Lineara toren. Piezo Nano Positioning

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1 Lineara toren Piezo Nano Positioning

2 Piezoelektrische und motorgetriebene Aktoren Lösungen für Automatisierung und hochpräzise Bewegung PI ist der führende Hersteller von piezokeramischen Aktoren für die Nano- und Mikropositionierung in den verschiedensten Bereichen: Halbleiterindustrie, Biotechnolgie und Medizintechnik; Laser, Optik, Mikroskopie; Luft- und Raumfahrttechnik; Präzisionsmaschinenbau; Astronomie und Mikrosytemtechnik. Verschiedene Arten von Linearaktoren Max. Stellweg Max. Druck-/Zugkraft Max. Geschwindigkeit Antrieb Besondere Eigenschaften PiezoWalk Aktoren Grundsätzlich unbegrenzt; 600 N 15 mm/s NEXLINE oder Nichtmagnetisches S. 1-3 ff Antrieb zur Integration NEXACT und UHV-kompatibles mit 20 mm Antriebsprinzip, selbsthemmend im Ruhezustand Ultraschall-Linearmotoren Grundsätzlich unbegrenzt; 7 N 0,5 m/s PILine Nichtmagnetisches und Aktoren Antrieb zur Integration Linearmotoren und UHV-kompatibles S ff mit 150 mm Antriebsprinzip, selbsthemmend im Ruhezustand Motorgetriebene Aktoren 50 mm 400 N 30 mm/s DC Servo- und Auch manuelle S ff Schrittmotoren Versionen, optionales Piezokopfstück für Nanometer Auflösung Vorgespannte/hebelübersetzte 500 μm N (Druckkraft), Sub-Millisekunden PICMA Multilayer Nichtmagnetisches Aktoren 3500 N (Zugkraft) Ansprechzeit oder PICA Stapel- und UHV-kompatibles S ff aktoren Antriebsprinzip Piezo Aktoren 180 μm N Sub-Millisekunden PICMA Multilayer Nichtmagnetisches S ff (nur Druckkraft) Ansprechzeit oder PICA Stapel- und UHV-kompatibles aktoren Antriebsprinzip Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 Linearmotoren und Antriebe sind zur Integration in ein Kundensystem gedacht und im Allgemeinen ungeführt. Für eine bahntreue Bewegung ohne seitliches Auswandern wird eine externe Führung empfohlen. 1-2

3 Linearantriebe & Aktoren DC Servo- & Schrittmotoraktoren

4 Modellübersicht: Motorisierte Linearaktoren Präzisions-Linearaktoren mit DC Servo und Schrittmotoren Alle Modelle bieten Auflösung im Sub-Mikrometerbereich. Antriebe mit Schrittmotor und positionsgeregelten DC Servomotor sind verfügbar. Direktgetriebene Versionen mit Kugelumlaufspindeln erlauben höhere Geschwindigkeit, getriebeübersetzte Antriebe mit Gewindespindeln bieten höhere Kräfte und sind selbsthemmend. Linearmotoren und Antriebe sind zur Integration in ein Kundensystem gedacht und im Allgemeinen ungeführt. Für eine bahntreue Bewegung ohne seitliches Auswandern wird eine externe Führung empfohlen. Modelle Beschreibung Stellweg Belast- Geschwin- *Präzision Seite [mm] barkeit [N] digkeit (mm/s) M-227 DC-Mike, hochauflösend, nicht-drehendes Kopfstück, 10, 25, , optionales Piezokopfstück M-227KVLA Kundenspezifische Vakuum DC-Mike, hochauflösend, , nicht-drehendes Kopfstück, optionales Piezokopfstück M-228 Preisgünstiger Stepper-Mike Linearaktor mit Endschaltern , M-229 Preisgünstiger Stepper-Mike Linearaktor mit Endschaltern , M-230 DC-Mike, Endschalter, kompakt, hochauflösend, 10, bis nicht-drehendes Kopfstück M-230KCLA Besonders kompakte Stepper Mike, kundenspezifisch , M-231 DC-Mike, kompakt, hochauflösend, Endschalter , M-232 Besonders kompakte DC / Stepper Mike, gefalteter Antrieb, , hochauflösend, Endschalter M-235 DC- / Stepper-Mike, für hohe Lasten, langlebig, 20, ,6 bis Kugelumlaufspindel, Endschalter M-238 Hochlast DC-Mike Aktoren optional mit Linearencoder M-238KHLA Ultra-Hochlast-Linearaktor, kundenspezifisch M-168 Stepper-Mike, hochauflösend, Direktantrieb, 10, 25, nicht-drehendes Kopfstück, sehr gute Wiederholbarkeit *Im Vergleich mit anderen Modellen in dieser Klasse. Auswertung von Wiederholbarkeit, Auflösung und Genauigkeit M-227 Hochauflösende DC-Mike, nicht-drehendes Kopfstück M-227KVLA Vakuumkompatible DC-Mike M-228 Preisgünstig, mit Schrittmotor M-229 Preisgünstige Hochlast-Mike, mit Schrittmotor M-230 Nicht-drehendes Kopfstück, sehr genau M-230KCLA Kompakt, mit Schrittmotor Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 M-231 Kompakt, hochauflösend M-232 Besonders kompakt, gefalteter Antrieb M-235 Hochlastmodell, schnell M-238 Hochlast- DC-Mike, optional mit Linearencoder M-238KHLA Ultra-Hochlast Linearaktor M-168 hochaufösende Stepper-Mike, nichtdrehendes Kopfstück Geeignete Motorcontroller im Kapitel Servo- & Schrittmotorsteuerungen im Bereich Mikropositionierung s. S ff 1-40

5 Mikrometerschrauben, PiezoMikes und Schrittmotor-getriebene Aktoren Diese kompakten Aktoren bieten Auflösung im Sub-Mikrometerbereich. Die PiezoMike kombiniert einen Piezofeinantrieb mit einer manuellen Mikrometerschraube. Modelle Beschreibung Stellweg [mm] Belastbarkeit [N] Seite P-853 P-854 PiezoMike, Sub-Nanometer Auflösung 6, M-168 Stepper-Mike, hochauflösend, nicht-drehendes Kopfstück, 10, 25, sehr gute Wiederholbarkeit M-631 M-633 Präzisions-Mikrometerschraube, nicht-drehendes Kopfstück, 10, 25, kompakt, sehr gute Wiederholbarkeit M-619 M-626 Manuelle Mikrometerschrauben 100, 250, bis M-653 M-655 Differentielle Mikrometerschrauben, 0,1 μm Auflösung, kompakt 6, 10, 15, 18, bis M-228 Preisgünstiger Stepper-Mike Linearaktor mit Endschaltern M-229 Preisgünstiger Stepper-Mike Linearaktor mit Endschaltern P-853, P-854 PiezoMike, Sub-Nanometer Auflösung M-228, M-229 Preisgünstig, mit Schrittmotor M-631 M-633 Präzisions- Mikrometerschraube M-619 M-629 Manuelle Mikrometerschrauben M-653 M-655 Differentielle Mikrometerschrauben Geeignete Motorcontroller im Kapitel Servo & Schrittmotorsteuerungen im Bereich Mikropositionierung s. S ff Geeignete Piezocontroller im Kapitel Piezoverstärker und Controller im Bereich Nanostelltechnik / Piezoelektronik s. S ff Erläuterungen zu den technischen Daten s. S ff 1-41

6 M-227 DC-Mike Präzisions-Linearaktor Nichtdrehendes Kopfstück, große Stellwege bis 50 mm Bestellinformation M Hochauflösender DC-Mike Linearaktor, 10 mm M Hochauflösender DC-Mike Linearaktor, 25 mm M Hochauflösender DC-Mike Linearaktor, 50 mm M Kugelkopfstück Hochauflösende DC-Mikes mit verschiedenen optionalen Kopfstücken: M mit P-855 Piezoaktor, M , M mit Kugelkopfstück. Mikroprozessor zum Größenvergleich P Piezoaktor für Mikrometerschrauben Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Stellwege 10, 25 und 50 mm Kleinste Schrittweite bis 0,05 μm Nichtdrehendes Kopfstück Geregelter DC-Motor Sub-nm-Auflösung mit optionalem Piezoantrieb MTBF >5.000 h Die DC-Mikes der Serie M-227 sind hochauflösende Linearaktoren mit Stellwegen bis zu 50 mm. Durch einen vorgespannten DC-Getriebemotor mit hochauflösendem Drehencoder und eine extrem reibungsarme und spielfreie Konstruktion erreichen sie kleinste Schrittweiten von 50 nm und Geschwindigkeiten bis zu 1 mm/s. Nichtdrehendes Kopfstück Verglichen mit konventionellen Antrieben mit drehendem Kopfstück bietet diese Ausführung verschiedene Vorteile: Keine durch Drehmomente bedingten Positionierfehler Gleichförmigere Bewegung Vermeidung von Reibung und Abnutzung am Kontaktpunkt Vermeidung von Taumelfehlern 1-42 Kompakt, genau und preisgünstig Die M-227 Aktoren sind preisgünstig und ideal für den Einsatz z. B. in Testsystemen und der Präzisionsfertigung geeignet. Integrierte Encodertreiber Jeder Aktor wird mit einem integrierten 0,5 m langen Kabel mit 15-poligem D-Sub-Stecker und einem separaten 3 m langen Verlängerungskabel ausgeliefert. Der Stecker enthält differenzielle Encodertreiber für die sichere Übertragung von Encoderimpulsen mit bis zu 10 m langen Kabeln. Hochauflösender, dynamischer Piezoantrieb Anstelle der serienmäßigen planen Kopfstücke können auch sphärische und ballige Kopfstücke oder ein hochauflösender und hochdynamischer Piezoantrieb mit Sub-nm-Auflösung in das M 10 x 0,5 mm Feingewinde eingeschraubt werden (s. S und 1-58). Ausführungen mit höherer Belastbarkeit stehen unter den Modellnummern M-230 (s. S ff), M-235 (s. S ff) und M-238 zur Verfügung. M Kugelkopfstück, Abmessungen in mm P Piezoaktor, Abmessungen in mm

7 M-227 DC-Mike, Abmessungen in mm. C Motorkabel mit inbegriffen: 3 m, D-Sub Stecker, 15/15 pin (m/w) Technische Daten Modell M M M Einheit Aktive Achsen X X X Bewegung und Positionieren Stellweg mm Integrierter Sensor Rotationsencoder Rotationsencoder Rotationsencoder Sensorauflösung Imp./U Rechnerische Auflösung 0,0035 0,0035 0,0035 μm Kleinste Schrittweite 0,05 0,05 0,05 μm Umkehrspiel μm Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,1 0,1 0,1 μm Max. Geschwindigkeit 0,75 0,75 0,75 mm/s Mechanische Eigenschaften Spindel Gewindespindel Gewindespindel Gewindespindel Spindelsteigung 0,5 0,5 0,5 mm Getriebeuntersetzung 69,12:1 69,12:1 69,12:1 Max. Druck- / Zugkraft* N Max. Querkraft 0,1 0,1 0,1 N Antriebseigenschaften Motortyp DC-Getriebemotor DC-Getriebemotor DC-Getriebemotor Betriebsspannung 0 bis ±12 0 bis ±12 0 bis ±12 V Motorleistung 1,25 1,25 1,25 W Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis bis +65 C Material Aluminium eloxiert, Aluminium eloxiert, Aluminium eloxiert, Chromstahl Chromstahl Chromstahl Masse 0,16 0,22 0,26 kg Kabellänge 0,1 0,1 0,1 m Stecker D-Sub-Stecker 15-pin D-Sub-Stecker 15-pin D-Sub-Stecker 15-pin Empfohlene Controller / Treiber C-863 einachsig C-863 einachsig C-863 einachsig (s. S ) C-843 PCI-Karte, C-843 PCI-Karte, C-843 PCI-Karte, bis 4 Achsen bis 4 Achsen bis 4 Achsen (s. S ) *Höhere Kräfte auf Anfrage 1-43

8 M-228 Linearaktor mit Schrittmotor Kompakt und preisgünstig mit Endschaltern Keine durch Drehmomente bedingten Positionierfehler Gleichförmigere Bewegung Vermeidung von Reibung und Abnutzung am Kontaktpunkt Vermeidung von Taumelfehlern Bestellinformation M S Stepper-Mike Linearaktor, 10 mm, Endschalter Sonderausführungen auf Anfrage! Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Kostengünstiges Design 10 mm Stellweg 46 nm Auflösung (mit C-663 Controller) Nichtdrehendes Kopfstück Höchstgeschwindigkeit 1,5 mm/s Kontaktlose End- und Referenzschalter Kompakte Bauform Abmessungen des M-228 Linearaktors 1-44 M-228 Linearaktor Die Linearaktoren der Serie M-228 bieten einen Stellweg von 10 mm und sind mit hochauflösenden Getriebeschrittmotoren ausgestattet. Dadurch können Lasten bis 20 N bewegt werden bei Auflösungen bis 46 nm mit dem C-663 Controller. Obgleich das Design auf die Optimierung der Kosten ausgelegt ist, verzichten die M-228 nicht auf nützliche Eigenschaften wie nichtdrehendes Kopfstück, End- und Referenzschalter oder ein Sichtfenster zur schnellen Positionserkennung. Nichtdrehendes Kopfstück Verglichen mit konventionellen Antrieben mit drehendem Kopfstück bietet diese Ausführung verschiedene Vorteile: Einfache Referenzierung und sicherer Betrieb Zum Schutz vor Schäden an der Mechanik sind präzise, berührungslose Hall-Effekt Endschalter in den M-228 integriert. Ein richtungserkennender Referenzschalter erleichtert den Einsatz bei Automatisierungsaufgaben. Technische Daten Modell M S Einheiten Aktive Achsen X Bewegung und Positionieren Stellweg 10 mm Rechnerische Auflösung 0,046* μm Kleinste Schrittweite 0,15* μm Umkehrspiel 5** μm Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 2 μm Genauigkeit 10 μm Max. Geschwindigkeit 1,5* mm/s Referenzschalter Wiederholgenauigkeit 1 μm Mechanische Eigenschaften Spindel Gewindespindel Spindelsteigung 0,5 mm/u Getriebeuntersetzung 28,44444:1 Motorauflösung 384* Schritte/U Max. Belastbarkeit 20 N Max. Druck-/Zugkraft 20 N Max. Querkraft 0,1 N Antriebseigenschaften Motortyp 2-Phasen-Schrittmotor Betriebsspannung 24*** V Referenz und Endschalter Hall-Effekt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis +65 C Material Aluminium eloxiert, Chromstahl Masse 0,23 kg Kabellänge 0,5 m Stecker D-Sub Stecker 15-pin Empfohlene Controller/Treiber C-663 einachsig (s. S ) *Mit C-663 Schrittmotorcontroller **Unter Vorlast ***2-Phasen-Schrittmotor, 24 V Chopper-Spannung, max. 0,25 A/Phase; 24 Vollschritte/U

9 M-229 Linearaktor mit Schrittmotor Kompakt und preisgünstig mit Endschaltern, Lasten bis 50 N Gleichförmigere Bewegung Vermeidung von Reibung und Abnutzung am Kontaktpunkt Vermeidung von Taumelfehlern Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Kostengünstiges Design 25 mm Stellweg 46 nm Auflösung (mit C-663 Controller) 50 N Belastbarkeit Nichtdrehendes Kopfstück Höchstgeschwindigkeit 1,5 mm/s Kontaktlose End- und Referenzschalter Kompakte Bauform Die Linearaktoren der Serie M-229 bieten einen gegenüber M-228 verlängerten Stellweg von 25 mm und sind mit hochauflösenden Getriebeschrittmotoren ausgestattet. Dadurch bewegt der M-229 Mike-Aktor Lasten bis zu 50 N bei einer Auflösung bis 46 nm mit dem C-663 Controller. Das Design ist auf die Optimierung der Kosten ausgelegt, dennoch beinhaltet die Ausstattung ein nichtdrehen- Hochlast-Stepper Mike M-229 mit C-663 Mercury Step Controller des Kopfstück, End- und Referenzschalter sowie ein Sichtfenster zur schnellen Positionserkennung. Nichtdrehendes Kopfstück Verglichen mit konventionellen Antrieben mit drehendem Kopfstück bietet diese Ausführung verschiedene Vorteile: Keine durch Drehmomente bedingten Positionierfehler M-229 Abmessungen in mm, D-Sub Stecker 15-pin, 0,5 m Kabel Einfache Referenzierung und sicherer Betrieb Zum Schutz vor Schäden an der Mechanik sind präzise, berührungslose Hall-Effekt Endschalter in den Aktor integriert. Ein richtungserkennender Referenzschalter erleichtert den Einsatz bei Automatisierungsaufgaben. Bestellinformation M S Stepper-Mike Linearaktor, 25 mm, Endschalter Sonderausführungen auf Anfrage! Index Technische Daten Modell M S Einheiten Aktive Achsen X Bewegung und Positionieren Stellweg 25 mm Rechnerische Auflösung 0,046* μm Kleinste Schrittweite 0,15* μm Umkehrspiel 10** μm Unidirektionale Wiederholgenauigkeit ±2 μm Max. Geschwindigkeit 1,5* mm/s Referenzschalter Wiederholgenauigkeit 1 μm Mechanische Eigenschaften Spindel Gewindespindel Spindelsteigung 0,5 mm/u Getriebeuntersetzung 28,44444:1 Motorauflösung 384* Schritte/U Max. Belastbarkeit 50 N Max. Druck-/Zugkraft 50 N Max. Querkraft 0,5 N Antriebseigenschaften Motortyp 2-Phasen-Schrittmotor Betriebsspannung 24*** V Referenz und Endschalter Hall-Effekt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis +65 C Material Aluminium eloxiert, Chromstahl, Messing Masse 0,4 kg Empfohlene Controller/Treiber C-663 einachsig (s. S ) *Mit C-663 Schrittmotorcontroller **Unter Vorlast ***2-Phasen Schrittmotor, 24 V Chopper-Spannung, max. 0,25 A/Phase; 24 Vollschritte/U 1-45

10 M-230 Präzisions-Linearaktor Nichtdrehendes Kopfstück, Endschalter, Stellwege bis 25 mm Bestellinformation M Hochauflösender DC-Mike Linearaktor, 10 mm, Endschalter M S Hochauflösender Stepper-Mike Linearaktor, 10 mm, Endschalter M Hochauflösender DC-Mike Linearaktor, 25 mm, Endschalter Hochauflösende DC-Mikes: M und M mit 10 bzw. 25 mm Stellweg M S Hochauflösender Stepper-Mike Linearaktor, 25 mm, Endschalter Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Stellweg 10 bzw. 25 mm Kleinste Schrittweite bis 0,05 μm Nichtdrehendes Kopfstück Höchstgeschwindigkeit 2 mm/s Geregelte DC- und Schrittmotoren End- und Referenzschalter Klemm- oder Frontmontage MTBF > h Die motorisierten Präzisionsantriebe der Serie M-230 sind hochauflösende Linearaktoren mit Stellwegen von 10 und 25 mm. Durch einen vorgespannten DC-Getriebemotor mit hochauflösendem Drehenkoder und eine extrem reibungsarme und spielfreie Konstruktion erreichen sie kleinste Schrittweiten von 50 nm und Geschwindigkeiten bis zu 2 mm/s. Eine Ausführung mit Schrittmotor wird ebenfalls angeboten. Anwendungsbeispiele Faserpositionierung Metrologie Photonik-Fertigung Qualitätssicherung Testausrüstung Nichtdrehendes Kopfstück Verglichen mit konventionellen Antrieben mit drehendem Kopfstück bietet diese Ausführung verschiedene Vorteile: Keine durch Drehmomente bedingten Positionierfehler Gleichförmigere Bewegung Vermeidung von Reibung und Abnutzung am Kontaktpunkt Vermeidung von Taumelfehlern Genau und langlebig Die M-230 Aktoren sind sehr zuverlässig und gut für den Einsatz z. B. in der industriellen Präzisionsfertigung oder in Testeinrichtungen geeignet. Einfache Referenzierung und sicherer Betrieb Zum Schutz vor Schäden an der Mechanik sind präzise, berührungslose Hall-Effekt Endschalter in den Aktor integriert. Ein richtungserkennender Referenzschalter erleichtert den Einsatz bei Automatisierungsaufgaben. Integrierte Encodertreiber Jeder Aktor wird mit einem integrierten 0,5 m langen Kabel mit 15-poligem Sub-D- Stecker und einem separaten 3 m langen Verlängerungskabel ausgeliefert. Der Stecker enthält differenzielle Encodertreiber für die sichere Übertragung von Encoderimpulsen mit bis zu 10 m langen Kabeln. Hochlastausführungen Ausführungen mit höherer Belastbarkeit stehen unter den Modellnummern M-235 (siehe S. 1-50) und M-238 (S. 1-52) zur Verfügung. Zwei einschraubbare Kopfstücke mit balliger und flacher Endfläche sind im Lieferumfang enthalten. Kugelkopfstück (inklusive) Flaches Kopfstück (inklusive) 1-46

11 M-230 Abmessungen in mm. Kabellänge: 500 mm, 15-pol. D-Sub-Stecker mit integrierten Enkodertreibern (Modelle mit DC-Motoren). Technische Daten Modell M M M S M S Einh. Aktive Achsen X X X X Bewegung und Positionieren Stellweg mm Integrierter Sensor Rotationsencoder Rotationsencoder Sensorauflösung Imp./U Rechnerische Auflösung 0,0046 0,0046 0,037 0,037 μm Kleinste Schrittweite 0,05 0,05 0,05 0,05 μm Umkehrspiel μm Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,1 0,1 0,1 0,1 μm Max. Geschwindigkeit 1,2 1,2 2 2 mm/s Referenzschalter Wiederholgenauigkeit μm Mechanische Eigenschaften Spindel Gewindespindel Gewindespindel Gewindespindel Gewindespindel Spindelsteigung 0,4 0,4 0,4 0,4 mm Getriebeuntersetzung 42,92063:1 42,92063:1 28,44444:1 28,44444:1 Motorauflösung** 384** 384** Schritte/U Max. Druck-/Zugkraft * 45* N Max. Querkraft N Antriebseigenschaften Motortyp DC Getriebe- DC Getriebe- 2-Phasen * 2-Phasen motor motor Schrittmotor* Schrittmotor** Betriebsspannung 0 bis ±12 0 bis ± V Motorleistung 2 2 W Referenz und Endschalter Hall-Effekt Hall-Effekt Hall-Effekt Hall-Effekt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis bis bis +65 C Material Aluminium eloxiert, Aluminium eloxiert, Aluminium eloxiert, Aluminium eloxiert, Chromstahl Chromstahl Chromstahl Chromstahl Masse 0,3 0,35 0,3 0,35 kg Kabellänge 0,5 0,5 0,5 0,5 m Stecker D-Sub 15-pin- D-Sub 15-pin- D-Sub 15-pin- D-Sub 15-pin- Stecker Stecker Stecker Stecker Empfohlene Controller/Treiber C-863 Einachsig C-863 Einachsig C-663 Einachsig C-663 Einachsig C-843 PCI-Karte, (s. S ) (s. S ) bis 4 Achsen C-843 PCI-Karte, bis 4 Achsen (s. S ) *bei Geschwindigkeit bis zu 1 mm/s **2-Phasen Schrittmotor, 24 V Chopper-Spannung, max 0,25 A/Phase; 24 Vollschritte/U, Motorauflösung mit Schrittmotorsteuerung C-663 Index 1-47

12 M-231 DC-Mike Präzisions-Linearaktor Mit Endschaltern, auch für die Faserpositionierung Bestellinformation M Hochauflösender DC-Mike Linearaktor, 17 mm, Endschalter M DC-Mike Linearaktor, 17 mm Stellweg Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Stellweg 17 mm Kleinste Schrittweite bis 0,1 μm Höchstgeschwindigkeit 2,5 mm/s Geregelter DC-Motor Kontaktlose End- und Referenzschalter Passt an M-105 Faserpositionierer MTBF >5.000 h M-231 DC-Mikes sind kompakte und preisgünstige Linearaktoren mit 17 mm Stellweg. Durch die Kombination eines spielfrei vorgespannten DC-Getriebemotors mit hochauflösendem Drehencoder und einer extrem reibungsarmen, spielfreien Konstruktion erreicht das M-231 kleinste Schrittweiten von 100 nm und Geschwindigkeiten bis zu 2,5 mm/s. Anbau an manuelle Positioniersysteme M-231 Mikes können z. B. an die kompakten Lineartische der Serie M-105 (s. S ff) als Ersatz für die Mikrometerschraube angebaut werden. Einfache Referenzierung und sicherer Betrieb Zum Schutz vor Schäden an der Mechanik sind präzise, Anwendungsbeispiele Faserpositionierung Metrologie Photonik-Fertigung Qualitätssicherung Testausrüstung berührungslose Hall-Effekt Endschalter in den Aktor integriert. Ein Referenzschalter erleichtert den Einsatz bei Automatisierungsaufgaben. Integrierte Encodertreiber Jeder Aktor wird mit einem integrierten 0,5 m langen Kabel M-231 Abmessungen in mm. Kabellänge: 500 mm, 15-pol. Sub-D-Stecker mit integrierten Encodertreibern mit 15-poligem Sub-D-Stecker und einem separaten 3 m langen Verlängerungskabel ausgeliefert. Der Stecker enthält differenzielle Encodertreiber für die sichere Übertragung von Encoderimpulsen mit bis zu 10 m langen Kabeln. Ausführungen mit höherer Belastbarkeit stehen unter den Modellnummern M-230 (s. S. 1-46), M-235 (s. S. 1-50) und M-238 (s. S. 1-52) zur Verfügung. Technische Daten M-231 an einem XYZ-Mikropositioniersystem mit M-105 Tischen Modell M Einheit Aktive Achsen X Bewegung und Positionieren Stellweg 17 mm Integrierter Sensor Rotationsencoder Sensorauflösung Imp./U Rechnerische Auflösung 0,007 μm Kleinste Schrittweite 0,1 μm Umkehrspiel 2 μm Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,2 μm Max. Geschwindigkeit 1,5 mm/s Referenzschalter Wiederholgenauigkeit 1 μm Mechanische Eigenschaften Spindel Gewindespindel Spindelsteigung 0,4 mm Getriebeuntersetzung 28,44444:1 Max. Druck-/Zugkraft 40 N Antriebseigenschaften Motortyp DC-Getriebemotor Betriebsspannung 0 bis ±12 V Motorleistung 2 W Referenz und Endschalter Hall-Effekt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis +65 C Material Aluminium eloxiert, Chromstahl Masse 0,17 kg Empfohlene Controller/Treiber C-863 Einachsig (s. S ) C-843 PCI-Karte, bis 4 Achsen (s. S ) 1-48

13 M-232 DC-Mike Präzisions-Linearaktor Kompakt durch gefalteten Antrieb, auch für Faserpositionierung Bestellinformation M Hochauflösender DC-Mike Linearaktor, gefaltet, 17 mm, Endschalter M DC-Mike Linearaktor montiert an einem M-105 Lineartisch Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Stellweg 17 mm Kleinste Schrittweite bis 0,1 μm Höchstgeschwindigkeit 2,5 mm/s Geregelter DC-Motor Kontaktlose End- und Referenzschalter Passt an M-105 Faserpositionierer MTBF >5.000 h Der M-232 ist ein extrem kompakter und hochauflösender Linearaktor, dessen Baulänge mit einem gefalteten Antrieb auf nur 72 mm reduziert werden konnte. Durch die Kombination eines spielfrei vorgespannten DC-Getriebemotors mit hochauflösendem Drehencoder und einer extrem reibungsarmen, spielfreien Konstruktion erreicht das M-232 kleinste Schrittweiten von 100 nm und Geschwindigkeiten bis zu 2,5 mm/s. Anbau an manuelle Positioniersysteme M-232 DC-Mikes können z. B. an die kompakten Lineartische der Serie M-105 als Ersatz für die Mikrometerschraube (s. S ff) angebaut werden. Anwendungsbeispiele Faserpositionierung Metrologie Photonik-Fertigung Qualitätssicherung Testausrüstung Metrologie Einfache Referenzierung und sicherer Betrieb Zum Schutz vor Schäden an der Mechanik sind präzise, berührungslose Hall-Effekt Endschalter in den Mike-Aktor integriert. Ein Referenzschalter erleichtert den Einsatz bei Automatisierungsaufgaben. Integrierte Encodertreiber Jeder Aktor wird mit einem integrierten 0,5 m langen Kabel mit 15-poligem Sub-D- Stecker und einem separaten 3 m langen Verlängerungskabel ausgeliefert. Der Stecker enthält differenzielle Encodertreiber für die sichere Übertragung von Encoderimpulsen mit bis zu 10 m langen Kabeln. Ausführungen mit höherer Belastbarkeit stehen unter den Modellnummern M-230 (s. S. 1-46), M-235 (s. S. 1-50) und M-238 (s. S. 1-52) zur Verfügung. M-232, Abmessungen in mm. Kabellänge: 500 mm, 15-pol. Sub-D-Stecker mit integrierten Enkodertreibern Technische Daten Index Modell M Einheit Aktive Achsen X Bewegung und Positionieren Stellweg 17 mm Integrierter Sensor Rotationsencoder Sensorauflösung Imp./U Rechnerische Auflösung 0,007 μm Kleinste Schrittweite 0,1 μm Umkehrspiel 2 μm Unidirektionale 0,2 μm Wiederholgenauigkeit Max. Geschwindigkeit 1,5 mm/s Referenzschalter 1 μm Wiederholgenauigkeit Mechanische Eigenschaften Spindel Gewindespindel Spindelsteigung 0,4 mm Getriebeuntersetzung 28,44444:1 Max. Druck-/Zugkraft 40 N Antriebseigenschaften Motortyp DC-Getriebemotor Betriebsspannung 0 bis ±12 V Motorleistung 2 W Referenz und Endschalter Hall-Effekt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis +65 C Material Aluminium eloxiert, Chromstahl Masse 0,17 kg Empfohlene Controller/Treiber C-863 Einachsig (s. S ) C-843 PCI-Karte, bis 4 Achsen (s. S ) Schrittmotorgetriebene Versionen auf Anfrage. 1-49

14 M-235 Hochlast Präzisions-Linearaktor Sehr dynamisch mit hohen Lasten bis 120 N über 50 mm Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Die Präzisionsantriebe der Serie M-235 zeichnen sich durch hohe Auflösung, Belastbarkeit, Geschwindigkeit und Lebensdauer in industriellen Anwendungen aus. Kernstück der Linearaktoren ist eine reibungsarme und hocheffiziente Kugelumlaufspindel, die von DC- oder Schrittmotoren angetrieben wird. Drei Motorantriebe Die höchste Geschwindigkeit von über 30 mm/s wird von Anwendungsbeispiele Faserpositionierung Automatisierung Metrologie Photonik-Fertigung Qualitätssicherung Testausrüstung Hochauflösende Linearaktoren mit Kugelspindelantrieb: M-235.2DG (oben) und M-235.5DG (unten) Stellweg 20 mm bzw. 50 mm Kleinste Schrittweite bis 0,1 μm Nichtdrehendes Kopfstück Schneller Direktantrieb 120 N Druck-/Zugbelastbarkeit Querbelastbarkeit 100 N Kugelumlaufspindel für hohe Geschwindigkeiten und Zyklenzahlen Geregelte DC- und Schrittmotoren Kontaktlose End- und Referenzschalter MTBF > h Vakuumkompatible Versionen erhältlich bis 10-6 hpa 1-50 den direktgetriebenen Ausführungen erreicht. Die Varianten mit DC-Getriebemotor ermöglichen Schrittweiten von nur 100 nm und sind mit hochauflösenden Rotationsencodern zur Positionsregelung ausgerüstet. Die M-235.x2S Versionen besitzen einen leistungsstarken und vibrationsarmen 2-Phasenschrittmotor. Nichtdrehendes Kopfstück Verglichen mit konventionellen Antrieben mit drehendem Kopfstück bietet diese Ausführung verschiedene Vorteile: Keine durch Drehmomente bedingten Positionierfehler Gleichförmigere Bewegung Vermeidung von Reibung und Abnutzung am Kontaktpunkt Vermeidung von Taumelfehlern Genau und langlebig Kugelumlaufspindeln sind auch bei Belastung wesentlich reibungsärmer als konventionelle Spindeln und hervorragend für den Dauerbetrieb im industriellen Einsatz geeignet. Durch die Vorspannung wird das Spiel minimiert und hohe Präzision auch bei großen Geschwindigkeiten erzielt. Hiermit wird eine bidirektionale Wiederholbarkeit von 1 μm ermöglicht! Einfache Referenzierung und sicherer Betrieb Zum Schutz vor Schäden an der Mechanik sind präzise, berührungslose Hall-Effekt Endschalter in den Mike-Aktor integriert. Ein richtungserkennender Referenzschalter erleichtert den Einsatz bei Automatisierungsaufgaben. Integrierte Encodertreiber Jeder Aktor wird mit einem integrierten 0,5 m langen Kabel mit 15-poligem Sub-D-Stecker und einem separaten 3 m langen Verlängerungskabel ausgeliefert. Der Stecker enthält differenzielle Encodertreiber für die sichere Übertragung von Encoderimpulsen mit bis zu 10 m langen Kabeln (nur bei DC-Motoren). Bestellinformation M-235.2DD Hochleistungs-Linearaktor, 20 mm, Kugelspindel, direkt getriebener DC-Motor M-235.2VD Vakuumversion des M-235.2DD M-235.2DG Hochleistungs-Linearaktor, 20 mm, Kugelspindel, DC-Getriebemotor M-235.2VG Vakuumversion des M-235.2DG M S Hochleistungs-Linearaktor, 20 mm, Kugelspindel, Schrittmotor M-235.5DD Hochleistungs-Linearaktor, 50 mm, Kugelspindel, direkt getriebener DC-Motor M-235.5VD Vakuumversion des M-235.5DD M-235.5DG Hochleistungs-Linearaktor, 50 mm, Kugelspindel, DC-Getriebemotor M-235.5VG Vakuumversion des M-235.5DG M S Hochleistungs-Linearaktor, 50 mm, Kugelspindel, Schrittmotor Sonderausführungen auf Anfrage! Zwei einschraubbare Kopfstücke mit balliger und flacher Endfläche sind im Lieferumfang enthalten. M S Stepper-Mike mit Kugelspindelantrieb, 20 mm Stellweg

15 Index Kugelkopfstück (inklusive) M S und M S Abmessungen in mm, Kabellänge: 500 mm, 15-pol. D-Sub-Stecker M-235.2DD, M-235.2DG, M-235.5DD und M-235.5DG. Kabellänge: 500 mm, 15-pol. D-Sub-Stecker mit integrierten Encodertreibern. Abmessungen in mm Technische Daten Modell M-235.2DG M-235.2DD M S M-235.5DG M-235.5DD M S Einheit Aktive Achsen X X X X X X Bewegung und Positionieren Stellweg mm Integrierter Sensor Rotations- Rotations- Rotations- Rotationsencoder encoder encoder encoder Sensorauflösung Imp./U Rechnerische Auflösung 0,016 0,5 0,156 0,016 0,5 0,156 μm Kleinste Schrittweite 0,1 0,5 0,1 0,1 0,5 0,1 μm Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,1 0,5 0,2 0,1 0,5 0,2 μm Bidirektionale Wiederholgenauigkeit μm Max. Geschwindigkeit 2,6 > ,6 >30 20 mm/s Mechanische Eigenschaften Getriebeuntersetzung 29,6:1 29,6:1 Motorauflösung* 6.400* 6.400* Schritte/U Max. Druck-/Zugkraft 120 >50 100** 120 >50 100** N Max. Querkraft N Antriebseigenschaften Motortyp DC-Getriebe- DC-Motor 2-Phasen- DC-Getriebe- DC-Motor 2-Phasenmotor Schrittmotor* motor Schrittmotor* Betriebsspannung 0 bis ±12 0 bis ± bis ±12 0 bis ±12 24 V Motorleistung , ,75 W Referenz und Endschalter Hall-Effekt Hall-Effekt Hall-Effekt Hall-Effekt Hall-Effekt Hall-Effekt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis bis bis bis bis +65 C Material Aluminium Aluminium Aluminium Aluminium Aluminium Aluminium eloxiert, eloxiert, eloxiert, eloxiert, eloxiert, eloxiert, Chromstahl Chromstahl Chromstahl Chromstahl Chromstahl Chromstahl Masse 0,55 0,5 0,65 0,7 0,65 0,8 kg Empfohlene Controller / Treiber C-863 (einachsig) C-863 (einachsig) C-663 (einachsig) C-863 (einachsig) C-863 (einachsig) C-663 (einachsig) C-843 PCI-Karte, C-843 PCI-Karte, C-843 PCI-Karte, (s. S ) (s. S ) bis 4 Achsen bis 4 Achsen bis 4 Achsen C-843 PCI-Karte, bis 4 Achsen (s. S ) *2-Phasen-Schrittmotor, 24 V Chopper-Spannung, max. 0,8 A/Phase; 400 Vollschritte/U, Motorauflösung mit Schrittmotorsteuerung C-663 **bis zu 10 mm/s Die Daten für Vakuumversionen können abweichen 1-51

16 M-238 Hochlast Präzisions-Linearaktor Lasten bis 400 N, Option: direkte Positionsmessung Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 Hohe Belastbarkeit bis 400 N Stellweg 50 mm Auflösung bis 0,1 μm Höchstgeschwindigkeit 30 mm/s Vorgespannte, reibungsfreie Kugelumlaufspindel Optional: Linearenkoder für direkte Positionsauswertung MTBF > h Vakuumkompatible Versionen erhältlich bis 10-6 hpa Die Präzisionsantriebe der Serie M-238 eignen sich für hohe Lasten bis 400 N. Diese können mit Geschwindigkeiten bis 30 mm/s über einen Stellbereich von 50 mm hochgenau positioniert werden. Kernstück der Linearaktoren ist eine reibungsarme Kugelumlaufspindel, die über einen leistungsstarken DC-Getriebemotor mit integriertem Verstärker (ActiveDrive ) angetrieben wird. Anwendungsbeispiele Qualitätssicherung Testausrüstung Astronomie Automatisierung Metrologie Maschinenbau 1-52 M-238.5PL Hochlast-Linearaktor mit Linearenkoder für Direktmetrologie Genau und langlebig Kugelumlaufspindeln sind auch bei Belastung wesentlich reibungsärmer als konventionelle Spindeln und hervorragend für den Dauerbetrieb im industriellen Einsatz. Optional ist der M-238 Mike- Aktor mit integriertem hochgenauem Linearenkoder erhältlich (M-238.5PL). Direktmetrologie kompensiert mechanisches Spiel Der optionale kontaktlose optische Linearenkoder misst die Istposition mit höchster Genauigkeit (Direktmetrologie). Dadurch werden Antriebsfehler wie z. B. Umkehrspiel und elastische Deformation eliminiert. Dies bringt besondere Vorteile unter Last sowie bei dynamischen Anwendungen. Die Auflösung beträgt 0,1 μm und die Genauigkeit typisch 2 μm über den gesamten Stellweg. ActiveDrive DC-Motor DC-Motorantriebe haben verschiedene Vorteile wie z. B. gute dynamische Eigenschaften mit einem weiten Regelbereich, hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, geringe Wärmeerzeugung und Vibrationsarmut. Beim ActiveDrive -System ist ein leistungsfähiger PWM- Servoverstärker im Motorgehäuse integriert. Dieses Antriebskonzept von PI bietet verschiedene Vorteile: Höherer Wirkungsgrad durch Ausschaltung von Leistungsverlusten zwischen Verstärker und Motor Geringere Kosten, kompakterer Aufbau und höhere Zuverlässigkeit, da kein externer Verstärker nötig ist Vermeidung von Störstrahlung, weil Verstärker und Motor zusammen in einem geschirmten Gehäuse montiert sind Nichtdrehendes Kopfstück Verglichen mit konventionellen Antrieben mit drehendem Kopfstück bietet diese Ausführung verschiedene Vorteile: Bestellinformation M-238.5PG Hochlast-Linearaktor, 400 N, 50 mm, DC-Getriebemotor, ActiveDrive M-238.5PL* DC-Mike Hochlast-Linearaktor, 400 N, 50 mm, DC-Getriebemotor, ActiveDrive, Direktmetrologie *Bitte klären Sie die Verfügbarkeit dieses Produktes mit Ihrer PI Vertretung ab. Keine durch Drehmomente bedingten Positionierfehler Gleichförmigere Bewegung Vermeidung von Reibung und Abnutzung am Kontaktpunkt Vermeidung von Taumelfehlern Die seitliche Lagerung des Kopfstücks erlaubt eine laterale Belastung von 100 N. Einfache Referenzierung und sicherer Betrieb Zum Schutz vor Schäden an der Mechanik sind präzise, berührungslose Hall-Effekt Endschalter in den Tischen integriert. Ein richtungserkennender Referenzschalter erleichtert den Einsatz bei Automatisierungsaufgaben. A B M-238.5PG 124,4 67,6 M-238.5PL 113,4 90 M-238 Abmessungen in mm

17 Die Geschwindigkeitskonstanz eines M-238.5PL bei 30mm/s Die Wiederholgenauigkeit des M-238.5PL beträgt weniger als 0,3 μm Index Für einen 30-mm-Schritt benötigt der M-238 weniger als 1,5 Sekunden Technische Daten Modell M-238.5PG M-238.5PL Einheit Toleranz Aktive Achsen X X Bewegung und Positionieren Stellweg mm Integrierter Sensor Rotationsenkoder Linearenkoder Sensorauflösung 4000 Impulse/U 0,1 μm Rechnerische Auflösung 0,13 0,1 μm typ. Kleinste Schrittweite 0,5 0,3 μm typ. Umkehrspiel 3 1 μm typ. Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 1 0,3 μm typ. Max. Geschwindigkeit mm/s Referenzschalter Wiederholgenauigkeit 1 1 μm ±20 % Mechanische Eigenschaften Spindelsteigung 2 2 mm/u Getriebeuntersetzung 3,71:1 3,71:1 Druck-/Zugkraft N Max. Querkraft N Max. Antriebseigenschaften Motortyp DC-Motor, ActiveDrive DC-Motor, ActiveDrive Motorspannung 24 (PWM) 24 (PWM) V Motorleistung W nominal Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -10 bis bis 50 C Material Al (eloxiert), Chromstahl Al (eloxiert), Chromstahl Masse 2,4 2,4 kg ±5 % Kabellänge 3 3 m ±10 mm Stecker D-Sub 15 (m) D-Sub 15 (m) Empfohlene Controller/Treiber C-863, C-843 C-863 (s. S ), C-843 (s. S ) 1-53

18 M-168 Stepper-Mike Präzisions-Linearaktor Nichtdrehendes Kopfstück, Stellwege bis 50 mm Bestellinformation M S Hochauflösender Stepper-Mike Linearaktor, 10 mm, 2-Phasen-Schrittmotor M S Hochauflösender Stepper-Mike Linearaktor, 25 mm, 2-Phasen-Schrittmotor M-168 Stepper-Mikes mit verschiedenen Stellwegen: 10, 25 und 50 mm (von vorne) M S Hochauflösender Stepper-Mike Linearaktor, 50 mm, 2-Phasen-Schrittmotor Sonderausführungen auf Anfrage! Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen / , 25 und 50 mm Stellweg Auflösung <0,1 μm 2-Schrittmotoren + Handrad Sub-nm-Auflösung mit optionalem Piezotranslator >5.000 h MTBF Die hochauflösenden Stepper- Mikes der Serie M-168 bieten Stellwege bis 50 mm, Kräfte von 50 N und Auflösungen bis zu 50 nm. Sie bestehen aus einer spielfrei vorgespannten schrittmotorgetriebenen Mikrometerschraube mit nichtdrehendem Kopfstück. Nichtdrehendes Kopfstück Verglichen mit konventionellen Antrieben mit drehendem Kopfstück bietet diese Ausführung verschiedene Vorteile: Keine durch Drehmomente bedingten Positionierfehler Gleichförmigere Bewegung Vermeidung von Reibung und Abnutzung am Kontaktpunkt Vermeidung von Taumelfehlern Der reibungsarme Aufbau ermöglicht unidirektionale Wiederholbarkeiten von bis zu 0,1 μm und Geschwindigkeiten bis 5 mm/s. Ein Handrad erlaubt die bequeme Vorpositionierung mit 5 μm Auflösung. Hochauflösender, dynamischer Piezoantrieb Anstelle der serienmäßigen planen Kopfstücke stehen auch sphärische und ballige Kopfstücke oder ein hochauflösender und hochdynamischer Piezoantrieb mit Sub-nm- Auflösung zur Verfügung (s. S. 1-73). Technische Daten M S, M S und M S Abmessungen in mm. Inkl. Motorkabel C mit D-Sub Stecker 15-pin, 3 m Kabel Modell M S M S M S Einheit Stellbereich mm Rechnerische Auflösung 0,025 0,025 0,025 μm Kleinste Schrittweite 0,05 0,05 0,05 μm Unidir. Wiederholbarkeit 0,1 0,1 0,1 μm Umkehrspiel μm Max. Geschwindigkeit mm/s Max. Druck-/Zugkraft N Max. Querkraft 0,02 0,02 0,02 N (am Kopfstück) Motorauflösung* 6400* 6400* 6400* Schritte/U Steigung 0,5 0,5 0,5 mm/u Masse 0,4 0,45 0,5 kg Empfohlene Motorcontroller C-663 (einachsig) C-663 (einachsig) C-663 (einachsig) (s. S ) *2-Phasen Schrittmotor, 24 V Chopper-Spannung, max 0,8 A/Phase; 400 Vollschritte/U, Motorauflösung mit Schrittmotorsteuerung C

19 M-227K Vakuumkompatibler Linearaktor Hochauflösender DC-Mike Linearaktor Kompakte Bauform Vakuumkompatibel bis 10-6 hpa Nichtdrehendes Kopfstück Geregelter DC-Motor Der Linearaktor M-227K Vakuum ist mit Rotationsencoder und DC-Motor mit Getriebe ausgestattet Modell Stellweg Max. Druck-/ Rechnerische Max. Ge- Abmessungen Zugkraft Auflösung schwindigkeit M-227KVLA 10 mm 40 N 0,059 μm 0,3 mm/s Ø 19 mm Vakuum Länge 146,5 ±5 mm Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. Cat120D Inspirationen /02.10 M-230K Kompakter Schrittmotor-Linearaktor Hochauflösend, mit gefaltetem Antrieb Für die Feinpositionierung (z. B. in der Astronomie) bietet der besonders kompakte M-230K eine Auflösung unter 5 Nanometer Druck-/Zugkraft bis 400 N Kompakt durch gefalteten Antrieb Hochauflösender Schrittmotor Kleinste Schrittweite bis 15 nm Hall-Effekt Endschalter Spezialkopfstück zur Lastbefestigung M-238K Hochlast Präzisions-Linearaktor Hochleistungsaktor für Lasten bis 1400 N M-238K Hochlast misst die Absolutposition und hält sie auch ohne weitere Stromzufuhr Modell Stellweg Rechnerische Max. Spindel- Abmessungen Auflösung Geschwin- stellung digkeit M-230KCLA 4 mm 4,45 nm 9 μm/s 0,1 mm 107 x 60 x 30 mm Hoch- plus Flansch auflösend 24,5 ±2 mm Hochauflösender inkrementeller Rotationsencoder plus absolute Positionsmessung mit Linearpotentiometer Druck-/Zugkraft bis 1400 N Schnell: Geschwindigkeit bis 30 mm/s Positionsfest im Ruhezustand, ohne Leistungsverlust und Wärmeentwicklung Bürstenloser DC-Servomotor Modell Stellweg Kleinste Wiederhol- Motor- Abmessungen Schrittweite genauigkeit leistung M-238KHLA 75 mm 2 μm 0,5 μm 250 W Ø 64 mm Hochlast Gesamtlänge mm Index 1-57

20 Technische Daten für motorisierte Aktoren Aktive Achsen Die Spezifikationen in den Datenblättern beziehen sich auf die angegebene Bewegungsachse, typ. horizontal (X). Bewegung und Positionieren Stellweg Der maximal mögliche Stellweg wird durch die Länge der Antriebsspindel begrenzt. Falls vorhanden, bestimmt der Abstand der Endschalter den Stellbereich. Integrierter Sensor Rotations- oder Linearencoder Encoderauflösung Rotationsencoder: Impulse pro Spindeldrehung Linearencoder: Kleinste Bewegung, die vom verwendeten Sensorsystem noch detektiert wird Rechnerische Auflösung Die theoretisch kleinste Bewegung, die ein Positioniersystem durchführen kann. Entspricht der Encoderauflösung beim direkt messenden System (Linearendcoder). Beim indirekten Messsystem sind Faktoren wie Spindelsteigung, Getriebeuntersetzung und Auflösung des Motors bzw. Encoders berücksichtigt. werden kann, wird kleinste Schrittweite genannt. Sie unterscheidet sich meist stark von der rechnerischen Auflösung, die wesentlich besser ausfallen kann (s. a. Rechnerische Auflösung) und wird durch Messungen ermittelt. Die Datentabelle enthält typische Messwerte. Umkehrspiel Der Positionierfehler, der bei einer Richtungsänderung auftritt aufgrund von mechanischem Spiel im Antriebsstrang (s. S ). Die Datentabelle enthält typische Messwerte Drehwinkel / Linearvorschub Die Winkelauslenkung pro Linearhub des Antriebes. Gilt für Drehtische mit Tangentialantrieben (s. S. 4-82) Uni- / Bidirektionale Wiederholbarkeit Angegeben sind typische Messwerte (RMS, 1 Sigma), Näheres im Glossar chung um die Y- (Neigen) und Z-Achse (Gieren), wobei die Bewegung in X-Richtung erfolgt (rechtwinkliges Koordinatensystem). Die Datentabelle enthält typische Messwerte als +/- Werte. Weiteres bei Definition der Achsen und Winkel, S Max. Geschwindigkeit Angegeben ist der kurzzeitige Spitzenwert bei horizontaler Montage, ohne zusätzliche Last. Dieser Wert ist nicht für den kontinuierlichen Betrieb geeignet. Durchschnitts- und Dauergeschwindigkeit sind niedriger als der Spitzenwert und hängen von den Randbedingungen der Anwendung ab. Referenzschalter Wiederholgenauigkeit Wiederholgenauigkeit für den Referenzschalter (falls vorhanden) Index Kleinste Schrittweite Die kleinste Bewegung, die wiederholbar durchgeführt Neigen / Gieren Über den gesamten Stellweg gesehene maximale Abwei- Mechanische Eigenschaften Motorauflösung Auflösung eines Schrittmotors, eingerechnet ist die Mikroschrittuntersetzung mit PI Schrittmotorcontrollern. Steifigkeit in Stellrichtung Typische Toleranz: ±20% Max. push / pull force Obergrenze für aktive und passive Kraft in Stellrichtung, mittig. Höhere Kräfte sind evtl. möglich, beeinflussen aber die Lebensdauer. 1-59

21 Linearantriebe & Aktoren PiezoWalk Antriebe / Aktoren

22 Modellübersicht: PiezoWalk Aktoren Piezo Linearmotoren: Von OEM Antrieben bis zu 6-Achsen Positionierern PiezoWalk Piezoschreitantriebe bieten weitaus höhere Auflösungen (bis zu Picometern) und Kräfte (bis zu 600 N) als andere Piezomotorarten. Die Bewegung wird durch eine Serie von koordinierten Klemm- und Vorschubzyklen einer Reihe von Piezoaktoren erzeugt. PI bietet zwei grundlegende Typen an: NEXLINE Hochlastantriebe mit geringerer Geschwindigkeit und besonders kompakte NEXACT Antriebe für schnellere Bewegung geringerer Lasten. Linearmotoren und Antriebe sind zur Integration in ein Kundensystem gedacht und im Allgemeinen ungeführt. Für eine bahntreue Bewegung ohne seitliches Auswandern wird eine externe Führung empfohlen. Modelle Beschreibung Stellweg [mm] Druck- / Seite Zugkraft [N] N-111 NEXLINE PiezoWalk Nanopositionierantrieb, Sub-Nanometer Auflösung N-214, NEXLINE Hochlast-Nanopositionierantrieb, Sub-Nanometer Auflösung, optional mit Regelung 20 bis N-215 N-310 Besonders kompakter NEXACT Nanopositionierantrieb, Sub-Nanometer Auflösung N-380 Kompakter NEXACT Nanopositionieraktor N-661 Miniatur-Nanopositioniertisch mit integriertem NEXACT Antrieb, Nanometer Auflösung, geregelt N-510 Z-Kipp Tripod Nanopositionierplattform mit NEXLINE Piezolinearantrieben 1,3, 10 mrad N-515KNPH Nichmagnetischer Piezo Hexapod, 6-Achsen Präzisionspositioniersystem bis 10 mm / mit NEXLINE Piezolinearantrieben N-510KHFS Z-Kipp Tripod Nanopositionierplattform mit zusätzlicher Piezofeinpositionierung 0,4 plus 40 μm Controller für PiezoWalk Antriebe Modelle Beschreibung Kanäle Spannung [V] Leistung [W] Interface Seite E-755 Piezo Controller für NEXLINE Linearmotoren und Positioniersysteme 1 ± RS E-861 Z-Kipp Tripod Nanopositionierplattform 1-10 bis USB, RS mit zusätzlicher Piezofeinpositionierung N-310 NEXACT kompakter Nanopositionierantrieb, sub-nm Auflösung N-380 NEXACT kompakter Nanopositionieraktor N-111 NEXLINE PiezoWalk Antrieb, sub-nm Auflösung N-214, N-215 NEXLINE Hochlastmotor N-661 NEXACT Miniaturtisch Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 N-510 Z-Kipp Tripod Nanopositionierplattform N-515KNPH: Nichtmagnetischer 6-Achsen Hexapod N-510KHFS NEXLINE Z-Kipp Hochlastsystem Weitere piezokeramische Aktoren auf den Seiten 1-23 ff & 1-61 ff Klassische motorgetriebene Linearaktoren ab S ff Erläuterungen zu den technischen Daten s. S E-755 NEXLINE Piezomotor Controller E-861 NEXACT Piezomotor Controller 1-4

23 PiezoWalk Präzisionsantriebe Stellwege im Millimeterbereich, Nanometergenaue Auflösung, Hohe Kräfte PiezoWalk Antriebe setzen sich über die Beschränkungen konventioneller Nanopositionieraktoren hinweg: Sie bieten grundsätzlich unbegrenzt lange Stellwege und besitzen dennoch die Vorteile eines piezoelektrischen Aktors, wie ungeregelte Positionsauflösung bis in den Bereich unter 10 Picometern und hohe Steifigkeit für dynamischen Betrieb und Krafterzeugung. PiezoWalk Piezoschreitantriebe bestehen in der Regel aus mehreren einzelnen Piezoaktoren, die durch koordinierte Klemm- und Scherbewegungen eine Bewegung erzeugen (Schrittbetrieb). Jeder Schrittzyklus bewirkt einen Vorschub um wenige Mikrometer, womit bei einer Schrittfrequenz von mehreren hundert Hertz Geschwindigkeiten bis zu einigen Millimetern pro Sekunde erreicht werden. oder hochauflösende, hochdynamische Positionierung (Analogmodus) PI bietet zwei Produktlinien an, die auf verschiedenen Ausführungen des PiezoWalk Prinzips basieren. NEXLINE und NEXACT. Ihre spezifischen Vorteile kommen in unterschiedlichen Anwendungen zum Tragen. Kundenspezifischer PiezoWalk Linearmotor Das PiezoWalk Funktionsprinzip bietet hohe Antriebskraft, Auflösung und Wiederholbarkeit. Piezoschreitantriebe erreichen hier typischerweise bessere Werte als Trägheitsantriebe oder Ultraschallmotoren. Verschiedene Betriebsmodi ermöglichen quasi unbegrenzten Stellbereich (Schrittmodus) 50 Picometer Schritte mit einem NEX- LINE Antrieb, gemessen mit einem externen, kapazitiven Positionssensor für höchste Auflösung. Die Messung zeigt die Leistungsfähigkeit, die noch viel Spielraum für die nächste Generation in der Nanotechnologie lässt Index PiezoWalk Antriebe in der Übersicht Sehr hohe Auflösung, die nur vom verwendeten Sensor begrenzt wird. Ungeregelt wurden bereits bis zu 30 Picometer erreicht. Hohe Antriebskraft und Steifigkeit. NEXLINE Antriebe erzeugen und halten Kräfte bis zu 600 N, NEXACT bis zu einigen 10 N. PiezoWalk Antriebe halten auch unbestromt die Position stabil auf Nanometergenauigkeit. Das Antriebsdesign bewirkt maximale Klemmkraft im Ruhezustand. Die Position wird auch ohne Spannung gehalten. Es gibt also keine Leckströme, die die Funktion des Piezoantriebs beeinträchtigen könnten. PiezoWalk Antriebe sind für nicht-magnetische Anwendungen geeignet, die z. B. auf der Kernspinresonanz basieren, oder für Experimente zur Supraleitfähigkeit. Die Antriebe erzeugen weder magnetische Felder, noch werden sie von ihnen beeinflusst. Die aktiven Komponenten der PiezoWalk Antriebe werden aus einer vakuum-kompatiblen Keramik hergestellt. Die Antriebe können auch unter harter ultravioletter Strahlung eingesetzt werden. NEXLINE Antriebe können Stoßbelastungen von mehreren g z. B. während des Transports überstehen. PiezoWalk Antriebe sind in drei Integrationsstufen für flexiblen OEM Einsatz erhältlich: OEM Motoren, Aktoren im Gehäuse, sowie als Antrieb in komplexen Positioniersystemen wie mehrachsigen Stelltischen oder 6-Achsen Hexapoden 1-5

24 N-111 NEXLINE OEM Linearaktor Nanopositionierung über große Stellwege, PiezoWalk Prinzip Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Dieses Datenblatt verliert seine Gültigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision. Die jeweils aktuelle Revision ist unter zum Herunterladen verfügbar. R1 10/01/15.0 Kompakter N-111 OEM-Aktor für die Nanostelltechnik. Die Piezoschreitbewegung ermöglicht prinzipiell unbegrenzte Stellwege 10 mm Stellweg Bis zu 0,025 nm Auflösung ungeregelt und 5 nm geregelt Bis 50 N Stellkraft und 70 N Haltekraft Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip Verwendbar in Reinräumen Die innovativen N-111 NEX- LINE OEM-Linearaktoren sind kompakte Antriebe für die Nanostelltechnik mit Stellwegen bis zu 10 Millimeter, hoher Positionsauflösung und bis zu 50 N Druck-Zugkraft. Der Vortrieb wird durch die koordinierte lineare und Scherbewegung von stark vorgespannten Piezoelementen erzeugt, die an einen Läufer ankoppeln. Damit kombinieren NEXLINE Anwendungsbeispiele Halbleiterfertigung Halbleitertestausrüstung Waferinspektion Nanolithographie Nano-Imprint Nanometrologie Aktive Schwingungsdämpfung Bewegung unter starken Magnetfeldern Antriebe lange Stellwege mit der Präzision von Piezoaktoren. Für den geregelten Einsatz ohne externen Positionssensor ist der N-111.2A mit einem bis auf 5 nm über den gesamten Stellweg auflösenden Linearencoder zur direkten Positionserfassung des bewegten Läufers ausgerüstet. Im ungeregelten Betrieb können Positionsauflösungen bis 25 Picometer in einem hochdynamischen Analog-Betrieb erzielt werden. NEXLINE bietet Flexibilität in der Anwendung NEXLINE PiezoWalk Antriebe werden überall dort eingesetzt, wo hohe Lasten über größere Strecken präzise justiert und gegebenenfalls über kleine Amplituden dynamisch nachgeregelt werden müssen, wie z. B. bei der aktiven Schwingungsdämpfung. Durch die Kombination von Scher- und Klemmpiezoelementen können Schrittweite, Klemmkraft, Geschwindigkeit und Steifigkeit kundenspezifisch auf die jeweiligen Erfordernisse optimiert werden, da PI die integrierten Elemente selbst entwickelt und fertigt. Ein Funktionsprinzip verschiedene Betriebsarten NEXLINE PiezoWalk Antriebe setzen sich über die Einschränkungen konventioneller Nanostelltechnik-Systeme hinweg und kombinieren große Stellwege mit hoher Auflösung und Steifigkeit. Die piezokeramischen Klemm- und Scherelemente wirken auf einen bewegten Läufer, an den das zu bewegende Objekt angekoppelt wird. Im Prinzip ist eine beliebig kleine Positionsauflösung möglich, die nur von der Stabilität des Steuerspannungssignals abhängt. Während der Läufer im Vollschritt-Betrieb mit maximaler Geschwindigkeit über größere Strecken bewegt werden kann, ermöglicht der Nanoschritt-Betrieb die gleichförmige Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit. Die Piezoantriebe gestatten außerdem hochdynamisches Feinpositionieren mit Auflösungen weit unter einem Nanometer innerhalb einer Schrittlänge (Analog-Betrieb). Bestellinformation N NEXLINE OEM Piezoschreit-Aktor, 10 mm, 50 N N-111.2A NEXLINE OEM Piezoschreit-Aktor, 10 mm, 50 N, Linearencoder, 5 nm Auflösung Sonderausführungen auf Anfrage! Controllerwahl erlaubt gezielte Optimierung Unterstützt werden die NEXLI- NE Funktionen von zwei Controllern mit unterschiedlichem Schwerpunkt: Der E-755 bietet alle Funktionen für nanometergenaue Positionierung, während E-712 zusätzlich über verfeinerte Linearisierungsalgorithmen für gleichmäßigen Lauf mit konstanter Geschwindigkeit verfügt, sowie die schnellere Vorschubbewegung mit maximaler Kraft erlaubt. Patentierte Technologie Die in diesem Dokument beschriebenen Produkte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: Deutsches Patent Nr US-Patent Nr. 6,800,984 Z, Tip, Tilt Plattform mit NEXLINE Piezoschreitantrieben und Positionsregelung: Durchmesser 300 mm (12 ), Belastbarkeit 200 N, Stellweg 1,3 mm (Kippwinkel 10 mrad)