Ultraschall-Piezomotoren

Transkript

1 DYNAMISCH EFFIZIENT KOMPAKT Ultraschall-Piezomotoren HOHE GESCHWINDIGKEIT UND PRÄZISION

2 PILine Ultraschall-Piezomotoren K O M PA K T E A N T R I E B E, S C H N E L L U N D S E L B S T H E M M E N D Integrationsstufen vom preisgünstigen OEM- Motor bis zum mehrachsigen Positioniersystem Hohe Dynamik, schnelles Einregelverhalten Beliebige, unbegrenzte Stellwege Mechanisch einfach integrierbar Selbsthemmend im Ruhezustand Haltekraft bis 15 N Geschwindigkeit bis 500 mm/s Auflösung bis 0,05 µm (50 nm) Direktangetriebene PILine Linearmotoren Die Linearantriebe verzichten zugunsten der Kosten und der Zuverlässigkeit auf mechanische Komponenten klassischer Motor- Spindel-basierter Antriebssysteme wie Kupplung oder Getriebe. Gerade in miniaturisierten Systemen sind diese Komponenten sehr verschleißanfällig. Wesentlicher Bestandteil des Ultraschall- Piezomotors ist eine Piezokeramik, die über ein Kopplungselement gegen einen beweglich geführten Läufer vorgespannt ist. Das Piezoelement wird zu hochfrequenten Schwingungen angeregt, die zu einem Vorschub des Läufers führen. Piezomotoren sind selbsthemmend Die Vorspannung des piezokeramischen Aktors gegen den Läufer sorgt für die Selbsthemmung des Antriebs in Ruhe und im ausgeschalteten Zustand. Dadurch verbraucht er keine Energie, er erwärmt sich nicht und hält die Position mechanisch stabil. Anwendungen mit geringer Einschaltdauer, die batteriebetrieben oder wärmeempfindlich sind, profitieren von diesen Eigenschaften. Lebensdauer und Zuverlässigkeit Die Bewegung des piezokeramischen Aktors beruht auf kristallinen Effekten und ist keinem Verschleiß ausgesetzt. Die Ankopplung an den Läufer ist hingegen Reibungseffekten unterworfen. Abhängig vom Betriebsmodus werden Laufstrecken über km bzw. eine MTBF von Stunden erzielt. Dynamik in der Anwendung Die direktgetriebene, stabile Mechanik und die schnellen Ansprechzeiten der Piezokeramik ermöglichen das hochdynamische Start-/ Stoppverhalten und Geschwindigkeiten bis zu mehreren 100 mm/s. 2 Motor-Spindel-Kombinationen (oben) wandeln die rotatorische Bewegung des Motors in eine lineare um, wobei sich aufgrund des Spiels zwischen den mechanischen Komponenten die Ansprechzeiten verlängern. Linearmotoren wie PILine dagegen erzeugen die Linearbewegung direkt, bei höherer Stabilität und mit geringerer Trägheit Patentierte Technologie Die in diesem Dokument beschriebenen Produkte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: US-Patent Nr. 6,765,335B2 Europäisches Patent Nr B1

3 Der Nutzen der geringen Bauhöhe der PILine Antriebe wird bei Positioniersystemen wie dem Drehversteller M-660 (links, 14 mm Höhe) oder dem Mikroskopiekreuztisch M-687 (rechts, 25 mm Höhe) offensichtlich: eine durchgehend flache Bauform ohne Spindelkanäle oder angeflanschte Motoren Implementierung einer Drehbewegung: PILine Motoren wirken auf einen ringförmigen Läufer und erzeugen so eine schnelle Drehbewegung Piezomotoren für alle Anwendungen z. B. im Vakuum und in starken Magnetfeldern Piezomotoren von PI sind im Prinzip vakuumtauglich und für den Betrieb unter starken Magnetfeldern geeignet. Hierfür werden Sonderversionen der Antriebe angeboten. Nanometerauflösungen oder Kräfte bis zu mehreren 100 N können mit PiezoWalk Linearantrieben erzielt werden. Der piezokeramische Aktor wird mit einer hochfrequenten Wechselspannung zu Ultraschallschwingungen zwischen 100 und 200 khz angeregt. Die Deformation des Aktors führt zu einer periodischen diagonalen Bewegung des Kopplungselements zum Läufer. Je Zyklus beträgt der erzeugte Vorschub etwa 10 nm, die hohen Frequenzen führen zu den hohen Geschwindigkeiten 3

4 PILine Ultraschall-Piezomotoren O E M - M O T O R E N, T E C H N I S C H E D AT E N PILine Integrationsstufen (von links): OEM-Motor, ungeführter RodDrive U-264 und positionsgeregelter, geführter Linearaktor M-272 Treiberelektroniken erzeugen die Ultraschallschwingungen im piezokeramischen Aktor des PILine Antriebs. PI bietet universelle Treiber für alle Aktorgrößen an wie auch spezialisierte, kompakte Platinen Mehrere Integrationsstufen bieten Flexibilität PILine Antriebe sorgen in Positioniersystemen für die hohe Dynamik und kompakte Abmessungen. PI bietet verschiedene Integrationsstufen von PILine Antrieben an, die einen einfachen Einbau in Kundendesigns ermöglichen: Positioniertische mit integrierten PILine Antrieben, angepasst an OEM-Anforderungen, Linearaktoren bewegen die Last über einen geführten Stab. Optional besitzen sie eine Positionsregelung, RodDrives sind ungeführte und ungeregelte Linearantriebe, die in der Integration Motor-Spindel-Kombinationen ersetzen. Sie können einfach an eine geführte Plattform angekoppelt werden, Die Integration von OEM-Motoren ist relativ aufwendig, da die optimale Vorspannung zwischen Läufer und Aktor kundenseitig hergestellt werden muss. Treiberelektronik Zur Erzeugung der Ultraschallschwingungen im Piezoaktor sind spezielle Treiberelektroniken erforderlich, die PI ebenfalls anbietet. Diese reichen von OEM-Platinen bis zu integrierten Servocontrollern für positionsgeregelte Systeme. PILine Piezolinearantrieb P-661 U-164 Einheit Toleranz Bewegung und Positionieren Stellweg* Unbegrenzt Unbegrenzt mm Kleinste Schrittweite, ungeregelt** 0,05 0,05 µm typ. Geschwindigkeit, ungeregelt mm/s max. Mechanische Eigenschaften Steifigkeit, unbestromt 0,7 3 N/µm ±10 % Haltekraft, unbestromt 1,5 3 N max. Zug- / Druckkraft 2 4 N max. Vorlast auf Reibschiene 9 18 N ±10 % Antriebseigenschaften Resonanzfrequenz khz ±2 khz Motorspannung 42 V rms (120 V pp ) 60 V rms (170 V pp ) Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis +50 C Gehäusematerial Aluminium, eloxiert Aluminium, eloxiert Masse g ±5 % 4 ** Der Stellbereich von Piezolinearmotoren ist praktisch unbegrenzt und hängt nur von der Länge der Reibschiene ab ** Die kleinste Schrittweite ist ein typischer Wert, der im offenen Regelkreis erreicht werden kann. Dabei ist es wichtig, den Montagerichtlinien der Motoren zu folgen

5 Ungeregelte Schrittfolge eines PILine basierten Verstellers mit Schritten von ca. 300 nm. Wiederholbare Inkremente können nur im positionsgeregelten Betrieb erzielt werden, da die Schrittweite von der von außen wirkenden Kraft abhängt PILine Ultraschallantriebe sind hochdynamisch und erreichen Beschleunigungen bis zu mehreren g. Sie zeigen ein schnelles Einregelverhalten innerhalb einiger 10 Mikrosekunden für kleine Schritte Maximale Einschaltdauer in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur bei einem Steuersignalpegel von 100 % Kraft-Geschwindigkeitscharakteristik eines PILine Motors mit 6 N Haltekraft. Die Prozentangaben bezeichnen den Steuersignalpegel, ein Maß für die Einkopplung der elektrischen Leistung in den Aktor P-661, Abmessungen in mm U-164, Abmessungen in mm 5

6 Produktübersicht Linearantriebe, Aktoren & geeignete Steuerungen U-264 RodDrive Piezomotor-Direktantrieb n bis 150 mm Stellweg Seite 8 Schnell, kompakt, einfach zu integrieren M-272 Keramischer Linearantrieb für die Automatisierung Schnell, selbsthemmend, mit PILine Piezomotor n 50 mm Stellweg n 0,6 µm Auflösung Seite 10 M-663 Kompakter Linearversteller Schneller Linearmotor, Linearencoder n 19 mm Stellweg n 0,1 µm Auflösung Seite 12 M-683 Schneller Mikrostelltisch Flache Bauform, Linearencoder n 50 mm Stellweg n 0,1 µm Auflösung Seite 14 M-686 Kreuztisch mit Linearmotoren Flach und schnell, direkte Positionsmessung n 25 x 25 mm Stellwege n 0,1 µm Auflösung Seite 16 M-660 Rotationstisch mit Direktantrieb Flache Bauform, schnell n Unbegrenzter Stellweg n 4 µrad Auflösung Seite 18 6

7 M-664K Vertikalantrieb für Bio-Automatisierung Schnell, kompakt, preisgünstig und kombinierbar n 50 mm Stellweg n 0,5 µm Auflösung Seite 20 M-674K Präzisionsantrieb für Bio-Automationsaufgaben Schnell und präzise mit Keramikmotor und Linearencoder n 50 mm Stellweg n 0,1 µm Auflösung Seite 20 M-661 / M-662 PILine Mikrolineartisch n bis 20 mm Stellweg Seite 20 Mit schnellem Ultraschall-Piezomotor C-872 PILine Piezomotortreiber Hocheffiziente Piezomotor-Endstufe n 1 Kanal n Analoge Schnittstelle Seite 21 C-867.OE PILine Motion Controller OEM-Board, preisgünstig, mit CAN-Schnittstelle n 1 Kanal n CAN, RS-232 und analoge Schnittstellen (z. B. für Joystick) Seite 22 C-867 PILine Motion Controller Für Ultraschall-Piezomotoren, 1 und 2 Achsen n 1/2 Kanäle n USB, RS-232 und analoge Schnittstellen (z. B. für Joystick) Seite 24 7

8 RodDrive Piezomotor-Direktantrieb S C H N E L L, K O M PA K T, E I N FA C H Z U I N T E G R I E R E N U-264 Geschwindigkeit bis 250 mm/s Stellwege bis 150 mm Linearantrieb zur Integration Kraft bis 15 N Schneller OEM-Linearantrieb Zur Integration in geführte Systeme RodDrive Direktantrieb mit integrierten, vorgespannten PILine Ultraschall-Piezomotoren Selbsthemmend im Ruhezustand, dadurch keine Wärmeentwicklung. Dynamisches Start-/Stoppverhalten. Einfache Integration durch Ankopplung der geführten Last an den bewegten Läufer Einsatzgebiete OEM-Antriebe in der Automatisierung. Für Handlingaufgaben und Präzisionspositioniersysteme 8 Verwandte Produkte M-272 Linearantrieb für die Automatisierung N-310 NEXACT OEM-Miniaturlinearmotor/-aktor C-872 PILine Piezomotortreiber U /11 U /21 U /31 L L L L U-264, Abmessungen in mm

9 Bewegung und Positionieren U /20/30 U /21/31 Einheit Toleranz Stellweg 50/100/150 50/100/150 mm Schrittweite, ungeregelt 0,1* 2* µm typ. Geschwindigkeit mm/s max. Mechanische Eigenschaften Steifigkeit, unbestromt 1,5 1,5 N/µm ±10% Haltekraft, unbestromt 8 15 N max. Zug-/Druckkraft 7 (bei 50 mm/s) 12 (bei 50 mm/s) N max. 2 (bei 250 mm/s) 3 (bei 200 mm/s) Antriebseigenschaften Resonanzfrequenz khz ±2 khz Motorspannung 200 V pp 200 V pp 65 V rms 65 V rms Eingangsimpedanz 40 bis 80** 50 bis 100** Ω Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich 0 bis 40 0 bis 40 C Gehäusematerial Aluminium (schwarz eloxiert) Aluminium (schwarz eloxiert) Masse 0,08/0,09/0,1 0,08/0,09/0,1 kg ±5 % Stecker D-Sub 15 (m) D-Sub 15 (m) Empfohlene Controller / Treiber C Treiber, C-867 Motion C Treiber, C-867 Motion Controller inkl. Treiber Controller inkl. Treiber Abmessungen 57 x 63 x 10,2 zuzüglich Läufer 57 x 63 x 10,2 zuzüglich Läufer mm * gepulster Betrieb, 1 ms Pulslänge, 50 % Ansteuerung ** bei Resonanzfrequenz PILine RodDrive Antriebe mit variablen Stellwegen U /21/31, Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit (ungeregelt) und Zug-/Druckkraft bei verschiedenen Steuersignalpegeln RodDrive Antrieb in einen Präzisionspositionierer integriert 9

10 Keramischer Linearantrieb für die Automatisierung S C H N E L L U N D S E L B S T H E M M E N D M I T P I L I N E P I E Z O M O T O R M-272 Geschwindigkeit bis 150 mm/s Selbsthemmend im Ruhezustand Integrierter Linearencoder Integrierte Linearführung Kompakter Linearantrieb der Standardklasse Schnell, wartungsfrei und einfach integrierbar. Mit kugelgelagerter Führung PILine Ultraschallantrieb Preiswerte Alternative zu Motor-Spindel-Kombinationen oder elektromagnetischen Linearmotoren. Keramischer Direktantrieb, selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung 10 Integrierter Linearencoder Zuverlässige Positionsregelung, wiederholbare Genauigkeit. Optischer Referenzschalter Einsatzgebiete Automatisierung, Handling, Mikromanipulation, Metrologie / Messtechnik Verwandte Produkte N-310 NEXACT OEM-Miniaturlinearmotor/-aktor M-664 Präzisionstisch mit Linearmotor M-228 M-229 Linearaktorserie mit Schrittmotor C-867 Controller für PILine C-867.OE Controllerboard PILine M , Abmessungen in mm

11 Aktive Achsen Bewegung und Positionieren Stellweg Integrierter Sensor M X 50 mm Sensorauflösung 0,6 µm Linearencoder Kleinste Schrittweite 1,8 µm typ. Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 2 µm typ. Bidirektionale Wiederholgenauigkeit 3 µm typ. Geschwindigkeit 150 mm/s max. Mechanische Eigenschaften Führung Kugellager Druck-/Zugkraft 8 N max. Haltekraft 8 N max. Querkraft 10 N max. Antriebseigenschaften Motortyp Stromaufnahme Referenzschalter Anschlüsse und Umgebung U-164 PILine Ultraschall-Piezomotor 800 ma* Optisch Betriebstemperaturbereich -20 bis +50 C Material Aluminium Masse 0,47 kg ± 5% Toleranz Kabellänge 1,5 m ± 10 mm Stecker MDR-Stecker, 14-pol. Empfohlener Controller / Treiber: C-867.OE Die Spannungsversorgung des Motors erfolgt über die Treiberelektronik, die mit 24 V betrieben wird. * Für Treiberelektronik Preisgünstige Kombination: Linearantrieb M-272 und Controller/Treiber C-867.OE 11

12 Kompakter Linearversteller s chneller l inearmotor, l inearencoder m-663 Höchstgeschwindigkeit 400 mm/s Stellweg 19 mm Integrierter Linearencoder mit Auflösung 0,1 µm XY-Kombinationen ohne Adapterplatte möglich Mikrostelltisch der Präzisionsklasse Integrierter piezokeramischer Direktantrieb. Versionen für Vakuumumgebung bis 10-6 hpa erhältlich PILine Piezo-Ultraschallantrieb Selbsthemmend im Ruhezustand, dadurch keine Wärmeentwicklung. Dynamisches Start-/Stoppverhalten. Mittige Kugelführung. Kontaktloser Referenzschalter 12 Direktes Messprinzip Berührungslos messender optischer Linearencoder. Hohe Linearität und Wiederholgenauigkeit Geltende Patente US-Patent Nr. 6,765,335B2 Europäisches Patent Nr B1 Einsatzgebiete Industrie und Forschung. Für optische Messtechnik, Lasertechnik, Mikromanipulation, Biotechnologie, Photonik- Fertigung XY-Kombination zweier M-663 Verwandte Produkte M-110 M-111 M-112 Kompakter, preisgünstiger Linearstelltisch M-122 Kompakter, schneller Linearstelltisch M-683 Schneller Mikrostelltisch C-867 PILine Motion Controller

13 Aktive Achsen Bewegung und Positionieren M Einheit Toleranz X Stellweg 19 mm Integrierter Sensor Linearencoder Sensorauflösung 0,1 µm Kleinste Schrittweite 0,3 µm typ. Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,2 µm typ. Bidirektionale Wiederholgenauigkeit ±0,3 µm Neigen / Gieren ±300 µrad typ. Geschwindigkeit 400 mm/s max. Referenzschalter Wiederholgenauigkeit 1 µm typ. Mechanische Eigenschaften Belastbarkeit 5 N max. Druck- / Zugkraft 2 N max. Haltekraft 2 N max. Antriebseigenschaften Motortyp P-661 PILine Ultraschall-Piezomotor Referenzschalter Optisch Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich 20 bis 50 C Material Aluminium eloxiert Abmessungen 35 x 35 x 15 mm Masse 40 g ±5 % Kabellänge 1,5 m ±10 mm Stecker MDR-Stecker, 14-pol. Empfohlene Controller / Treiber C-867 PILine Motion Controller Vakuumversionen bis 10-6 hpa sind erhältlich unter Bestellnummer M V. Versionen mit gedrehtem Kabelabgang sind erhältlich unter Bestellnummer M-663.Y65. 2x 3,3 2x M1, Ein mit 100 g belasteter M-663 kann nach einem 100-µm-Schritt in 10 ms auf ein Inkrement (0,1 µm) genau einschwingen. Messung mit C-867 PILine Motion Controller 5x M1,6 1,5 12,5 35 3, x 1,7 2x M2 1 H7 3 M , Abmessungen in mm 2x45 Ein 1-mm-Schritt mit einem M-663 Versteller und einem C-867 Controller. Der mit 300 g belastete Tisch erreicht die Endposition in weniger als 40 ms 13

14 Schneller Mikrostelltisch F L A C H E B A U F O R M, L I N E A R E N C O D E R M-683 Hochdynamischer Piezolinearantrieb Höchstgeschwindigkeit 350 mm/s Niedrige Bauhöhe: nur 21 mm Stellweg 50 mm Encoderauflösung 0,1 µm Mikrostelltisch der Präzisionsklasse Integrierter piezokeramischer Direktantrieb. Versionen für Vakuumumgebung bis 10-6 hpa erhältlich Verwandte Produkte M-605 Hochpräzisions-Linearversteller N-661 Kompakter Linearstelltisch 14 PILine Piezo-Ultraschallantrieb Selbsthemmend im Ruhezustand, dadurch keine Wärmeentwicklung. Dynamisches Start-/Stoppverhalten. Kreuzrollenführung. Kontaktlose End- und Referenzschalter Direktmessender Linearencoder Sehr gute Linearität und Wiederholgenauigkeit Einsatzgebiete Industrie und Forschung. Für Biotechnologie, Mikromanipulation, Testausrüstung Geltende Patente US-Patent Nr. 6,765,335B2 Europäisches Patent Nr B1

15 Aktive Achsen Bewegung und Positionieren M-683.2U4 Einheit Toleranz Stellweg 50 mm Integrierter Sensor X Linearencoder Sensorauflösung 0,1 µm Kleinste Schrittweite 0,3 µm typ. Bidirektionale Wiederholgenauigkeit ±1 µm typ. Unidirektionale Wiederholgenauigkeit 0,2 µm typ. Neigen ±150 µrad typ. Gieren ±50 µrad typ Geschwindigkeit 350 mm/s max. Referenzschalter Wiederholgenauigkeit ±1 µm typ. Mechanische Eigenschaften Führung Kreuzrollenführungen Belastbarkeit 50 N max. Druck- / Zugkraft 6 N max. Haltekraft 6 N max. Antriebseigenschaften Motortyp Referenzschalter Endschalter Anschlüsse und Umgebung PILine U-164 (Dual Motor) Optisch Hall-Effekt Betriebstemperaturbereich 0 bis +50 C Material Aluminium (schwarz eloxiert) Abmessungen mm Masse 0,65 kg ±5 % Kabellänge 1,5 m ±10 mm Stecker Empfohlene Controller MDR Stecker, 14-polig C-867 PILine Controller inkl. Treiber M-683.2V4: Die Lieferung beinhaltet 1 m Kabel (Vakuum), Durchführung und 1,5 m Kabel (Luft). Die Spezifikationen für Vakuumversionen können abweichen. Sonderausführungen auf Anfrage! M-683.2U4, Abmessungen in mm 15

16 Kreuztisch mit Linearmotoren Flach und schnell, direkte Positionsmessung m-686 Höchste Stabilität durch selbsthemmende Motoren Höchstgeschwindigkeit 100 mm/s Nur 32 mm hoch, ebene Montagefläche Stellweg mm Direktmessende Linearencoder mit 100 nm Auflösung 16 XY-Kreuztisch der Präzisionsklasse Mit schnellem Direktantrieb. Freie Apertur mm, mm bei Vollauslenkung PILine Piezo-Ultraschallantrieb Selbsthemmend im Ruhezustand, dadurch keine Wärmeentwicklung. Dynamisches Start-/Stoppverhalten. Ebene Auflagefläche, keine Spindelkanäle oder angeflanschte Motoren. Kreuzrollenführung für höhere Ablaufgenauigkeit und Belastbarkeit. Kontaktlose Endund Referenzschalter Direktes Messprinzip Berührungslos messender optischer Linearencoder je Achse. Hohe Wiederholgenauigkeit Geltende Patente US-Patent Nr. 6,765,335B2 Europäisches Patent Nr B1 Einsatzgebiete Industrie und Forschung. Für Mikroskopie, Biotechnologie, Laborautomation. Spezielle Versionen für gängige Lichtmikroskope auf Anfrage erhältlich M-686 mit Sonderbauform, bei der eine größere Grundfläche das Versenken des Piezo-Z-Scanners ermöglicht. Dadurch wird die Systemhöhe zusammen mit einem P-541 Nanopositioniersystem auf nur 33 mm reduziert Folgende Versteller können direkt montiert werden P-561 P-562 P-563 PIMars Nanopositioniertisch P P Piezokreuztisch P-541.Z Vertikaler Nanopositionierer Verwandte Produkte M-683 Schneller Mikrostelltisch M-545 Mikroskopiekreuztisch Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Aktuelle Revision unter. 12/02/20.0

17 M-686.D64 Einheit Toleranz Aktive Achsen XY Bewegung und Positionieren Stellweg 25 x 25 mm Integrierter Sensor Linearencoder Sensorauflösung 0,1 µm Rechnerische Auflösung 0,1 µm typ. Kleinste Schrittweite 0,3 µm typ. Bidirektionale Wiederholgenauigkeit ±0,3 µm Neigen / Gieren ±50 µrad typ. Geschwindigkeit 100 mm/s max. Mechanische Eigenschaften Belastbarkeit* 50 N max. Druck- / Zugkraft 7 N max. Haltekraft 6 N max. Antriebseigenschaften Motortyp PILine U-164 (Dual Motor) Referenzschalter Optisch Endschalter Hall-Effekt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis 50 C Material Aluminium (schwarz eloxiert) Abmessungen mm Masse 1,8 kg ±5 % Kabellänge 1,5 m ±10 mm Stecker 2 MDR-Stecker, 14-polig Empfohlene Controller / Treiber C-867 PILine Motion Controller Sonderausführungen auf Anfrage! * 10 N bei Maximalgeschwindigkeit. M6 4,5 0,5 11 R , , ,2 32 Folge von 0,3 µm Schritten mit dem M-686 M-686.D64, Abmessungen in mm. Die Apertur beträgt in extremer Auslenkung noch immer mm M-686 Kreuztisch mit P-541.2DD schnellem Piezoscanner (0.1 Nanometer Auflösung) als Aufsatz. Die Systemhöhe dieser Kombination mit dem XY (oder optional Z) Piezoscanner der Serie P-541 beträgt 48 mm 17

18 Rotationstisch mit Direktantrieb Flache BauF orm, schnell m-660 Niedrige Bauhöhe: nur 14 mm hoch 18 Rotationstisch der Präzisionsklasse Mit schnellem Direktantrieb, unbegrenzter Drehbereich. Versionen für Vakuumumgebung bis 10-6 hpa erhältlich PILine Piezo-Ultraschallantrieb Selbsthemmend im Ruhezustand, dadurch keine Wärmeentwicklung. Dynamisches Start-/Stoppverhalten. Kontaktloser Referenzschalter Direktes Messprinzip Berührungslos messender optischer Linearencoder. Verschiedene Auflösungsvarianten. Hohe Wiederholungsgenauigkeit Geltende Patente US-Patent Nr. 6,765,335B2 Europäisches Patent Nr B1 Direkte Positionsauswertung mit bis zu 4 µrad Auflösung Höchstgeschwindigkeit 720 /s Kompakte Kombinationen mit Lineartischen möglich Einsatzgebiete Industrie und Forschung. Für Mikromanipulation, Automatisierung, optische Messtechnik Verwandte Produkte M-060 M-061 M-062 Präzisionsdrehtisch M-116 Mikrodrehtisch C-867 PILine Motion Controller Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Aktuelle Revision unter. 12/02/20.0

19 Aktive Achsen θ z θ z M M Einheit Toleranz Bewegung und Positionieren Rotationsbereich Unbegrenzt Unbegrenzt Integrierter Sensor Inkrementeller Encoder Inkrementeller Encoder Rechnerische Auflösung 4 (0,00023) 34 (0,00195) µrad ( ) typ. Kleinste Schrittweite µrad typ. Bidirektionale Wiederholgenauigkeit ±24 ±68 µrad Geschwindigkeit / s max. Mechanische Eigenschaften Belastbarkeit/Axialkraft N max. Selbsthemmung 0,3 0,3 Nm max. Drehmoment in/gegen Uhrzeigersinn (θ z ) 0,3 0,3 Nm max. Antriebseigenschaften Motortyp U-164 PILine Ultraschall-Piezomotor U-164 PILine Ultraschall-Piezomotor Referenzschalter Optisch Optisch Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis 50 C Material Aluminium eloxiert Aluminium eloxiert Masse g ±5 % Kabellänge 1,3 1,3 m ±10 mm Stecker MDR-Stecker, 14-polig MDR-Stecker, 14-polig Empfohlene Controller / Treiber C-867 PILine Motion Controller C-867 PILine Motion Controller Vakuumversionen bis 10-6 hpa sind erhältlich unter Bestellnummer M-660.x5V. Sonderausführungen auf Anfrage! M , Abmessungen in mm 19

20 M-664K Vertikalantrieb für Bio-Automatisierung SCHNELL, KOMPAKT, PREISGÜNSTIG UND KOMBINIERBAR Aktor mit PILine Piezomotor Kompaktes, preisgünstiges und kostenoptimiertes Design Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip Selbsthemmend im Ruhezustand Stapelbar Stellweg Max. Druck-/ Max. Geschwin- Auflösung Abmessungen Zugkraft digkeit (geregelt) M-664KCEP 50 mm 5 N 100 mm/s 0,5 µm mm Kompakter PILine Positionierer M-674K Präzisionsantrieb für Bio-Automationsaufgaben SCHNELL UND PRÄZISE MIT KERAMIKMOTOR UND LINEARENCODER Extrem flache Bauform, abgestimmt auf Standard-Mikrotiterplatten Integrierter Linearencoder für höchste Genauigkeit Selbsthemmend im Ruhezustand Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip Stapelbar Stellweg Max. Druck-/ Max. Geschwin- Auflösung Abmessungen Zugkraft digkeit (geregelt) M-674KCPP 50 mm 7 N 100 mm/s 0,1 µm mm Kompakter PILine Positionierer M-661/M-662 PILine Mikrolineartisch MIT SCHNELLEM ULTRASCHALL-PIEZOMOTOR Kleinste Mikrostelltische mit Linearmotorantrieb Beschleunigung 5 g Druck- / Zugkraft 1 N XY-Kombination möglich MTBF h Vakuumversionen bis 10-7 hpa Selbsthemmend im Ruhezustand 20 Stellweg Max. Belast- Max. Ge- Kleinste Abmessungen barkeit schwindigkeit Schrittweite M mm 5 N 500 mm/s 50 nm mm M mm 5 N 500 mm/s 50 nm mm

21 PILine Piezomotortreiber H O C H E F F I Z I E N T E P I E Z O M O T O R - E N D S T U F E C-872 Für alle PILine Motoren Analoger Steuereingang Automatische Frequenzregelung Minimale Wärmeerzeugung Universeller Treiber für alle PILine Einzel- und Doppelantriebe OEM-Karte mit analogem Steuereingang. Geeignet für PILine Ultraschall-Piezoantriebe P-661, U-161, U-164 und PILine RodDrive Antrieb U-264 PILine Ultraschall-Piezomotoren und -antriebe Hohe Geschwindigkeit. Selbsthemmend im Ruhezustand, dadurch keine Wärmeentwicklung. Dynamisches Start-/Stoppverhalten Resonanznachführung Automatische Anpassung der Antriebsfrequenz für den kontinuierlichen Betrieb im optimalen Arbeitspunkt (abschaltbar) RodDrive Piezomotor-Direktantrieb Verwandte Produkte U-264 RodDrive Piezomotor-Direktantrieb M-272 Keramischer Linearantrieb für die Automatisierung C-867.OE Controllerboard PILine Vorläufige Daten C Einheit Toleranz Funktion Kanäle 1 Steuersignal Eingang Elektrische Eigenschaften Treiber für PILine Ultraschall-Piezomotoren/Einzel- und Doppelantriebe mit P-661, U-161, U-164 oder U-264 ±10 V steuert Geschwindigkeit, Polarität bestimmt Bewegungsrichtung, 12-Bit-A/D-Wandler Ausgangsleistung 50 W max. Ausgangsspannung 240 (Wechselspannung, V pp max. Amplitude und Frequenz abhängig von Motorauswahl) Strombegrenzung 2,5 (kurzschlussfest) A max. Schnittstellen und Bedienung DIP-Schalter Motoranschluss I/O-Leitungen Umgebung Betriebsspannung Motorauswahl, Frequenzregelung aktivieren / deaktivieren MDR14 und D-Sub 15 (f) D-Sub 15 (m) 1 Frequenzregelung aktivieren/deaktivieren Durchgeleitet: 3 End-/ Referenzschaltersignale (TTL), 4 Encodersignal (A/B, differenziell) 24 VDC, 50 W, von externem Netzteil (nicht im Lieferumfang) Stromaufnahme 2,5 A max. Betriebs- 5 bis 40 C temperaturbereich Masse 0,125 kg Abmessungen mm (inkl. Stecker) Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Aktuelle Revision unter. 12/01/

22 PILine Motion Controller OEM-BO ard, pre isgünstig, M it Can- schnittste lle C-867.OE Für PILine Ultraschall- Piezomotoren 50-MHz-Encodereingänge für hohe Geschwindigkeit und Auflösung CAN-, RS-232- und analoge Schnittstellen (z. B. für Joystick) Servocontroller und Leistungsendstufe Ein Kanal, spezieller PID Regler für Ultraschallmotoren, Platine im Europakartenformat Für PILine Ultraschall Linearmotoren Leistungsendstufe für PILine Antriebe und Versteller. Dynamische Frequenznachführung zur optimalen Ansteuerung Inkrementelle Encoder Differenzielle Signalübertragung (A/B). Eingänge für TTL-Signale für End- und Referenzschalter Preisgünstige Kombination: Linearantrieb M-272 mit C-867.OE Motion Controller 22 Digitale Kommunikation CAN-, RS-232- und analoge Schnittstellen (z. B. für Joystick). Datenrecorder. Leistungsfähige Makroprogrammiersprache, u. a. für Stand-Alone-Betrieb. Umfangreiche Softwareunterstützung, z. B. für LabVIEW, dynamische Bibliotheken für Windows und Linux Verwandte Produkte C-867 PILine Motion Controller

23 Funktion C-867.OE Controller / Treiber für PILine Piezomotoren / Systeme Antriebsarten PILine Motoren, Einzel- und Doppelantriebe mit P-661, P-664, U-161, U-164 oder U-264 Kanäle 1 Bewegung und Regler Reglertyp Programmierbare PID-Filter, Parameteränderung im Betrieb Trajektorienprofile Trapez Encodereingang A/B, differenziell, 50 MHz Blockiererkennung Motorstopp, Regelung deaktiviert, bei Überschreitung eines programmierbaren Positionsfehlers Endschalter 2 programmierbare TTL-Leitungen Referenzschalter 1 programmierbare TTL-Leitung (aktiv High/Low) Elektrische Eigenschaften Max. Ausgangsleistung 15 W Max. Ausgangsspannung 200 V pp Schnittstellen und Bedienung Schnittstelle / Kommunikation RS-232, CAN, Eingangs- / Ausgangssteckerleiste: 32-pol. (männl.) auf Rückseite (DIN / D) Motoranschluss MDR14 Befehlssatz PI General Command Set (GCS) Bedienersoftware PIMikroMove Softwaretreiber GCS-DLL, LabVIEW-Treiber Unterstützte Funktionen Startup-Makro, Makro, Datenrecorder zur Aufnahme von Betriebsgrößen wie Motorspannung, Geschwindigkeit, Position oder Positionsfehler Umgebung Betriebsspannung 24 VDC von externem Netzteil (nicht im Lieferumfang) Max. Stromaufnahme 150 ma plus Motorstrom (max. 2 A) Betriebstemperaturbereich 5 bis 40 C Masse 420 g Abmessungen mm (inkl. Stecker) 23

24 PILine Motion Controller Für Ultraschall-Piezomotoren, 1 U nd 2 a chsen c-867 Für PILine Ultraschall- Piezolinearmotoren 50-MHz-Encodereingänge für hohe Geschwindigkeit und Auflösung USB-, RS-232- und analoge Schnittstellen (z. B. für Joystick) Servocontroller und Leistungsendstufe Ein und zwei Kanäle, Tischgerät, spezieller PID Regler für Ultraschallmotoren, netzwerkfähig mit bis zu 16 Einheiten an einer Schnittstelle Für PILine Ultraschall Linearmotoren Leistungsendstufe für PILine Antriebe und Versteller mit bis zu zwei Piezomotoren je Kanal. Dynamische Frequenznachführung zur optimalen Ansteuerung Der zweikanalige C Controller dient zur Steuerung von XY-Scanningtischen, hier ein kundenspezifischer M-686 Mikroskopietisch Inkrementelle Encoder Differenzielle Signalübertragung (A/B). Eingänge für TTL-Signale für End- und Referenzschalter 24 Digitale Kommunikation USB-, RS-232- und analoge Schnittstellen (z. B. für Joystick). Datenrecorder. Leistungsfähige Makroprogrammiersprache, u. a. für Stand-Alone-Betrieb. Umfangreiche Softwareunterstützung, z. B. LabVIEW, dynamische Bibliotheken für Windows und Linux

25 C C Funktion Controller für einachsige Positionier- oder Controller für XY- Positionier- oder Scanningtische Scanningtische Antriebsarten PILine Motoren, Einzel- und Doppelantriebe mit P-661, P-664, U-161 oder U-164 Kanäle 1 2 Bewegung und Regler Reglertyp Programmierbare PID-Filter, Parameteränderung im Betrieb Trajektorienprofile Trapez Encodereingang A/B, differenziell, 50 MHz Blockiererkennung Motorstopp, Regelung deaktiviert, bei Überschreitung eines programmierbaren Positionsfehlers Endschalter 2 programmierbare TTL-Leitungen pro Kanal Referenzschalter 1 programmierbare TTL-Leitung pro Kanal (aktiv High/Low) Elektrische Eigenschaften Max. Ausgangsleistung pro Kanal 15 W Max. Ausgangsspannung pro Kanal 200 V pp Schnittstellen und Bedienung Schnittstelle/Kommunikation USB, RS-232 Motoranschluss MDR14 2 MDR14 Controllernetzwerk Bis zu 16 Einheiten an einer Schnittstelle I/O-Leitungen 4 analoge/digitale Eingänge 4 digitale Ausgänge auf Mini DIN 9-pol. Digital: TTL Analog: 0 bis 5 V Befehlssatz PI General Command Set (GCS) Bedienersoftware PIMikroMove Softwaretreiber GCS-DLL, LabVIEW-Treiber Unterstützte Funktionen Startup-Makro, Makro, Datenrecorder zur Aufnahme von Betriebsgrößen wie Motorspannung, Geschwindigkeit, Position oder Positionsfehler Manuelle Bedienhilfe Pushbutton Box, Joystick (für zwei Achsen), Pushbutton Box, Joystick (für zwei Achsen) Y-Kabel für 2D-Bewegungen Umgebung Betriebsspannung 24 VDC von externem Netzteil (im Lieferumfang) Max. Stromaufnahme 300 ma plus Motorstrom (max. 2 A) 600 ma plus Motorstrom (max. 4 A) Betriebstemperaturbereich 5 bis 40 C Masse 1 kg 2,4 kg Abmessungen mm (inkl. Montageschienen) ,5 mm (inkl. Montageschienen) Sonderausführungen auf Anfrage! 25

26 Weltbewegende Antriebe FÜR INDUSTRIE UND FORSCHUNG 26 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.

27 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 27

28 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 vorgestellt und mit über 1000 Abbildungen, Messkurven und Prinzipskizzen illustriert. Hauptsitze DEUTSCHLAND Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Auf der Römerstr Karlsruhe/Palmbach Tel. +49 (721) Fax +49 (721) info@pi.ws PI Ceramic GmbH Lindenstr Lederhose Tel. +49 (36604) Fax +49 (36604) info@piceramic.de PI micos GmbH Freiburger Str Eschbach Tel. +49 (7634) Fax +49 (7634) info@pimicos.de Niederlassungen USA (Ost) & KANADA PI (Physik Instrumente) L.P. Auburn, MA info@pi-usa.us 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 USA (West) & MEXIKO PI (Physik Instrumente) L.P. Irvine, CA info@pi-usa.us 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 BRO06D PILine R1 12/03/22.1 Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Aktuelle Revision unter.