse Parallelkinematischer Aufbau für sechs Freiheitsgrade, dadurch wesentlich kompakter und steifer als Seriellkinematik-Systeme, kein Aufaddieren von Führungsfehlern der Einzelachsen. Höhere Dynamik, höhere Zuverlässigkeit. Antrieb durch DC-Motoren Festkörpergelenke und Hexapoddesign mit konstanter Beinlänge Positionierung mit höchster Präzision und Wiederholgenauigkeit Leistungsfähiger Digitalcontroller, offene Softwarearchitektur Stabiler Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar. Positionsvorgabe in kartesischen Koordinaten. Makroprogrammierung. Open-Source LabVIEW-Treiber und Bibliotheken. Simulation des Arbeitsraums. Virtuelle Maschine zur Hexapodemulation. Optional: Software zur Vermeidung von Kollisionen. Schnelle automatische Scanroutinen für Justage in mehreren Achsen sind bereits für den H-206 vorhanden. Die Grafik zeigt die 2D-Verteilung der optischen Signalintensität eines faseroptischen Bauteils. Der schnelle Scan über die gesamte Fläche stellt sicher, dass das globale Maximum gefunden wird 16 H-206.F11 inkl. C D-Controller für Hexapoden, inkl. Ansteuerung von zwei Zusatzachsen. Optionen: Analoge Schnittstellen-/Photometerkarten für sichtbares Licht (F-206.VVU) oder für den Infrarotbereich (F-206.iiU) F-206.NCU Schnelles Piezo-Nanojustiersystem für Justagen mit Nanometer-Präzision H-206.F12 inkl. kompaktem 6D-Controller C Einsatzgebiete Forschung und Industrie. Für Faserkopplung, Mikromanipuliersysteme, optische Prüfaufbauten

17 Aktive Achsen Bewegung und Positionieren H-206.F1x Einheit Toleranz X, Y, Z, θ X Stellweg* X -8 bis 5,7 mm Stellweg* Y ±5,7 mm Stellweg* Z ±6,7 mm Stellweg* θ X ±5,7 Stellweg* θ Y ±6,6 Stellweg* θ Z ±5,5 Rechnerische Aktorauflösung 33 nm Kleinste Schrittweite X, Y, Z 0,1 µm typ. Kleinste Schrittweite θ X 2 µrad (0,4 ) typ. Bidirektionale Wiederholgenauigkeit X, Y, Z 0,3 µm typ. Bidirektionale Wiederholgenauigkeit θ X 6 µrad typ. Max. Geschwindigkeit X, Y, Z 10 mm/s Belastbarkeit (Grundplatte horizontal) 1,5 kg max. Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich 5 bis 35 C Material Aluminium Masse 5,8 kg ±5 % Kabellänge 3 m ±10 mm Technische Daten werden bei 20±3 C spezifiziert. Sonderausführungen auf Anfrage. * Die maximalen Stellwege der einzelnen Koordinaten (X, Y, Z, θ X ) sind voneinander abhängig. Die genannten Daten geben den maximalen Stellweg einzelner Achsen an, bei denen alle anderen Achsen und der Pivotpunkt auf Referenzposition stehen. H-206.S, Abmessungen in mm Der H-206 Hexapod zeigt eine extrem gute Wiederholgenauigkeit kleinster Schritte, hier 0,5-µm-Schritte mit 1 kg Last in X-Richtung 17 PI Hexapod

18 PI micos SpaceFAB 6-Achsen Positioniersystem Kompaktes System mit niedriger Bauhöhe Linearstellwege bis 50 mm x 100 mm x 12,7 mm, Drehungen bis 10 Belastbarkeit bis 3 kg Vakuumversionen Virtueller Pivotpunkt Inklusive benutzerfreundlicher Software, Controller und Verstärkern Sonderausführungen und Komplettlösungen auf Anfrage! PI micos 6-Achsen-Positioniersystem der Referenzklasse Parallelkinematischer Aufbau für sechs Freiheitsgrade, dadurch wesentlich kompakter und steifer als Seriellkinematik-Systeme, höhere Dynamik. Versionen für Vakuumumgebung bis 10-9 hpa auf Anfrage erhältlich Spezieller Controller und kundenfreundliche Software Kommandierung in kartesischen Koordinaten. Simulationssoftware berechnet den Arbeitsraum. Makrofunktionalität Einsatzgebiete Industrie und Forschung, auch Vakuumumgebungen. Für Autoalignment von optischen Komponenten, Automatisierung, Biomedizin und Biogenetik 18 * Die maximalen Stellwege der einzelnen Koordinaten (X, Y, Z, θ X, θ Y ) sind voneinander abhängig. Die genannten Daten geben den maximalen Stellweg einzelner Achsen an, bei denen alle anderen Achsen auf Nullposition stehen. Andernfalls kann je nach Winkel oder Linearposition der Stellweg geringer ausfallen. Weitere Daten unter SpaceFAB SF-3000 BS Aktive Achsen X, Y, Z, θ X Bewegung und Positionieren Stellweg* X 50 mm Stellweg* Y 100 mm Stellweg* Z 12,7 mm Stellweg* θ X 10 Kleinste Schrittweite X, Y, Z, ohne Last 0,2 µm Kleinste Schrittweite θ X, ohne Last 0,0005 Bidirektionale Wiederholgenauigkeit X, Y, Z ± 0,5 µm Bidirektionale Wiederholgenauigkeit θ X 20 µrad Max. Geschwindigkeit X, Y, Z 30 mm/s Typ. Geschwindigkeit X, Y, Z 10 µm/s bis 10 mm/s Max. Geschwindigkeit θ X 10 /s Mechanische Eigenschaften Max. Belastbarkeit (Grundplatte horizontal) 3 kg Anschlüsse und Umgebung Material Edelstahl, Aluminium schwarz eloxiert Masse 24 kg

19 Kundenspezifische Anfertigungen SpaceFAB 6-Achsen-Positioniersysteme können unkompliziert an individuelle Kundenwünsche angepasst werden. Dabei sind sowohl vakuumgeeignete Varianten möglich, als auch eine Skalierung der Tragfähigkeit oder der Abmessungen. Allen gemeinsam ist die Ansteuerung mit einem hochentwickelten Digitalcontroller. Die Kommandierung erfolgt komfortabel in kartesischen Koordinaten, der Pivotpunkt für rotatorische Bewegungen kann vom Kunden beliebig gesetzt werden. Im Contouring Mode können beliebige Trajektorien vordefiniert und von der SpaceFAB abgefahren werden. Ein Simulationsprogramm, der SpaceFAB Simulator, zeigt die möglichen Stellwege in einer bestimmten applikationsbedingten Umgebung. Anwendungsbeispiel: Automatisierte Sandwichbestückung in sechs Freiheitsgraden Eine besondere Herausforderung für den Einsatz einer SpaceFAB: Eine in den Produktionsdurchlauf integrierte, vollautomatisierte Sandwichbestückung für die Fließbandproduktion unter Vakuum mit 10-6 mbar. Ein Träger wird mit einer Präzisionsfolie und einem rückseitigen Gegenhalter bestückt, dabei muss die 1 m² große Folie mit einer Genauigkeit von ±20 µm zum Träger positioniert werden. Da die Position des Trägers variiert, kam für die Bestückung, die nicht länger als 10 Sekunden dauern darf, nur ein Positioniersystem mit sechs Freiheitsgraden infrage. Für die Verfahrwege von 50 mm in Bestückungsrichtung und 20 mm quer dazu ist die SpaceFAB aufgrund ihrer geringen Bauhöhe besonders gut geeignet. Das für diesen Anwendungsfall entwickelte System kann 100 kg schwingungsarm, schnell und sehr präzise bewegen. Den Schlüssel dazu liefert eine ausgeklügelte Kombination aus Mechanik, Spindelsteigung und hoher Encoderauflösung. Diese PI micos Komplettlösung umfasst sowohl die Software zur Steuerung der Sandwichbestückung, die Integration der Messwerte von Sensorik bis hin zu Kameras zur Überwachung der Greifermagnete alles aus einer Hand! Demonstration einer SpaceFAB Variante in einer Vakuumkammer 19 PI Hexapod

20 6-Achsen-Miniatur-Hexapod HOHE PRÄZISION AUF KLEINSTEM RAUM H-810 Kompaktester Hexapod im PI Programm Stellwege bis 40 mm / 60 Belastbarkeit bis 5 kg Kleinste Schrittweite bis 0,5 µm Wiederholgenauigkeit bis ±0,1 µm Aktorauflösung 40 nm Trotz kompakter Abmessungen bietet der H-810 große Stellwege bis 40 mm. Bürstenlose DC-Motoren und Kugelumlaufspindeln sorgen für hohe Präzision und Lebensdauer Max. Stellwege Rotations- Max. Abmessungen Belastbar- bereiche Geschwindigkeit keit H kg X, Y: ±20 mm θ X : ±10 2,5 mm/s Ø außen: Miniatur- Z: ±6,5 mm θ Z : ± mm Hexapod Höhe: 118 mm UHV-kompatibler Miniatur-Hexapod HOCHPRÄZISE POSITIONIERUNG AUCH IN STARKEN MAGNETFELDERN P-911K Ultrakompakt UHV-kompatibel bis 10-9 hpa Unmagnetisch Höchste Präzision durch Festkörpergelenke Belastbarkeit bis 1,5 kg Stellwege bis 1,5 mm, bis 2 Mit NEXLINE Piezoschreitantrieben Der platzsparende parallelkinematische Aufbau ermöglicht die geringe Bauhöhe von unter 90 mm und den Durchmesser von nur 100 mm. NEXLINE Piezoschreitantriebe und integrierte inkrementelle Sensoren sorgen für eine Positionsauflösung bis zu 0,1 µm in den Linearachsen 20 Sonderlösung Stellwege Max. Sensorauflösung Abmessungen Belastbarkeit P-911KNMV X, Y, Z: 1,5 mm 1,5 kg 0,1 µm Ø außen: 100 mm Miniatur- θ X : 2 Höhe: 90 mm Hexapod

21 Vakuumtauglicher Hochlast-Hexapod PRÄZISE POSITIONIERUNG VON LASTEN BIS ZU 1 TONNE M-850K Vakuumkompatibel bis 10-6 hpa Belastbarkeit bis 1000 kg Sechs Freiheitsgrade Wiederholgenauigkeit bis 2 µm Antrieb: Bürstenlose Motoren mit Bremse Experimente an Beschleunigerringen werden häufig im Vakuum durchgeführt. Für die hochpräzise Positionierung von Lasten bis zu einer Tonne eignet sich dieser vakuumkompatible Hexapod M-850KHLH (H-840 Standardhexapod zum Größenvergleich) Sonderlösung Stellwege Rotations- Max. Abmessungen bereiche Geschwindigkeit M-850KHLH X, Y, Z: ±12 mm θ X : ±3 X, Y, Z: 0,5 mm/s Ø außen: 1 m Vakuumtauglicher θ Z : ±4 Höhe: 0,5 m Hochlast-Hexapod Hexapod für tonnenschwere Lasten 6 ACHSEN, LANGE STELLWEGE, MIKROMETER-GENAUIGKEIT M-850K Sechs Freiheitsgrade Belastbarkeit bis 1000 kg in jeder Orientierung Auflösung bis 0,8 µm / 0,5 µrad Leistungsfähiger Controller mit Vektorsteuerung Stellwege bis 400 mm / 40 Bürstenlose DC-Motoren mit Bremse in diesem parallekinematischen Sonderhexapod ermöglichen die mikrometergenaue Positionierung von Lasten bis zu einer Tonne über Stellwege bis 400 mm Sonder- Stellwege Max. Max. Unidir. Abmessungen lösung Belast- Geschwindig- Wiederholbarkeit keit genauigkeit M-850KHTH X, Y: ±200 mm 1000 kg 1 mm/s X, Y, Z: ±1 µm Grundplatt- Hochlast- Z: ±100 mm θ X : ±3 µrad form: Ø 900 mm Hexapod θ X : ±20 Obere Plattmit langen θ Z : ±5 form: Ø 800 mm Stellwegen Höhe: 714 mm Apertur: Ø 500 mm 21 PI Hexapod

22 6-Achsen-Positionierer FLACHES PRÄZISIONSPOSITIONIERSYSTEM FÜR GROSSFLÄCHIGE LASTEN BIS 200 KG M-850K Sechs Freiheitsgrade Sehr flacher Aufbau durch Parallelkinematik Encoderauflösung 0,1 µm Wiederholgenauigkeit 0,3 mm im 6D-Raum Keine bewegten Kabel: Höhere Zuverlässigkeit, minimierte Reibung Hohe Geschwindigkeit bis 16 mm/s Vektorsteuerung mit virtuellem Pivotpunkt Integrierte Bremsen und zusätzliche Sicherheitsschalter Hexapoddesign zur präzisen Ausrichtung von großflächigen Lasten, z. B. von Inspektions- und Montagesystemen in der LCD-Produktion, oder die Positionierung von Patienten in der Medizintechnik Sonder- Stellwege Kleinste Max. Masse Abmessungen lösung Schrittweite Belastbarkeit M-850KPAH X, Y: ±50 mm X, Y, Z: 0,1 mm Statisch: 800 kg 70 kg x Positionier- Z: ±25 mm θ X : 0,8 mrad Dynamisch: 200 kg 184 mm system θ X : ±3 Wetterbeständiger Hexapod PRÄZISIONSHEXAPOD FÜR DIE ASTRONOMIE M-850K Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 5 µm Belastbarkeit bis 75 kg Freie Apertur Ø 420 mm Hohe Lebensdauer: 2 Mio. Zyklen Antrieb: Bürstenlose Motoren Entspricht Schutzklasse IP 64 Korrosionsschutz Faltenbälge über den Antrieben und geeignete Materialien machen dieses Hexapod-Sondermodell M-850KWAH geeignet für Teleskopanwendungen im Hochland von Chile, wo es in Höhen bis 5000 m über NN im Freien betrieben wird 22 Sonderlösung Stellwege Max. Belastbarkeit Masse Abmessungen M-850KWAH X: ±10 mm 75 kg 46 kg Ø außen: 580 mm Wetterbeständiger Y: ±11 mm Höhe: 357 mm Hexapod Z: ±16 mm

23 Hochsteifer Z-Versteller mit NEXLINE Piezoantrieb HOCHPRÄZISE VERTIKALE POSITIONIERUNG, MIT KAPAZITIVEN SENSOREN N-510K Auflösung in Regelung bis 2 nm Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung Hybrider Piezoantrieb kombiniert hohe Steifigkeit, lange Stellwege und schnelles Ansprechen Stellweg 400 µm grob, 40 µm fein Direktmetrologie: Ein einziger Regelkreis mit kapazitiven Sensoren Verschleißfreier Piezoschreitantrieb und überragende Lebensdauer dank PICMA Piezoaktoren Die hohen Ansprüche von Inspektionsaufgaben in der Halbleiterindustrie erfüllt der N-510KHFS, der NEXLINE Piezoschreitantriebe mit PICMA Piezoaktoren kombiniert. Beide Antriebstechnologien werden über einen einzigen Regelkreis mit nanometergenauen kapazitiven Positionssensoren gesteuert Sonder- Stellwege Max. Bidir. Max. Abmessungen lösung Geschwindig- Wiederhol- Belastbarkeit keit genauigkeit N-510KHFS Grob: 400 µm 1 mm/s 50 nm 2,5 kg Ø außen: 300 mm Hybrid- Fein: 40 µm (voller Höhe: 68,5 mm Fokussier- Stellweg) system Nichtmagnetischer Piezo-Hexapod 6-ACHSEN-PRÄZISIONS-POSITIONIERSYSTEM MIT NEXLINE PIEZOSCHREITANTRIEBEN N-515K Für Anwendungen in der Hochenergiephysik und Medizintechnik Stellwege 10 mm, 6 Unmagnetisch Nanometer-Auflösung Flache Bauform: nur 140 mm hoch Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung Belastbarkeit bis 50 kg Die 6-achsige Parallelkinematik mit NEXLINE Hochlastaktoren kann auch in starken Magnetfeldern eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in der Umgebung von Strahlsteuerungssystemen an Beschleunigerringen auftreten Sonderlösung Stellwege Max. Belastbarkeit Abmessungen N-515KNPH X, Y, Z: 10 mm 50 kg Ø Grundplatte, außen: 380 mm Nichtmagnetischer θ X : 6 Ø bewegte Plattform,oben: 300 mm Piezo-Hexapod Höhe: 140 mm Freie Apertur: Ø 202 mm 23 PI Hexapod

24 Modulares Konzept für Hexapoden SCHNELLERE LÖSUNGEN FÜR EXTREME LASTEN 24 Skalierbare Stellwege und Winkel Skalierbare Lasten bis 400 kg in beliebiger Orientierung, bis 1000 kg horizontal Hohe Präzision, bidirektionale Wiederholgenauigkeit um 5 µm Geschwindigkeit bis 20 mm/s Bürstenlose DC-Motoren mit Bremsen Leistungsfähiger Controller mit Vektorsteuerung, virtueller Pivotpunkt Umfangreiches Softwarepaket Die Positionierung hoher Lasten mit sechs Freiheitsgraden der Bewegung profitiert besonders vom parallelkinematischen Aufbau. Sechs Aktoren bewegen gleichzeitig eine einzige Plattform und ermöglichen dadurch die hohe Präzision, Steifigkeit und Dynamik, die mit serieller Kinematik kaum erreichbar sind. Außerdem erlaubt die Anordnung eine große zentrale Apertur. Die besondere Auslegung von Hochlast- Positioniersystemen erfordert auch häufig, dass die Kraft innerhalb des Applikationsaufbaus angreift, ohne dass eine zusätzliche Plattform dazwischen montiert wird. Ausgehend von den sechs identischen Einzelbeinen entwickelt PI eine angepasste Kinematik, die es erlaubt, unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden. Ein Baukasten unterschiedlicher Module für Antriebs-, Abtriebseinheit und Gelenke unterstützt die Konstruktion und spart Zeit und Investitionen. Sonderanforderungen werden durch das modulare Design in kürzester Zeit umgesetzt und mit dem geringsten Aufwand für den Kunden in die Applikation integriert. Das Ziel ist, möglichst schnell auf Kundenanfragen zu reagieren und das Positioniersystem individuell auf die Aufgabe anzupassen. Leistungsfähiger Digitalcontroller, offene Softwarearchitektur Stabiler Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar. Positionsvorgabe in kartesischen Koordinaten. Makroprogrammierung. LabVIEW-Unterstützung. Versionsabhängig: Steuerung von zwei zusätzlichen motorisierten Achsen.

25 Hinweise zu den technischen Daten für Hexapoden Bewegung und Positionieren Stellweg Die Länge der Antriebsspindel bzw. der Abstand der Endschalter begrenzt den Stellweg der Einzelbeine. Die maximalen Stellwege der Bewegungsachsen sind voneinander abhängig. Die angegebenen Werte geben den maximalen Stellweg jeder Achse an, bei denen alle anderen Achsen auf Nullposition stehen. Andernfalls kann je nach Winkel oder Linearposition der Stellweg geringer ausfallen. Rechnerische Auflösung Die theoretisch kleinste Bewegung, die ein Positioniersystem durchführen kann. Entspricht der Encoderauflösung beim direkt messenden System (Linearencoder). Beim indirekten Messsystem sind Faktoren wie Spindelsteigung, Getriebeuntersetzung und Auflösung des Motors bzw. Encoders berücksichtigt. Kleinste Schrittweite Die kleinste Bewegung, die wiederholbar durchgeführt werden kann, wird kleinste Schrittweite genannt. Angegeben sind typische Messwerte. Umkehrspiel Der Positionierfehler, der bei einer Richtungsänderung auftritt aufgrund von mechanischem Spiel im Antriebsstrang. Angegeben sind typische Messwerte. Daten für Vakuumversionen können abweichen. Wiederholgenauigkeit Angegeben sind typische Messwerte (RMS, 1 Sigma) für die unidirektionale Wiederholgenauigkeit. Max. Geschwindigkeit Angegeben ist der kurzzeitige Spitzenwert bei horizontaler Montage, ohne zusätzliche Last. Dieser Wert ist nicht für den kontinuierlichen Betrieb geeignet. Daten für Vakuumversionen können abweichen. Typ. Geschwindigkeit Empfohlener Wert für kontinuierlichen Betrieb, auch Durchschnitts- oder Dauergeschwindigkeit genannt. Je nach Anwendung kann der Wert abweichen. Mechanische Eigenschaften Steifigkeit Typische Toleranz: ±20% Max. Belastbarkeit Obergrenze für die Zuladung, Schwerpunkt mittig, Positioniersystem in Regelung. Eine höhere Last beeinträchtigt die möglichen Stellwege und ggf. die Lebensdauer. Daten für Vakuumversionen können abweichen. Max. Haltekraft Die maximale Kraft, die der Hexapod im unbestromten Zustand aufbringt, in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Grundplatte. Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich Sicherer Berieb, ohne Schaden für die Antriebe. Alle technischen Daten im Datenblatt beziehen sich auf Raumtemperatur (22 ±3 C). Material Hexapoden werden aus eloxiertem Aluminium oder rostfreiem Stahl gefertigt. Geringe Mengen anderer Materialien können enthalten sein (für Lager, Vorspannung, Kupplung, Montage, etc). Für Sonderanwendungen können andere Materialien, wie z.b. Invar verwendet werden. Masse Typische Toleranz: ±5 % Kabellänge Typische Toleranz: ±10 mm 25 PI Hexapod

26 Controller für Hexapod-Positioniersysteme 6D-BEWEGUNGSSTEUERUNG, UMFANGREICHE FUNKTIONEN C-887 Leistungsfähiger Controller mit Vektorsteuerung Virtueller Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar Datenrecorder Makroprogrammierung Stand-Alone-Betrieb möglich oder Steuerung mit TCP/IP und RS-232 Umfangreiche Software 26 Digitalcontroller für 6-Achsen-Parallelkinematik Im Lieferumfang aller PI Standard-Hexapodsysteme enthalten C Controller, enthält Ansteuerung für zwei weitere Einzelachsen mit Servomotoren, Funktionalität mit zahlreichen Optionen erweiterbar C Kompaktes Tischgerät für geringeren Systempreis Umfangreiche Softwareunterstützung Funktionen Echtzeitsystem. Positionseingabe in kartesischen Koordinaten, vektorisierte Bewegungen. Stabiler virtueller Pivotpunkt, frei im Raum definierbar. Datenrecorder zur Aufnahme von Betriebsgrößen wie Motoransteuerung, Geschwindigkeit, Position oder Positionsfehler. Makroprogrammierung. Stand-Alone-Betrieb möglich mit Autostart-Makro oder Anschluss von Tastatur und Monitor. Optional: Steuerung über manuelle Bedieneinheit Sonderausführungen Für den Einsatz in großen Höhen, z. B. für astronomische Teleskopanwendungen. Auswertungen von absolut messenden Sensoren. Steuerung einer Motorbremse. Auswertung zusätzlicher (redundanter) Positionssensoren für erhöhte Sicherheitsanforderungen, z. B. in der Medizintechnik Software PIMikroMove Bedienersoftware. Einheitlicher Befehlssatz für alle PI Positioniersysteme. Dynamische Bibliotheken für Windows und Linux. Vollständiger Satz von LabVIEW-VIs. GUI-Eingabeoberflächen, Konfigurationssoftware und graphisch dargestellte Scan-Routinen. Optional: PIVeriMove Software zur Prüfung eines eingeschränkten Bewegungsraums Schnittstellen TCP/IP-Ethernet, u. a. zur Fernsteuerung und Fernwartung, RS-232. Monitor-, Maus- und Keyboardanschluss. Auf Anfrage: RS-422 für bis zu 1,4 km Kabellänge Mögliche Erweiterungen für C Analoge Schnittstellen-/Photometerkarten für sichtbares Licht (F-206.VVU) oder für den Infrarotbereich (F-206.iiU) F-206.NCU Schnelles Piezo-Nanojustiersystem für Justagen mit Nanometer-Präzision

27 C C Funktion 6D-Controller für Hexapoden, 19, 6D-Controller für Hexapoden, kompaktes Tischgerät inkl. Ansteuerung von zwei weiteren Einzelachsen, für geringeren Systempreis mit zahlreichen Optionen erweiterbar Antriebsarten Servomotoren (Hexapod und Zusatzachsen) Servomotoren Optional: Piezoantriebe Bewegung und Regler Reglertyp Trajektorienprofile Prozessor Encodereingang Blockiererkennung Referenzschalter Elektrische Eigenschaften Max. Ausgangsleistung/Kanal Max. Ausgangsspannung/Kanal Schnittstellen und Bedienung Schnittstelle/Kommunikation Hexapodanschluss 32-Bit-PID-Filter Trapez, lineare Interpolation CPU: 1,8 GHz, Motorsteuerchip mit 2,5 khz Servo Update Rate A/B, TTL-Pegel, differenziell, 5 MHz Regelung deaktiviert bei Überschreiten eines Positionsfehlers TTL-Pegel 10-Bit-Ausgänge für PWM-Treiber, 24 khz TTL-Pegel im PWM-Betrieb für SIGN und MAGN TCP/IP, RS-232 VGA (Monitor), USB (Tastatur, Maus, manuelle Bedieneinheit) MDR 68-pol. für Datenübertragung M12 4-pol. für Stromversorgung Anschluss Einzelachsen D-Sub 15-pol. I/O-Leitungen Optional: analoge Eingänge (Photometerkarten) Befehlssatz PI General Command Set (GCS) Bedienersoftware PIMikroMove Softwaretreiber LabVIEW-Treiber, dynamische Bibliotheken für Windows und Linux Manuelle Bedienhilfe Optional: C-887.MC Bedieneinheit für Hexapoden Umgebung Betriebsspannung 100 bis 240 VAC, 50 / 60 Hz Betriebstemperaturbereich 5 bis 40 C Masse 11 kg 5 kg Abmessungen mm mm Alle Hexapodsysteme von PI werden mit umfangreicher Software ausgeliefert. Mit dabei sind auch Simulationsprogramme, die den Arbeitsraum des Hexapoden berechnen und die individuellen Belastungen der Aktoren prüfen, abhängig von der Ausrichtung im Raum Hochentwickelte Digitalcontroller stehen für die Steuerung von Spezialhexapoden mit Piezoschreitantrieben zur Verfügung, die für den Einsatz in Magnetfeldern oder UHV-Umgebung geeignet sind 27 PI Hexapod

28 Software von PI EffE ktive und komfortable l ösunge n Parallelkinematik BIS ZU 6 FREIHEITSGRADE Nanopositionierung SUB-NANOMETER AUFLÖSUNG GCS MOTION CONTROLLER Antriebstechnologie DC, SCHRITT, PIEZO, MAGNETISCH Mikropositionierung LANGE STELLWEGE 28 Unterstützte Betriebssysteme Windows XP (SP3) Windows VISTA Windows 7 32/64 Bit Linux 32/64 Bit Alle Digitalcontroller von PI werden mit einem umfangreichen Softwarepaket ausgeliefert. PI unterstützt Softwareanwender durch umfangreiche Onlinehilfen und Handbücher, die sowohl die schnelle Inbetriebnahme ermöglichen als auch Detailfragen für den fortgeschrittenen Anwender erläutern. Aktualisierte Versionen der Software sind für PI Kunden jederzeit kostenlos über das Internet verfügbar. Die PI Software deckt alle Anwendungsaspekte* ab, angefangen bei der einfach durchführbaren Inbetriebnahme über die komfortable Ansteuerung der Systeme über grafische Oberflächen bis zur schnellen und übersichtlichen Einbindung in externe Programme. Universeller Befehlssatz vereinfacht Inbetriebnahme und Programmierung PI hat den PI General Command Set (GCS) entwickelt, über den alle Nano- und Mikropositioniersysteme, unabhängig von den verwendeten Antrieben und Motion Controllern, angesteuert werden. Die durchgängig einheitliche Kommandostruktur erfordert lediglich eine einmalige Einarbeitungszeit und vermindert die Fehlerwahrscheinlichkeit in der Programmierung. Das spart Zeit bei der Erstellung von eigenen Applikationsprogrammen. * Nicht jede Funktionalität steht für alle Controller zur Verfügung. Details in den jeweiligen Produktdatenblättern.

29 PIMikroMove Software sorgt für schnelle Inbetriebnahme PIMikroMove steuert alle Positioniersysteme von PI übersichtlich und komfortabel an, egal ob mit piezoelektrischen, magnetischen oder klassischen Elektromotorantrieben, unabhängig von der Zahl und Konfiguration der Achsen. Alle angeschlossenen Controller und Achsen werden in einer einheitlichen grafischen Umgebung angezeigt. Dabei können für eine mehrachsige Anwendung verschiedene Controller verwendet und dennoch über PIMikroMove im selben Fenster kommandiert werden. Zwei oder mehrere unabhängige Achsen können im Position Pad mit der Maus oder einem Joystick bewegt werden, auch vektoriell; Hexapoden werden grafisch dargestellt. Makros erleichtern wiederkehrende Aufgaben, wie sie bei automatisierten Vorgängen anfallen. Die Makros werden als GCS-Befehlsfolgen erstellt, die abhängig vom verwendeten System z. B. in Form von Startup-Makros direkt auf dem Controller ausgeführt werden können oder vom Host- PC abgearbeitet werden. Scanalgorithmen können analoge Werte in Abhängigkeit von der Position aufzeichnen und darstellen oder das globale Maximum eines analogen Wertes vollautomatisch finden. Abhängig vom Controller unterstützt PIMikroMove unterschiedliche Funktionalitäten. Ein Datenrecorder kann z. B. Bewegungs- und Systemparameter aufzeichnen. Optimales Systemverhalten Wenn die mechanischen Eigenschaften eines Systems z. B. durch eine andere Last verändert werden, ist oft eine Parameteranpassung notwendig. PI Software bietet Tools, um das Ansprechverhalten und die Systemstabilität zu optimieren und verschiedene Sätze von Parametern zu speichern, die dann für selbstprogrammierte Applikationen bereit stehen. PI Hexapod

30 Programmieren s chne lle Einbindung de r Pi PositioniE rsyste m E und c ontrolle r 30 Unterstützte Sprachen und Softwareumgebungen C, C++, Python, Visual C++, Visual Basic, Delphi LabVIEW, MATLAB, µmanager, EPICS, TANGO, MetaMorph sowie alle Programmierumgebungen, die das Laden von DLLs unterstützen Viele Applikationen werden heute in LabVIEW erstellt, z. B. in der Mess-, Regel- und Automatisierungstechnik. PI stellt vollständige LabVIEW-Treiber zur Verfügung. Ein controllerspezifisches Configuration_Setup VI wird am Anfang der LabVIEW-Applikation eingebunden und beinhaltet alle zur Inbetriebnahme benötigten Systeminformationen und Initialisierungsschritte. Die Applikation selbst wird mit controllerunabhängigen VIs umgesetzt. Bei Controllerupgrades oder -wechseln muss in der Regel nur das Configuration_ Setup VI ausgetauscht werden, der applikationsspezifische Code bleibt aufgrund des einheitlichen Befehlssatzes GCS identisch. Der Treibersatz beinhaltet viele spezielle Beispielprogramme, z. B. umfangreiche Scan- und Alignapplikationen, die als Template für eigene Programme genutzt werden können. Zudem ermöglicht der offene Quellcode vieler VIs die schnelle Anpassung an die Anwenderbedürfnisse. Flexible Einbindung in textorientierte Programmiersprachen Die Einbindung von PI Positioniersystemen in textbasierte Programmiersprachen unter Microsoft Windows oder Linux wird durch Programmbibliotheken und Beispielcodes erleichtert. Diese Bibliotheken unterstützen alle gängigen Programmiersprachen und alle Positioniersysteme von PI. Die Funktionalität des PI GCS-Befehlsatzes kann dadurch nahtlos in externe Programme eingebunden werden. Softwarepakete von Drittanbietern Treiber für die PI GCS-Kommandos sind inzwischen in den bekanntesten Drittanbieter- Softwarepaketen integriert. So ist die Ansteuerung von PI Systemen z. B. über MetaMorph, µmanager, MATLAB und ScanImage möglich. Außerdem sind EPICS- und TANGO-Treiber für die Integration in Experimente in Großforschungsanlagen verfügbar. Die Treiber für µmanager, MATLAB sowie ein großer Teil der EPICS- Treiber werden von PI selbst entwickelt und gepflegt.

31 Hexapodspezifische Software Hexapoden erfordern aufgrund ihres parallelkinematischen Aufbaus eine besonders komplexe Ansteuerung. So werden z. B. die Positionskoordinaten in virtuellen kartesischen Achsen angegeben, die der Controller in eine Bewegung der einzelnen Aktorkanäle umrechnet. PI bietet spezielle Software, die die 6-Achsen-Positionierer in der Anwendung komfortabler bedienen und einfacher einbinden lassen. Bewegungs- bzw Arbeitsraum ermitteln Die Grenzen des Arbeitsraums variieren in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Hexapods (Translations- und Rotationskoordinaten) und den aktuellen Pivotpunktkoordinaten. Im Lieferumfang der PI Hexapodsoftware enthalten ist ein Programm, mit dem diese Grenzen berechnet und grafisch dargestellt werden können. Zulässige Last prüfen Der Grenzwert für die Belastung des Hexapods variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren: Dem Startzustand des Hexapodsystems, der Einbaulage des Hexapods, der Last und der Position ihres Massenschwerpunkts, der Position (Translations- und Rotationskoordinaten) der bewegten Hexapodplattform sowie den Kräften und Momenten, die an der bewegten Plattform des Hexapods angreifen. Das Hexapodsoftwarepaket enthält bereits eine PI Simulationssoftware, die im konkreten Lastfall auftretende Kräfte und Momente berechnet und sie individuell gegen die zulässigen Werte für die betreffende Hexapodmechanik prüft. Kollisionen vermeiden mit PIVeriMove Eine zusätzlich verfügbare PI-eigene Simulationssoftware ermöglicht offline die grafische Konfiguration und Simulation des Hexapods in der Anwendungsumgebung. Durch einfache Formen wie Zylinder und Quader können Objekte definiert oder anhand von CAD-Daten eingelesen werden. PIVeriMove prüft dann daraus resultierende Einschränkungen im Arbeitsraum. Implementiert in die Controllerfirmware oder in die Applikationssoftware wird so verhindert, dass Positionen angefahren werden, in denen der Hexapod oder die montierte Last mit der Umgebung kollidieren würden. Die Simulationssoftware stellt die Position und den zur Verfügung stehenden Arbeitsraum des Hexapodmodells grafisch dar Emulation: Das Hexapodsystem als virtuelle Maschine Oft besteht der Wunsch nach einer frühzeitigen Implementation der Kundensoftware oder der Prüfung des benötigten Arbeitsraumes für die anstehende Aufgabe, ohne dass das System bereits vor Ort zur Verfügung steht. PI stellt eine geeignete Software zur Verfügung, mit der ein vollständiges Hexapodsystem (Hexapodmechanik und Controller, ggf. auch mit Peripherie) als virtuelle Maschine auf dem Host-PC realisiert werden kann. So können schon vor Erhalt des Systems Anwendungsprogramme entwickelt und vorgetestet werden, Lastfälle simuliert und der Bewegungsraum ermittelt werden. Bei der Lieferung ist dann alles schon fertig! HexaApp: Mit dem iphone, ipad oder ipod PI Hexapoden steuern Das Hexapodsystem kann auch drahtlos von mobilen Apple-Endgeräten aus gesteuert werden. Eine entsprechende App ermöglicht die Kommandierung über Touchscreen, Bewegungssensoren oder gewohnt präzise über ein Kommandoeingabefenster. 31 PI Hexapod

32 Hexapodcontroller für den Einsatz in großer Höhe SIGNALÜBERTRAGUNG ÜBER GROSSE DISTANZEN C-843K Differentielle Übertragung der Steuersignale über große Distanzen Steuerung über TCP/IP Kühlsystem und spezielles Gehäuse Virtueller Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar Datenrecorder Makroprogrammierung Umfangreiche Software Leistungsfähiger Controller mit Vektorsteuerung Beim ALMA-Projekt in der Atacama-Wüste in Chile werden bis zu 64 Antennen zu einem riesigen Radioteleskop zusammengefasst. Nicht nur die Hexapodsysteme von PI, die die Sekundärreflektoren der Teleskope positionieren, müssen an die extremen Umgebungsbedingungen angepasst sein, sondern auch die Controller, die ihre Kommandos zum Teil über Hunderte von Metern schicken. Der speziell dafür entwickelte robuste Hexapodcontroller kann auch in der dünnen Höhenluft problemlos die Wärme abführen und kommt ohne Ventilator aus Leistungsfähiger Digitalcontroller FÜR MEHRACHSEN-SYSTEME MIT PIEZOSCHREITANTRIEBEN UND KOMPLEXEN REGELKREISEN E-712KNHC Digitaler Controller der neuesten Generation: bis 50 khz Servo Update Rate; hochstabile 20-Bit- D/A-Wandler Achsverrechnung für Parallelkinematiken Gemeinsame Steuerung unterschiedlicher Antriebsarten möglich Flexible Schnittstellen: Ethernet, USB, RS-232 Umfangreiches Softwarepaket Optionale breitbandige analoge Ein- und Ausgänge Modularer Aufbau für höchste Flexibilität in der Umsetzung von Kundenanforderungen 32 Sondersteuerungen für parallelkinematische Designs mit z. B. Piezoschreitantrieben können im E-712 Digitalcontrollersystem realisiert werden. Sowohl die Koordination der Endstufen als auch die Achsverrechnung für den parallelkinematischen Aufbau von Hexapod-Einzelachsen sind im Controller integriert. Durch den modularen Aufbau kann der Controller schnell erweitert werden, etwa um einen Regelkreis mit externen Positionssensoren aufzubauen, oder auch um zusätzliche Regelkreise von Piezoaktoren zur aktiven Dämpfung von Systemschwingungen zu integrieren

33 Applikationsbeispiele Aktive schwingungsdämpfung für uhv-kompatibles hexa podsystem Regelkonzept eines E-712 Digitalcontrollers für aktive Schwingungsdämpfung Der Einsatz in UHV-Umgebungen stellt besondere Ansprüche an das mechanische Design eines Positioniersystems. Eine besonders elegante Lösung stellt die vorliegende Umsetzung eines parallelkinematischen 6-Achsen-Hexapods mit konstanter Beinlänge dar, bei dem innerhalb der Vakuumkammer nur passive Anteile des Antriebs untergebracht sind. Elektrische und elektronische Teile wie Motoren, Sensoren oder die Verdrahtung sowie Teile, die Das Hexapoddesign beruht auf Aktoren mit konstanter Länge, bei denen die Gelenkposition verschoben wird. Aktive und passive Struktur sind voneinander getrennt eine Schmierung erfordern, befinden sich außerhalb der Vakuumkammer. Dadurch ist der Platzbedarf innerhalb der Kammer möglichst gering und der passive Aufbau in der Kammer wird sehr steif. Außerdem wird das Vakuum möglichst wenig kontaminiert und eine zusätzliche Kühlung der Antriebe kann unterbleiben. Integrierte aktive Schwingungsdämpfung Für die Präzision entscheidend kann die Entkopplung von niederfrequenten Umgebungsschwingungen sein, die Resonanzen des mechanischen Systems anregen und damit die präzise Positionierung beeinträchtigen würden. Zu diesem Zweck sind innerhalb der entkoppelten passiven Antriebselemente vakuumtaugliche Piezoaktoren integriert, die mit Hilfe eines eigens konstruierten 6D-Beschleunigungssensors und eines entsprechenden Digitalcontrollers die Anregungen im Bereich bis ca. 50 Hz unterdrücken. Digitale Linearisierungsalgorithmen für Mechanik und Elektronik sowie Filterfunktionen für die Sensorwerte ermöglichen dann eine Unterdrückung mehrdimensionaler Schwingungen mit Dämpfungsfaktoren von über PI Hexapod

34 Applikationsbeispiele für Handlingsysteme, werkzeugkontrolle, medizintechnik, weltraumteleskope,... Positionierbare Patientenliege In der modernen Medizintechnik kann ein Hexapod beispielsweise die Bestrahlungstherapie unterstützen: Der Hexapod übernimmt dabei die präzise Positionierung der Patienten. Dadurch kann gezielt bestrahlt werden und umliegendes Gewebe wird nicht so hoch belastet (Bild: mit freundlicher Genehmigung von CIVCO Medical Solutions). Teleskopreflektoren ausrichten Beim ALMA-Projekt in der Atacama-Wüste in Chile werden bis zu 64 Antennen zu einem riesigen Radioteleskop zusammengefasst. Hexapodsysteme von PI positionieren die Sekundärreflektoren der Teleskope. Die auch gegen extreme Umgebungsbedingungen unempfindlichen Systeme der Serie M-850K können Massen bis 75 kg bewegen (Bild: ALMA: ESO/NAOJ/NRAO). 34 Schwebende Plattform mit Magnetantrieben Ungewöhnliches Beispiel eines Hexapodsystems: Statt Beinen sorgen Magnete dafür, dass die Plattform die gewünschte Position einnimmt und hält. Den relativ großen XY-Bewegungen stehen kleine Winkel und Z-Auslenkungen mit hoher Genauigkeit im Nanometer-Bereich gegenüber. Die Ansteuerung und Regelung übernimmt ein Digitalcontroller. Ein solches System erreicht hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten in den langen Linearachsen und arbeitet berührungslos.

35 Zubehör für hexapodsysteme C-887.MC Bedieneinheit für Hexapoden, USB-Anschluss, 3 m Kabel n Manuelle Bedienung n Freie Definition der Schrittweiten n Display für Positionswerte F-206.NCU Schnelles 3-Achsen-Piezo- Nanopositioniersystem zur Verwendung in Kombination mit Hexapodsystemen F-206.VVU 2-Kanal Photometerkarte, sichtbarer Bereich n Besteht aus P-611.3SF NanoCube XYZ- Nanopositioniersystem mit DMS-Sensoren, 100 x 100 x 100 µm, integrierter Faserhalter und E-760.3S0 NanoCube Piezocontrollerkarte, ISA-Bus n Optische Eingänge für 480 bis 1040 nm n Analoge Eingänge 0 10 V F-206.iiU 2-Kanal Photometerkarte, IR-Bereich C-887.A20 Hexapod Kabelsatz, 20 m n Optische Eingänge für 850 bis 1680 nm n Analoge Eingänge 0 10 V n Mit 2 Signalverstärkerboxen für differentielle Datenübertragung F-206.TMU Zusätzliche Montageplattform für H-206 Hexapoden n Für schnellen Austausch unterschiedlicher Aufbauten n Magnetisch gekoppelt F-311.LV PIMotion&Vision LabVIEW Treibersatz für intelligente Automatisierungsprozesse F-603 Faser-, Objektiv- und Waveguide- Halter für H-206 und P-611 NanoCube n Mehrkanal-Bildverarbeitung für 3D-Untersuchungen oder verschiedene Auflösungen n Bietet Funktionen wie Autofokus, Kantenausrichtung, Abstandsmessungen bis hin zu komplexen 6D-Justageroutinen n Schnellverschlüsse für einfachen Aufbau n Präzisionsbearbeitet aus hochfestem Aluminium / Messing 35 Weitere Informationen unter PI Hexapod

36 Weltbewegende Antriebe FÜR INDUSTRIE UND FORSCHUNG 36 Lösungen für High-Tech-Märkte PI entwickelt und fertigt Präzisions-Positioniersysteme für alle wichtigen High-Tech-Märkte: n Halbleitertechnologie n Optische Messtechnik, Mikroskopie n Biotechnologie und Medizingerätetechnik n Präzisionsautomatisierung und Handling n Präzisionsfertigungstechnik n Datenspeichertechnik n Photonik, Telekommunikation n Nanotechnologie n Mikrosystemtechnik n Luft- und Raumfahrttechnik n Astronomie Physik Instrumente (PI) ist der weltweit führende Anbieter piezobasierter Positioniersysteme mit Genauigkeiten im Bereich einzelner Nanometer. Das umfangreiche Produktangebot basiert auf einem breiten Technologiespektrum mit elektromotorischen oder piezoelektrischen Antrieben für bis zu sechs Bewegungsachsen. Hexapoden, Nanometersensorik, Ansteuerelektroniken sowie Software werden durch kundenspezifische Lösungen ergänzt. Alle Schlüsseltechnologien werden im eigenen Haus entwickelt. Dadurch kann jede Phase vom Design bis hin zur Auslieferung und jede Komponente kontrolliert werden: die Präzisionsmechanik und Elektronik ebenso wie die Positionssensorik und die Piezokeramiken bzw. -aktoren. Letztere werden bei der Tochterfirma PI Ceramic gefertigt. Damit ist PI der einzige Hersteller von Nanopositioniertechnik, der seine eigenen piezokeramischen Antriebe verwendet. Dies gewährleistet ein hohes Maß an Flexibilität für die Ent wicklung kundenspezifischer piezokeramischer Komponenten. Über 100 Patente und zum Patent angemeldete Technologien stehen für über 40 Jahre Erfahrung und Pionierarbeit. Produkte von PI werden überall dort eingesetzt, wo Technologie in Industrie und Forschung vorangetrieben wird, und das weltweit. Mit vier Sitzen in Deutschland und zehn ausländischen Vertriebs- und Serviceniederlassungen ist die PI-Gruppe international vertreten. PI steht für Qualität in Produkten, Prozessen und Service. Die ISO-9001-Zertifizierung, bei der nicht nur die Produktqualität, sondern auch die Erwartungen und Zufriedenheit des Kunden im Vordergrund stehen, wurde bereits 1994 erreicht. PI ist außerdem nach den ISO (Umweltmanagement) und OHSAS (Arbeitssicherheit) Standards zertifiziert, die zusammen ein integriertes Managementsystem (IMS) bilden.

37 Milestones Eine erfolgsgeschichte 1970 Gründungsjahr von PI 1977 Umzug nach Waldbronn 1987 Gründung der Niederlassung in den USA 1991 Gründung der Niederlassung in Japan 1991 Markteinführung von 6-achsigen, parallelkinematischen Positioniersystemen (Hexapoden) 1992 Gründung von PI Ceramic in Thüringen, Grundstein für die Marktführerschaft in der Nanostelltechnik 1993 Gründung der Niederlassungen in Großbritannien und Frankreich 1994 Markteinführung kapazitiver Positionssensoren 1995 Gründung der Niederlassung in Italien 1998 Markteinführung von digitalen Regelungselektroniken 2001 Markteinführung von PILine Ultraschall-Piezomotoren 2001 Neues Firmengebäude in Karlsruhe 2002 Erweiterungsgebäude für PI Ceramic 2002 Gründung der Niederlassung in China 2002 Markteinführung der PICMA Multilayer-Piezoaktoren 2004 Markteinführung der NEXLINE Hochleistungs-Piezolinearantriebe 2007 Markteinführung der NEXACT Piezolinearantriebe 2010 Kauf des Erweiterungsgrundstücks neben dem heutigen Firmensitz von PI 2011 Gründung der Niederlassung in Korea 2011 Gründung der Niederlassung in Singapur 2011 Übernahme Mehrheitsanteile der micos GmbH, Eschbach 2012 Erweiterungsgebäude in Karlsruhe und Lederhose 37 PI Hexapod

38 Produktportfolio NANOPOSITIONIERSYSTEME, MIKROSTELLTECHNIK & NANOMESSTECHNIK Nanopositionierung Auflösung bis in den Picometer-Bereich Nanopositioniersysteme bieten Bewegungsauflösung und Positioniergenauigkeit im Bereich von Nanometern und darunter. Die Zielposition wird innerhalb weniger Millisekunden erreicht und stabil gehalten. Als Antrieb werden Piezoaktoren oder Piezoschreitantriebe eingesetzt. Eine Optimierung der Systemperformance wird durch digitale Motion Controller erzielt. Benötigt werden diese Systeme beispielsweise in der optischen Messtechnik, Mikroskopie oder Chipherstellung. Um die erforderliche Positionsauflösung und Stabilität zu erzielen, entwickelt und fertigt PI die Sensorik selbst und bietet diese als eigenständige Produktlinie an. Von linearen Achsen bis hin zu 6 Freiheitsgraden der Bewegung Parallelkinematisches Prinzip für mehrachsige Systeme Versionen mit direkter Positionsmessung kapazitive Sensoren: Sub-Nanometer-Auflösung Inkrementelle Sensoren: Nanometer-Auflösung, große Messbereiche Variabel in Bauform, Stellweg und Präzisionsklasse PiezoWalk Schreitantriebe Über Millimeter präzise positionieren Piezoschreitantriebe übertragen die Vorteile von Piezoaktoren auf Anwendungen mit größeren Stellwegen. Das Zusammenspiel der Bewegung einzelner Aktoren bewirkt eine Schreitbewegung mit hoher Auflösung und Dynamik innerhalb eines Schritts und ermöglicht dabei prinzipiell unbegrenzte Stellwege. Die Aktoren sind gegen den bewegten Läufer vorgespannt. Der Antrieb ist somit im ausgeschalteten Zustand selbsthemmend ohne Halteströme oder zusätzliche mechanische Komponenten. Dadurch treten keine Erwärmung oder Regelzittern auf, der Antrieb steht stabil. Zwei Prinzipien: NEXLINE : bis zu 600 N Stellkraft NEXACT : schnelle Bewegung und bis zu 10 N Stellkraft Integrationsstufen vom preisgünstigen OEM-Antrieb bis zum mehrachsigen Positioniersystem Kompakte Bauform, variabler Stellweg durch variable Läuferlänge Nanometer-Auflösung Vakuumkompatibel und nichtmagnetisch 38 PILine Ultraschall-Piezomotoren Klein und schnell über große Strecken Ultraschall-Piezomotoren können klassische Motor- Spindel-Kombinationen oder magnetische Antriebe ersetzen und ermöglichen bei der Integration in Positioniersysteme besonders niedrige Profilhöhen. Sie bieten auf kleinstem Bauraum dynamisches Start-/ Stoppverhalten, hohe Geschwindigkeit und Selbsthemmung. PI bietet miniaturisierte Varianten, OEM- Motoren und -Antriebe sowie komplette Positioniersysteme mit Controller an. Piezomotoren von PI sind im Prinzip vakuumtauglich und für den Betrieb unter starken Magnetfeldern geeignet. Integrationsstufen vom preisgünstigen OEM-Antrieb bis zum mehrachsigen Positioniersystem Beliebige, unbegrenzte Stellwege Mechanisch einfach integrierbar Selbsthemmend im Ruhezustand Haltekraft bis 15 N Geschwindigkeit bis 500 mm/s

39 PICMA piezokeramische Multilayeraktoren Nanopositionierung zuverlässig und hochauflösend PI setzt in seinen hochpräzisen Positioniersystemen für die Nanostelltechnik seine eigenen PICMA piezokeramischen Aktoren ein. Ihre vollkeramische Isolierung macht sie unempfindlich gegen Luftfeuchtigkeit und führt zu einer hervorragenden Zuverlässigkeit und Lebensdauer. PI fertigt und entwickelt die Piezokeramik innerhalb der Unternehmensgruppe, wodurch sie flexibel an Kundenanforderungen angepasst werden können. Hohe Lebensdauer, unempfindlich gegen Luftfeuchtigkeit Flexible Querschnitte und Auslenkungen Auflösung von unterhalb einem Nanometer Ansprechzeit von unter einer Millisekunde Digitale Steuer- und Regeltechnik Das Optimum an Performance erreichen Die Leistungsmerkmale eines Präzisions-Positioniersystems hängt in gleichen Maßen von der Verstellmechanik wie von der Ansteuerung ab. Digitalcontroller verarbeiten Prozesswerte wie Sensorsignal oder Positionswertvorgabe mit speziell abgestimmten Algorithmen. So können Bewegungen auf Bahnkurven, Einschwingzeiten oder Bahnabweichungen während schneller Scanvorgänge optimiert werden. Für alle Antriebssysteme Hochauflösende D/A- und A/D- Wandler neueste Prozessoren Digitale Echtzeit-Schnittstellen Umfangreiche Software und Treiber Koordinateninformation für parallele Kinematiken/Hexapoden Mikropositionierung Präzisionspositionierung auf langen Wegen Mikropositioniersysteme bieten Bewegungsauflösungen und Positioniergenauigkeiten im Bereich zwischen einigen 10 μm bis zu 0,1 μm. Als Antrieb stehen bürstenlose DC- oder Schrittmotoren zur Verfügung wie auch Linearantriebe wie PILine Ultraschall- Piezomotoren oder NEXACT Piezoschreitantriebe. Die Präzision des Systems hängt ab von den verwendeten Komponenten für Antrieb, Positionssensor und Führung. Bei klassischen Motoren spielt außerdem die Qualität des Getriebes, der Spindel bzw. des Schneckengetriebes eine wesentliche Rolle. Digitale Steuerungen ermöglichen durch geeignete Regelungsund Linearisierungsverfahren eine Verbesserung der Systemeigenschaften. Linearpositionierer Stellwege von 5 bis 1000 mm Geschwindigkeit bis zu 150 mm/s Preisgünstige Designs, Varianten als Baukastensystem DC- und Stepper-Mikrometerantriebe Stellwege bis 50 mm und Geschwindigkeit bis zu 30 mm/s Auflösung bis <100 nm Rotationsversteller mit uneingeschränktem Drehbereich bis 720 /s Auflösung bis 1 μrad Optionale Encoder für die direkte Positionsmessung 39 PI Hexapod

40 PIEZO NANO POSITIONING Der PI Gesamtkatalog Jetzt anfordern! Auf über 500 Seiten präsentiert der PI Gesamtkatalog Grundlagen und Technologie von Nanopositionierung, Piezosystemen und Mikropositionierung. Mehr als 200 Produktfamilien werden Hauptsitze DEUTSCHLAND Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Auf der Römerstr Karlsruhe/Palmbach Tel. +49 (721) Fax +49 (721) info@pi.ws PI micos GmbH Freiburger Str Eschbach Tel. +49 (7634) Fax +49 (7634) info@pimicos.de vorgestellt und mit über 1000 Abbildungen, Messkurven und Prinzipskizzen illustriert. PI Ceramic GmbH Lindenstr Lederhose Tel. +49 (36604) Fax +49 (36604) info@piceramic.de Niederlassungen USA (Ost) & KANADA USA (West) & MEXIKO PI (Physik Instrumente) L.P. Auburn, MA info@pi-usa.us PI (Physik Instrumente) L.P. Irvine, CA info@pi-usa.us Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Alle Texte, Graphiken, Daten und deren Darstellung unterliegen dem Schutz des Urheberrechts und anderer Schutzgesetze. Kopie, Veränderung, Weiterverbreitung sind ohne schriftliche Genehmigung von PI nicht zulässig. Hinweis Obwohl bei der Zusammenstellung der Informationen mit größter Sorgfalt vorgegangen wurde, können Fehler nicht ausgeschlossen werden. Eine Garantie für die Vollständigkeit, Richtigkeit und Aktualität wird nicht übernommen. PI behält sich das Recht vor, Ergänzungen oder Änderungen der bereitgestellten Informationen ohne Vorankündigung vorzunehmen. JAPAN PI Japan Co., Ltd. Tachikawa info@pi-japan.jp ENGLAND & IRLAND PI (Physik Instrumente) Ltd. Cranfield, Bedford uk@pi.ws FRANKREICH PI France S.A.S. Montrouge info.france@pi.ws SÜDOSTASIEN PI (Physik Instrumente) Singapore LLP Singapore info-sg@pi.ws For ID / MY / PH / SG / TH PI Japan Co., Ltd. Osaka info@pi-japan.jp ITALIEN Physik Instrumente (PI) S. r. l. Bresso info@pionline.it CHINA Physik Instrumente (PI Shanghai) Co., Ltd. Shanghai, China info@pi-china.cn KOREA PI Korea Ltd. Seoul info-kr@pi.ws BRO14D Hexapod R1 12/07/25.1 Änderungen vorbehalten. Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG 2012