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)

25 N Abmessungen in mm N-111.2A Abmessungen in mm Technische Daten Modell N N-111.2A Toleranz Aktive Achsen X X Bewegung und Positionieren Stellweg 10 mm 10 mm Schrittweite (Schrittbetrieb) 10 nm bis 7 μm 10 nm bis 7 μm Stellweg im Analog-Betrieb ±2 μm ±2 μm Integrierter Sensor Linearencoder Auflösung ungeregelt 0,025 nm 0,025 nm typ. Auflösung geregelt 5 nm Max. Geschwindigkeit 1,0 mm/s 1,0 mm/s (10 % Einschaltdauer, Vollschritt-Betrieb)* Max. Geschwindigkeit 0,6 mm/s 0,6 mm/s (100 % Einschaltdauer, Vollschritt-Betrieb)* Max. Geschwindigkeit 0,4 mm/s 0,4 mm/s (100 % Einschaltdauer, Nanoschritt-Betrieb)** Mechanische Eigenschaften Steifigkeit in Stellrichtung 16 N/μm 16 N/μm ±20% Hubkraft (aktiv)*** 50 N 50 N max. Haltekraft (passiv) 70 N 70 N min. Antriebseigenschaften Motortyp NEXLINE NEXLINE Betriebsspannung ±250 V ±250 V Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -40 bis 80 C -40 bis 80 C Material Aluminium Aluminium Edelstahl, Titan Edelstahl, Titan Masse 245 g 325 g Kabellänge 1,5 m 1,5 m ±10 mm Stecker D-Sub Stecker D-Sub Stecker NEXLINE einkanal NEXLINE einkanal plus Sensor-Stecker Empfohlene Controller E , E-712 E-755.1A1, E-712 * Abhängig von der Steuerelektronik. Die Angaben beziehen sich auf den Betrieb mit E-712 Controller. ** Abhängig von der Steuerelektronik. Die Angaben beziehen sich auf den Betrieb mit E-712 Controller. Mit dem E-755 Controller werden 0,1 mm/s (geregelt) bzw. 0,2 mm/s (ungeregelt) erreicht. Die Maximalgeschwindigkeit im Nanoschritt-Betrieb ist auf größtmögliche Konstanz ausgelegt, so dass keine Geschwindigkeitsschwankungen beim Ausführen der Schritte auftreten. *** Die Angaben beziehen sich auf die Bewegung im Vollschritt-Betrieb.

26 N-216 NEXLINE Linearaktor Nanopositionierung über große Stellwege, mit hohen Kräften, 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. 10/01/15.0 Die N-216 NEXLINE Hochlast- Linearaktoren sind hochgenaue Antriebe mit Stellwegen von 20 mm und Zug- / Druckkräften bis zu 600 N. Der Vortrieb wird durch die koordinierte lineare und Scherbewegung von stark vorgespannten Piezoelementen erzeugt, die an einen Läufer ankoppeln. Damit kombinieren NEXLINE Antriebe lange Stellwege mit der Präzision von Piezoaktoren. Mit dem N-216 für den geregelten oder den ungeregelten Einsatz stehen zwei Antriebsvarianten zur Verfügung mit unterschiedlicher Kraftauslegung. Die geregelten Varianten Anwendungsbeispiele Halbleiterfertigung Halbleitertestausrüstung Waferinspektion Nanolithographie Nano-Imprint Nanometrologie Aktive Schwingungsdämpfung Bewegung unter starken Magnetfeldern N-216 NEXLINE Hochlastaktor. Der Vortrieb erfolgt über Piezoschreitbewegungen, was hohe Kräfte über prinzipiell unbegrenzte Stellwege bei Nanometergenauigkeit ermöglicht 20 mm Stellweg Bis zu 0,03 nm Auflösung ungeregelt und 5 nm geregelt Bis 800 N Haltekraft Selbsthemmend im Ruhezustand Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip Verwendbar in Reinräumen sind mit einem Linearencoder zur direkten Positionserfassung des bewegten Läufers ausgerüstet. Der Encoder besitzt eine Auflösung von 5 nm über den gesamten Stellweg. Im ungeregelten Betrieb können Positionsauflösungen bis 30 Picometer z. B. in einem hochdynamischen Analog-Betrieb erzielt werden. Äußerste Zuverlässigkeit, geradezu unbegrenzte Lebensdauer Besonders anspruchsvolle Anwendungen von der Astronomie, in Beamlines, bis zur Halbleiterfertigung und -testsystemen profitieren von den Eigenschaften der NEXLINE Antriebe. Wegen ihrer Zuverlässigkeit werden sie häufig an schwer zugänglichen Stellen in Maschinen eingesetzt dort, wo nanometergenaue Justage oder Schwingungsdämpfung die besten Resultate erzielen. Die lange Lebensdauer der NEXLINE Aktoren wird dadurch unterstützt, dass der Aktor an jeder Position in einen Zustand geführt werden kann, in dem keine Spannung an die einzelnen piezokeramischen Elemente angelegt ist und dennoch die volle Klemmkraft wirkt. 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). Controllerwahl erlaubt gezielte Optimierung Unterstützt werden die NEX- LINE Funktionen von zwei Bestellinformation N NEXLINE Piezoschreit- Hochlastaktor, 20 mm, 300 N, ungeregelt N-216.1A NEXLINE Piezoschreit- Hochlastaktor, 20 mm, 300 N, Linearencoder, 5 nm Auflösung N NEXLINE Piezoschreit- Hochlastaktor, 20 mm, 600 N, ungeregelt N-216.2A NEXLINE Piezoschreit- Hochlastaktor, 20 mm, 600 N, Linearencoder, 5 nm Auflösung Sonderausführungen auf Anfrage! 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 Vergleich der Bewegungsarten eines NEXLINE Aktors: Der Nanoschrittbetrieb bewirkt eine sehr gleichmäßige Bewegung, während der Vollschrittbetrieb eine höhere Geschwindigkeit erlaubt

27 N-216 Abmessungen in mm. Die Auslieferung erfolgt mit Montageflanschen für seitliche und frontale Montage Sechsachsige Parallelkinematik (Hexapod) mit NEXLINE Hochlast-Aktoren für den Einsatz in starken Magnetfeldern Technische Daten Index Modell N / N-216.1A N / N-216.2A Toleranz Aktive Achsen X X Bewegung und Positionieren Stellweg 20 mm 20 mm Schrittweite (Schrittbetrieb) 10 nm bis 10 μm 10 nm bis 10 μm Stellweg im Analog-Betrieb ±3 μm ±3 μm Integrierter Sensor N : ohne N : ohne N-216.1A: Linearencoder N-216.2A: Linearencoder Auflösung ungeregelt 0,03 nm 0,03 nm typ. Auflösung geregelt / 5 nm (N-216.1A) / 5 nm (N-216.2A) Max. Geschwindigkeit 1,0 mm/s 1,0 mm/s (10 % Einschaltdauer, Vollschritt-Betrieb)* Max. Geschwindigkeit 0,6 mm/s 0,6 mm/s (100 % Einschaltdauer, Vollschritt-Betrieb)* Max. Geschwindigkeit 0,4 mm/s 0,4 mm/s (100 % Einschaltdauer, Nanoschritt-Betrieb)** Mechanische Eigenschaften Hubkraft (aktiv)*** 300 N 600 N max. Haltekraft (passiv) 400 N 800 N min. Antriebseigenschaften Motortyp NEXLINE NEXLINE Betriebsspannung ±250 V ±250 V Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -40 bis 80 C -40 bis 80 C Material Aluminium, Aluminium, Edelstahl Edelstahl Masse 1150 g 1250 g Kabellänge 2,0 m 2,0 m Stecker D-Sub Stecker NEXLINE einkanal D-Sub Stecker NEXLINE einkanal N-216.1A: plus Sensor-Stecker N-216.2A: plus Sensor-Stecker Empfohlene Controller E-755, E-712 E-755, E-712 * Abhängig von der Steuerelektronik. Die Angaben beziehen sich auf den Betrieb mit E-712 Controller. ** Abhängig von der Steuerelektronik. Die Angaben beziehen sich auf den Betrieb mit E-712 Controller. Mit dem E-755 Controller werden 0,1 mm/s (geregelt) bzw. 0,2 mm/s (ungeregelt) erreicht. Die Maximalgeschwindigkeit im Nanoschritt-Betrieb ist auf größtmögliche Konstanz ausgelegt, so dass keine Geschwindigkeitsschwankungen beim Ausführen der Schritte auftreten. *** Die Angaben beziehen sich auf die Bewegung im Vollschritt-Betrieb.

28 N-310 NEXACT OEM Miniatur Linearmotor/Aktor Kompakt, schnell, mit großem Stellweg, 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. Cat120D Inspirationen / mm Stellweg, variable Läuferlänge Kompakte Bauform, preisgünstiges Design 0,03 nm Auflösung** Bis 10 N Stellkraft Geringe Betriebsspannungen Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmentwicklung Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip N-310 NEXACT PiezoWalk Li ne - ar antriebe bieten 20 mm Stell - weg mit Antriebskräften bis 10 N auf einem kompakten Bau raum von nur 25 x 25 x 12 mm. Aufgrund ihrer hohen Auf - lösung eignen sich NEXACT Antriebe ideal als Feinst - positionierer für die Nanooder Mikrostelltechnik. Unter Verwendung eines externen Positionssensors können die Antriebe in einem geschlossenen Regelkreis eingesetzt werden. Für den Betrieb steht eine große Auswahl an NEXACT Ansteuerungen und Servo - controllern zu Verfügung. Anwendungsbeispiele Halbleiterfertigung Waferinspektion Nanolithographie Oberflächenmesstechnik Profilometrie Mikroskopie Bewegung unter starken Magnetfeldern 1-12 N-310 Aktor mit E-861 Servo-Controller (Treiberelektronik integriert) Vorteile von PiezoWalk Piezoschrittantrieben NEXLINE und NEXACT An - triebe bieten einige Vorteile gegenüber klassischen Techno - logien Auflösungen im Picometer - bereich Kompakte Abmessungen Hohe Antriebskräfte von 10 N (NEXACT ) bis zu mehreren 100 N (NEXLINE ) Hochdynamischer Betrieb mit sub-millisekunden An - sprechzeit Selbsthemmung im Ruhe - zustand / keine Halteströme Spiel-, verschleiß- und wartungsfrei, keine mechanischen Komponenten wie Zahnräder oder Wellen Nichtmagnetisches und vakuumtaugliches Funk - tions prinzip NEXACT Funktionsprinzip für hohe Flexibilität in der Anwendung Eine herausragende Eigen - schaft der NEXACT Piezo - Walk Antriebe ist die Kom - bination von hohen Kräften und prinzipiell unbegrenztem Stellweg auf kleinstem Bau - raum. Zusätzlich besitzen sie eine für Piezoaktorik typische hohe Steifigkeit und Auflösung von weit unter einem Nano - meter. Durch den Antriebs - aufbau beträgt die Betriebs - spannung dabei nur maximal 45 V. Piezokeramische Biege ele - mente wirken auf einen be - wegten Läufer, an den das zu bewegende Objekt angekoppelt wird. Die Länge des Läufers kann flexibel gewählt werden und bestimmt den Stellweg. Kraft, Bewegungs auflösung und Geschwindigkeit werden durch die Aktor geo metrie und die Steuer elek tronik vorgegeben. Während der Läufer im Schrittbetrieb über größere Strecken bewegt werden kann, ermöglicht der analoge Betrieb innerhalb eines Schrittes hochdynami sches Positionieren mit Auf lösungen weit unter einem Nanometer. Damit setzen sich PiezoWalk über die Ein - schränkungen konventioneller Nanostelltechnik-Systeme hinweg und kombinieren große Stellwege mit hoher Auflösung und Steifigkeit. Verschleiß- und wartungsfrei Anders als herkömmliche DCoder Schrittmotorantriebe wir - ken PiezoWalk unmittelbar als linearer Antrieb, bei dem die rotatorische Motorbewegung nicht erst durch mechanische Elemente wie Getriebe, Spin - del und Mutter in eine lineare Bewegung transformiert werden muss. Dadurch sind mechanische Beschränkungen wie Spiel oder Verschleiß ausgeschlossen und der Antrieb ist wartungsfrei. Selbsthemmung im Ruhezustand NEXLINE und NEXACT be - sitzen auch im ausgeschalteten Zustand eine hohe Steifigkeit Bestellinformation N NEXACT OEM-Linearantrieb, 20 mm, 10 N N NEXACT OEM-Linearantrieb, 20 mm, 10 N, gedrehter Kabelabgang Sonderausführungen auf Anfrage! und Selbsthemmung, weil die Piezoaktoren den Antrieb klemmen. Durch diese Eigenschaft des PiezoWalk Designs muss der Antrieb in Ruhe nicht bestromt werden, es entsteht keine Wärme und keine Drift. Es werden auch oder ein Mikroschritt-Zittern vermieden, der Antrieb steht stabil auf der angefahrenen Position. Controller und Treiber - elektroniken passend zur Anwendung NEXACT Aktoren benötigen eine spezielle Treiberelektronik, die den komplexen Schritt - ablauf steuert. Die Elektroniken der Serie E-860 sind dabei in verschiedenen Ausführungs - formen erhältlich, abhängig davon, ob die hohe Positions - auflösung unterstützt werden soll und der Antrieb in einem geschlossenen Regelkreis be - trieben wird. Der E-861 z. B. enthält als NEXACT Servo- Controller sowohl rauscharme Endstufen, die Treiberelek - tronik als auch einen leistungsstarken DSP, der die Regelung und Komman die - rung über die angebotenen Schnittstellen ausführt. Für Anwendungen, die nicht auf die hohe Auflösung des An - triebs angewiesen sind, werden preisgünstige Treiberelek - troniken bis hin zu OEM-Boa r d s angeboten. Die in diesem Dokument be schriebenen Pro - dukte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: Deutsches Patent Nr. P

29 N Abmessungen in mm Mikrostelltisch mit N-310 NEXACT Antrieb. Der Versteller bietet 20 mm Stellweg mit einer Encoderauflösung von 25 nm Index N Abmessungen in mm Technische Daten Modell N , N Toleranz Aktive Achsen Bewegung und Positionieren Stellweg 20 mm Schrittweite im Schrittbetrieb 5 nm bis 5 μm Stellweg im analogen Betrieb 7 μm max. Auflösung ungeregelt 0,03 nm** typ. Schrittfrequenz 1,5 khz* max. Max. Geschwindigkeit 10 mm/s* max. Mechanische Eigenschaften Max. Druck-/Zugkraft (aktiv) 10 N max. Antriebseigenschaften Antriebstyp NEXACT Linearantrieb Betriebsspannung -10 V bis +45 V Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich 0 bis 50 C Gehäusematerial Rostfreier Stahl, nichtmagnetisch Masse 50 g ±5 % Kabellänge 1,5 m ±10 mm Stecker HD D-Sub Stecker 15-pol., einkanal Empfohlene Controller/Treiber E-860-Serie (s. S. 1-20) *Abhängig von der Steuerelektronik. **Abhängig von der Steuerelektronik. 1 nm mit E-861. X 1-13

30 N-380, N-381 NEXACT Linearaktor, Mikromanipulator, Piezostepper Hochauflösender PiezoWalk -Linearaktor mit optionalem Positionssensor 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 / mm Stellweg Neuartiger verschleißfreier Piezoschreitantrieb, ideal als Mikro-/Nanomanipulator Optional: Integrierter Linearencoder für höchste Genauigkeit mit 20 nm Auflösung Sehr hohe Beschleunigung, z. B. für Zell-Penetration Zwei Betriebsarten: Kontinuierlicher Schrittbetrieb und stufenloser, schneller Analogbetrieb für 30 pm Auflösung** Bis 10 N Stellkraft Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung Kein Mikroschritt- oder Servozittern Vakuumkompatible und unmagnetische Versionen Anwendungsbeispiele Antriebseinheit für Mikroskopietische Zellmanipulation, Biohandling Mikromanipulation Life-Science Photonik Lasertuning Bewegung unter starken Magnetfeldern 1-14 N-381 Linearaktor zur Probenpositionierung und Manipulation für langen Stellweg, hohe Geschwindigkeit und sehr hohe Auflösung Die kompakten N-380/N-381 Linearaktoren sind ideal als Antriebe oder Mikromanipula - toren z. B. in der Bio- und Nanotechnologie verwendbar. Hohe Beschleunigungen, Ge - schwindigkeiten über 10 mm/s und Kräfte bis 10 N ermöglichen hohe Dynamik und hohe Durchsatzraten bei Auto mati - sie rungs aufgaben. Das Piezo - Walk Antriebsprinzip lässt lange Stellwege und eine schnelle Oszillationsbewegung über 7 μm Amplitude mit Frequenzen bis zu mehreren 100 Hz zu. Dieser Analog - betrieb kann für hohe Be - schleunigung z. B. zur Pene - tration von Zellmembranen oder zum dynamischen Durch - stimmen eines Lasers oder zur aktiven Schwingungs - dämpfung genutzt werden. Zwei Modelle sind verfügbar, beide mit einer Länge von nur 122 mm äußerst kompakt: Das Modell N-381 ist mit einem hochauflösenden Positions sen - sor ausgerüstet, der die zuverlässige Positionierung ermöglicht. Der N-380 ohne Encoder wird dort verwendet, wo die Position über einen externen Kreis geregelt wird (über Video, Laser, Quad Cells, u. a.). Piezoschreitantrieb der vielseitige lineare Piezomotor Der NEXACT Piezoschreit an - trieb bietet mit seinen beiden Antriebsarten eine vorteilhafte Kombination der besten Eigen - schaften anderer Piezomotor- Prinzipien hohe Auflösung, hohe Kraft und hohe Ge - schwindigkeit in einer kompakten Einheit. Außerdem ist der Antrieb selbsthemmend bei Erreichen des Ziels und muss daher nicht bestromt werden, weshalb er sich nicht aufheizt. Dadurch, dass die Position im Nanometerbereich stabil gehal- Bestellinformation N-380 ungeregelt NEXACT Linearaktor, 30 mm N-381 geregelt NEXACT Linearaktor, 30 mm, 20 nm Encoder-Auflösung Auf Anfrage erhältlich Sonderausführungen auf Anfrage! ten werden kann, tritt ein Zittern um die Zielposition wie bei Servo- oder Schrittmotoren nicht auf. Der Vorschub erfolgt nicht wie bei Piezo-Trägheits - antrieben (Stick-Slip-Motoren) über Gleitreibung sondern einzig über die Nanometer genaue Bewegung geklemmter Piezo - aktoren verschleißfrei, hochauflösend und mit regelbarer Geschwindigkeit. Abmessungen des N-380/N-381 in mm

31 Funktionsprinzip für hohe Flexibilität in der Anwendung Eine herausragende Eigen - schaft der NEXACT PiezoWalk Antriebe ist die Kombination von hohen Kräften und prinzipiell unbegrenztem Stellweg auf kleinstem Bauraum. Zu - sätzlich besitzen sie die für Piezoaktorik typische hohe Steifigkeit und Auflösung von weit unter einem Nanometer. Unüblich ist die für Piezo an - triebe geringe Betriebs span - nung von nur maximal 45 V. Piezokeramische Biege elemen - te wirken auf einen bewegten Läufer, an den das zu bewegende Objekt angekoppelt wird. Die Länge des Läufers kann flexibel gewählt werden und bestimmt den Stellweg. Kraft, Bewegungsauflösung und Ge - schwindigkeit werden durch Technische Daten (Vorläufig) die Aktorgeometrie und die Steuerelektronik vorgegeben. Während der Läufer im Schritt - betrieb über größere Strecken bewegt werden kann, ermöglicht der analoge Betrieb innerhalb eines Schrittes hochdynamisches Positionieren mit Auf - lösungen weit unter einem Nanometer. Controller und Treiber - elektroniken passend zur Anwendung NEXACT Aktoren benötigen eine spezielle Treiberelektronik, die den komplexen Schritt ablauf steuert. Die Elektroniken der Serie E-860 sind dabei in verschiedenen Ausführungs formen erhältlich, abhängig da von, ob die hohe Posi tionsauflösung unterstützt werden soll und der Antrieb in einem geschlossenen Regel kreis betrieben wird. Der E-861 z. B. enthält als NEXACT Servo-Controller sowohl rausch - arme Endstufen, die Treiber - elektronik als auch einen leistungsstarken DSP, der die Regelung und Kommandierung über die angebotenen Schnitt - stellen ausführt. Für Anwen - dungen, die nicht auf die hohe Auflösung des Antriebs angewiesen sind, werden preisgünstige Treiberelektroniken bis hin zu OEM-Boards angeboten. Die in diesem Dokument be - schriebenen Produkte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: Deutsches Patent Nr. P Modell N-380 ungeregelt N-381 geregelt Aktive Achsen X X Bewegung und Positionieren Stellweg 30 mm 30 mm Schrittweite im Schrittbetrieb Bis zu 5 μm Bis zu 5 μm Integrierter Sensor Inkrementeller Linearencoder Sensorauflösung 20 nm* Stellweg im analogen Betrieb 7 μm 7 μm Auflösung ungeregelt 0,03 nm** 0,03 nm** Auflösung geregelt 20 nm* Schrittfrequenz 1,5 khz 1,5 khz Max. Geschwindigkeit 10 mm/s* 10 mm/s* Mechanische Eigenschaften Steifigkeit in Stellrichtung 2,4 N/μm 2,4 N/μm Max. Druck-/Zugkraft (aktiv) 10 N 10 N Max. Haltekraft (passiv) 15 N 15 N Querkraft 10 N 10 N Antriebseigenschaften Antriebstyp NEXACT Linearantrieb NEXACT Linearantrieb Betriebsspannung -10 V bis +45 V -10 V bis +45 V Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich 0 bis 50 C 0 bis 50 C Material Chromstahl Chromstahl Masse 250 g 255 g Kabellänge 1,5 m 1,5 m Stecker HDD-Sub Stecker 15-pol. einkanal HDD-Sub Stecker 15-pol. einkanal Empfohlene Controller / Treiber E-860-Serie (s. S. 1-20) E-861.1A1 (s. S. 1-20) *Mit E-861. Abhängig von der Steuerelektronik. **Abhängig von der Steuerelektronik. 1 nm mit E

32 N-661 Miniaturlinearversteller mit NEXACT Antrieb PiezoWalk Antrieb für Nanometer-Präzision und gleichmäßige Bewegung 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 Der Miniaturversteller N-661 beinhaltet einen PiezoWalk Linearantrieb in Kombination mit einem hochauflösenden Linearencoder. Dadurch werden 20 mm Stellweg und Auflösungen im Nanometer-Bereich ermöglicht 20 mm Stellweg Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung, kein Servo-Zittern Kompakte Bauform: 70 x 50 x 20 mm Verschleißfreier Piezoschreitantrieb, ideal als Mikro-/Nanomanipulator Integrierter Linearencoder für höchste Genauigkeit mit 20 nm Auflösung Zwei Betriebsarten: Kontinuierlicher Schrittbetrieb und stufenloser, schneller Analogbetrieb für 30 pm Auflösung** Bis 10 N Stellkraft N-661 Abmes sungen in mm Bestellinformation N-661 Miniatur Lineartisch mit NEXACT Antrieb, 20 mm, Linearencoder, 20 nm Auflösung Auf Anfrage erhältlich Sonderausführungen auf Anfrage! Anwendungsbeispiele Life-Science Photonik Lasertuning Bewegung unter starken Magnetfeldern N-661 Nanopositioniersysteme sind mit NEXACT Piezo-Schreit - antrieben ausgestattet. Das PiezoWalk Antriebs prin zip, ba - sierend auf zwei Betriebs arten, ermöglicht eine hohe Posi - tions auflösung über den kompletten Stellweg bei hohen Antriebs kräften und äußerst kompakter Bauform. Der Antrieb lässt eine schnelle Oszillations - bewegung über 7 Mikrometer Amplitude und Auflösungen bis zu 30 pm zu. Dieser Analog - betrieb er möglicht hohe Durch - satz raten bei Automatisie rungs - aufgaben und kann zur Pene - tration von Zellmembra nen, zum dynamischen Durch - stimmen eines Lasers oder zur aktiven Schwin gungs dämp fung ge nutzt werden. Ein Präzisions - führ ungs system und ein optischer Linear encoder sind im Ver steller integriert und ermöglichen Posi tionierungen mit hoher Wieder holgenauig keit. Die in diesem Dokument be - schrie benen Produkte fallen zu - mindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: Deutsches PatentNr. P Technische Daten (Vorläufig) Modell N-661 Aktive Achsen X Bewegung und Positionieren Stellweg 20 mm Schrittweite im Schrittbetrieb (ungeregelt) Bis zu 5 μm Integrierter Sensor Linearencoder Sensorauflösung 20 nm * Stellweg im analogen Betrieb 7 μm Auflösung ungeregelt 0,03 nm** Auflösung geregelt 20 nm* Bidirektionale Wiederholgenauigkeit 40 nm Neigen 50 μrad Gieren 50 μrad Schrittfrequenz 1,5 khz Max. Geschwindigkeit 10 mm/s* Mechanische Eigenschaften Steifigkeit in Stellrichtung 2,4 N/μm Max. Belastbarkeit 20 N Max. Druck-/Zugkraft (aktiv) 10 N Max. Haltekraft (passiv) 15 N Querkraft 50 N Antriebseigenschaften Antriebstyp NEXACT Linearantrieb Betriebsspannung -10 bis +45 V Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich 0 bis 50 C Material Aluminium Masse 150 g Kabellänge 1,5 m Stecker HDD-Sub Stecker 15-pol. einkanal Empfohlene Controller / Treiber E-861.1A1 Controller für NEXACT Linearantriebe und Positionierer (s. S. 1-20) *Mit E-861. Abhängig von der Steuerelektronik. **Abhängig von der Steuerelektronik. 1 nm mit E

33 N-515K NEXLINE Piezo Hexapod Nichtmagnetisches 6-Achsen Präzisions-Positioniersystem Stellwege 10 mm linear, 6 Rotation Große Apertur Ø 202 mm Nichtmagnetisch Nanometer Auflösung Flache Bauweise: nur 140 mm hoch Höhere Genauigkeit und Dynamik durch Parallelkinematik Bis 500 N Stellkraft Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung 6-achsige Parallelkinematik (Hexapod) mit N-215 NEXLINE Hochlast-Aktoren für den Einsatz in starken Magnetfeldern Modell Stellweg Belastbarkeit Abmessungen N-515KNPH X, Y, Z: 10 mm 50 kg Ø Grundplatte, NEXLINE θ X, θ Y, θ Z : 6 außen 380 mm Piezo Hexapod Ø bewegte Platt - form, oben 300 mm 140 mm hoch 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 N-510 Kraftvolle NEXLINE Hub- und Kipp-Plattform Nanometergenau für die Halbleiterindustrie, zur Waferjustage Hub- und Kipp-Nanopositionierplattform mit drei integrierten Antrieben (Tripod) Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung Nichtmagnetische und Vakuumversionen möglich Höhere Genauigkeit und Dynamik durch Parallelkinematik Verschleißfreier NEXLINE Piezoschreitantrieb Belastbarkeit 200 N Inkrementeller Sensor mit 5 nm Auflösung, picometergenauer Dithering-Modus N-510K Hochsteifer NEXLINE Z-Versteller Hochpräzise vertikale Positionierung, mit kapazitiven Sensoren Höchste Genauigkeit für Inspektionsaufgaben in der Halbleiterindustrie bietet der N-510KHFS mit hybridem Piezoantrieb Modell Stellweg Belastbarkeit Abmessungen N-510 NEXLINE 1,3 mm Hub 200 N Ø 300 mm (12 ) Hub- und Kipptisch 10 mrad Kippwinkel Apertur Ø 250 mm Selbsthemmend im Ruhezustand, keine Wärmeentwicklung Hybrider Antrieb: PiezoWalk und PICMA Stellbereich: 400 μm grob + 40 μm fein 2 nm Auflösung, geregelt Direktmetrologie: Ein einziger Regelkreis mit kapazitiven Sensoren Hohe Antriebs- und Haltekräfte bis 25 N Verschleißfreier Piezoschreitantrieb und überragende Lebensdauer dank PICMA Piezoaktoren Modell Stellweg Geschwindig- Bidirektionale Belastbar- Abmeskeit Wiederholbarkeit keit sungen N-510KHFS 400 μm grob 1 mm/s 50 nm 25 N Ø 300 mm Hybrid Fokus- 40 μm fein (voller Stellweg) 68,5 mm siersystem hoch 1-17

34 E-755 Digitaler NEXLINE Controller Ein-Achs-Controller für picometergenaue Aktoren/Positionierer 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 patentierten NEXLINE Linear antriebe für die Nano - stel ltechnik werden über den di gitalen einachsigen E-755 Con troller angesteuert. Ange - pas ste Regelalgorithmen und Sensorsignalverarbeitung kom - bi niert mit der spezifischen Aktoransteuerung im E-755 erlauben die für NEXLINE typischen Präzisions bewegu n - gen über mehrere (hundert) Millimeter mit Auflösungen im Picometer-Bereich. Anwendungsbeispiele Halbleiterfertigung Qualitätssicherung in der Halbleiterindustrie Astronomische Teleskope Verbundstrukturen Aktive Schwingungs - kompensation Justageaufgaben unter hohen Magnetfeldern (Elementarteilchenphysik, Kernfusion, Supraleitung) Der digitale E-755 NEXLINE Controller mit N-214 Nanopositionierer, 20 mm Stellweg Maßgeschneiderte Regelalgorithmen für NEXLINE Nanopositionier-Linearantriebe Hochwertige 32-Bit digitale Filter 24-Bit DAC Auflösung Frei programmierbare Tiefpass- und Notch-Filter Komfortable Bedienung: keine Referenzierung nötig Daisy-Chain Vernetzbarkeit für bis zu 16 Achsen GCS (PI General Command Set) kompatibel 1-18 Der E-755 unterstützt die beiden Bewegungsarten der NEX- LINE Schreitantriebe: den hochdynamischen Piezomodus (Analogbetrieb) mit picometergenauer Auflösung und den Schrittbetrieb mit theoretisch unbegrenztem Stellweg. Hochaufgelöste Regelung Zur Basisausstattung der E-755 Controller gehören neben ei - nem leistungsstarken 32-bit DSP die für den Betrieb eines einzelnen NEXLINE Antriebs notwendigen vier Ausgangskanäle mit ±250 V und einer Auf - lösung von 24-bit. Erhältlich sind Versionen für den geregelten und ungeregelten Betrieb. Die Varianten mit Regelung unterstützen inkrementelle Weg mess-sensoren mit einer Auflösung bis in den Pico - meter-bereich. Beim Aus schal - ten wird die letzte Position gespeichert, damit das System nach dem nächsten Ein schal - ten sofort wieder einsatzbereit ist. NEXLINE Funktionsprinzip für Flexibilität in der Anwendung NEXLINE PiezoWalk Antriebe werden überall dort eingesetzt, wo hohe Lasten über größere Strecken präzise justiert und gegebenenfalls über kleine Am plituden dynamisch nachgeregelt werden müssen, wie bei der aktiven Schwingungs - dämpfung. Durch die Kom bi - nation von Scher- und Klem m - piezoelementen können Schrit t - weite bzw. dynamischer Be - triebsbereich (analoger Stell - bereich), Klemmkraft, Ge - schwindigkeit und Steifigkeit auf die jeweiligen Erfor der - nisse optimiert werden. Die piezokeramischen Klemmund Scherelemente wirken auf einen bewegten Läufer, an den das zu bewegende Objekt angekoppelt wird. Während der Läufer im Schrittbetrieb über größere Strecken bewegt wer den kann, ermöglicht der ana loge Betrieb innerhalb ei - nes Schrittes hochdynamisches Positionieren mit Auf lö - sungen weit unter einem Nano meter. Damit setzen sich Piezo Walk Antriebe über die Bestellinformation E-755.1A1 Digitaler Controller für NEXLINE Nanopositionier-Linearantriebe mit inkrementellem Encoder E Digitaler Controller für NEXLINE Nanopositionier-Linearantriebe Ein schränk ungen konventioneller Nano stelltechnik-sys - teme hinweg und kombinieren große Stell wege mit hoher Auflösung und Steifigkeit. Spannungsloser Modus für höchste Lebensdauer des Antriebs Eine hohe Lebensdauer ist für viele Anwendungen von NEX- LINE Aktoren ein unbedingtes Muss häufig werden sie an schwer zugänglichen Stellen in Geräten eingesetzt, bei denen es für beste Resultate auf Justage und Schwingungs - däm pfung mit Nanometer- Genauigkeit ankommt. An je - der Position kann der E-755 den NEXLINE Antrieb daher in einen Zustand versetzen, in dem keine Spannung an den einzelnen Piezoelementen an - Eine Folge von 5nm Schritten eines NEXLINE Systems bestehend aus dem N-214 Antrieb und dem E-755 Controller. Die Messungen wurden mit einem hochauflösenden Interferometer aufgenommen. Die Schrittweite ist begrenzt durch die Auflösung des Encoders, die in diesem Falle bei 5 nm liegt. Der E-755 kann mit Linearencodern arbeiten, die eine Auflösung unterhalb von einem Nanometer besitzen

35 liegt und trotzdem die volle Klemmkraft wirkt. Hierdurch werden Offsetspannungen vermieden, die bei konventionellen Piezoaktoren die Lebens - dauer begrenzen können. Linearisierung Die E-755 Ausführungen mit Positionsregelung ermöglichen über Polynom-Lineari - sierungsverfahren eine hervorragende Linearität der Be - wegung. Die Linearität erreicht so Werte bis zu 0,001 % über den gesamten Stellweg des NEXLINE Nanoposi tio nier sys - tems. Das NEXLINE Antriebsprinzip ist patentiert unter: Deutsches Patent Nr US-Patent Nr. 6,800,984 6-achsige Parallelkinematik (Hexapod) mit N-215 NEXLINE Hochlast-Aktoren für den Einsatz unter starken Magnetfeldern. Das System wird von sechs einzelnen E-755 über eine externe Softund Hardware zur Koordinaten transformation gesteuert 50-Picometer-Schritte mit einem ungeregelten NEXLINE Antrieb. Die Messung erfolgte mit einem hochauflösenden externen kapazitiven Wegmess-Sensor Technische Daten Modell E-755.1A1 E Funktion Digitaler Controller für NEXLINE Digitaler Controller für NEXLINE Nanopositionier-Linearantriebe Nanopositionier-Linearantriebe mit inkrementellem Encoder Achsen 1 1 Prozessor DSP 32-bit, Fließkomma, 50 MHz DSP 32-bit, Fließkomma, 50 MHz Sensor Sensorkanäle 1 Samplezeit Regelung 0,2 ms Samplezeit Sensor 0,1 ms Dynamische Zykluszeit 0,2 ms 0,1 ms Reglertyp P-I, Notchfilter Sensortyp Inkrementeller Sensor (analoge Signale) Verstärk er Verstärkerkanäle 4 4 Ausgangsspannung -250 bis 250 V -250 bis 250 V Spitzenleistung / Kanal 5,5 W 5,5 W Dauerausgangsleistung / Kanal 3 W, temperaturgeregelt 3 W, temperaturgeregelt Spitzenstrom / Kanal 44 ma 44 ma Dauerausgangsstrom /Kanal 25 ma, temperaturgeregelt 25 ma, temperaturgeregelt Strombegrenzung kurzschlussfest kurzschlussfest Auflösung DAC 24 Bit 24 Bit Schnittstellen und Bedienung Schnittstelle / Kommunikation RS-232 RS-232 Piezoanschlussbuchse D-Sub Spezial D-Sub Spezial Sensoranschluss D-Sub Stecker 15-pol. Controller Netzwerk Daisy-Chain, max. 16 Geräte Daisy-Chain, max. 16 Geräte Befehlssatz GCS GCS Bedienersoftware PIMikroMove, NanoCapture, PITerminal PIMikroMove, NanoCapture, PITerminal Softwaretreiber LabVIEW Treiber, DLLs LabVIEW Treiber, DLLs Unterstützte Funktionen NEXLINE NEXLINE Regelalgorithmen, Datenrecorder, Positionsdatenspeicher Steueralgorithmen, Datenrecorder Display und Anzeigen Status LEDs Status LEDs Linearisierung Polynome vierter Ordnung Polynome vierter Ordnung Umgebung Betriebstemperaturbereich 5 bis 50 C 5 bis 50 C Überhitzungsschutz automatische Abschaltung bei 70 C automatische Abschaltung bei 70 C Abmessungen 264 x 260 x 47 mm 264 x 260 x 47 mm Masse 2,3 kg 2,3 kg Betriebsspannung 24 V (Netzteil inkl.) 24 V (Netzteil inkl.) Leistungsaufnahme 48 W, 2 A max. 48 W, 2 A max. 1-19

36 E-861 PiezoWalk NEXACT Controller/Treiber Vernetzbarer Controller für NEXACT Linearantriebe und Positionierer Bestellinformation E-861.1A1 NEXACT Controller, 1 Kanal, Linearencoder Mehrachsenbetrieb Bis zu 16 E-861 Controller können vernetzt und über dieselbe PC-Schnittstelle betrieben werden. 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 / PiezoWalk System: E-861.1A1 NEXACT Controller mit ungeregeltem N NEXACT Linearantrieb z. B. zum Einbau in einen Versteller mit Linearencoder Für NEXACT Antriebe und Positioniersysteme Komplettes System mit Controller, integrierten Leistungsendstufen und Software Ungeregelter Betrieb oder Positionsregelung mit Linearencoder Flexibel und preisgünstig Daisy-Chain Vernetzbarkeit für Mehrachsenbetrieb Nichtflüchtiger Makrospeicher ermöglicht Stand-Alone- Betrieb mit Autostart-Makro I/O für Automatisierung, Joystick für manuelle Bedienung Parameteränderung im Betrieb Mit dem neuen kompakten Controller E-861 können NEXACT Linearantriebe und darauf basierende, geregelte Positioniersysteme einfach und präzise betrieben werden. Ideal auf die Anforderungen der Mechanik abgestimmt, unterstützt der E-861 die beiden Bewegungsarten des PiezoWalk Schreitantriebs: Längere Strecken legt der An trieb im Schrittmodus zu rück, während innerhalb eines Schrittes der analoge Modus zum Einsatz kommt, welcher hochdynamisches Posi tio nie ren mit Auflösun - gen von weit unter einem Nanometer erlaubt. Das Design des NEXACT Antriebs ermöglicht niedrige Betriebs - spannungen von maximal 45 V. Flexible Automatisierung E-861 Controller unterstützen Aufgaben bei Automatisierung und Handling durch eine Reihe von Merkmalen. So können beispielsweise Makros im nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden. Ein programmierbares Auto - start Makro ermöglicht den Stand-Alone-Betrieb ohne ex - terne Kommunikation. Beim Einschalten erfolgt die automatische Ausführung interner Befehlsabläufe. Zur leichten Synchronisation von Bewegungsabläufen mit internen oder externen Ereig - nissen dienen jeweils vier Einund Ausgangsleitungen. Solche Daisy-Chain Netzwerke sind flexibel, zu jedem Zeit punkt erweiterbar und kompatibel mit anderen PI Controllern (z. B. für Servooder Schrittmotoren). Einfache Systemanbindung, umfangreiche Software Alle Parameter können per Software eingestellt und überprüft werden. Die ein - fache Inbetriebnahme und System konfiguration erfolgt über das im Lieferum fang enthaltene Dienstprogramm PIMikroMove, die Anbindung an die kundenseitige Software ist über LabView Treiber und DLLs möglich. Die Pro - grammierung der Systeme ist dank des PI General Command Set (GCS) für alle PI Steuerungen identisch die kombinierte Ansteuerung unter schiedlicher Controller ist daher problemlos möglich.

37 Technische Daten Modell Funktion Antriebsart Kanäle 1 Bewegung und Regler Reglertyp Trajektorienprofile Encodereingang Blockiererkennung Eingang Endschalter Eingang Referenzschalter Elektrische Eigenschaften Ausgangsleistung Ausgangsspannung Stromaufnahme Schnittstellen und Bedienung Schnittstelle / Kommunikation Motoranschluss Sensoranschluss Controllernetzwerk I/O Leitungen Befehlssatz Bedienersoftware Softwaretreiber Besondere Funktionen Manuelle Bedienhilfen (optional) Umgebung Betriebsspannung E-861.1A1 Controller für NEXACT Antriebe / Systeme NEXACT Antrieb P-I-D-Regler, Parameteränderung im Betrieb Trapez Analoge Encodereingänge Sinus-Cosinus, 1000-fache Interpolation; Interpolationselektronik voreingestellt für differentielle Übertragung, 2 V pp Amplitude und 2,27 V Offset des Encodersignals Automatischer Motorstopp bei Überschreitung eines programmier baren Positionsfehlers 2 x TTL (Pull-Up/Pull-Down, programmierbar) 1 x TTL max. 40 Watt -10 bis +45 V max. 2 A USB 1.0, RS-232 (9-pol. (m) D-Sub) D-Sub Stecker 15-pol (f) High Density D-Sub Stecker 15-pol (m) High Density Bis zu 16 Einheiten an einer Schnittstelle 4 analoge/digitale Eingänge, 4 digitale Ausgänge (TTL) PI General Command Set (GCS) PIMikroMove, PI Terminal GCS-DLL, LabVIEW Treiber Start-Up Makro, Datenrecorder zur Aufnahme von Betriebsgrößen wie Motorspannung, Geschwindigkeit, Position oder Positionsfehler; interne Sicherheitsschaltung: Watchdog Timer Pushbutton Box, Joystick (für 2 Achsen), Y-Kabel für 2-D-Bewegungen 24 V im Lieferumfang: Externes Netzteil mit 24 V, 2,5 A Betriebstemperaturbereich 0 bis +50 C Masse 1,1 kg Abmessungen 206 x 130 x 66 mm (inklusive der Montageschienen) Index 1-21

38 Erläuterungen zu den technischen Daten für PiezoWalk Antriebe Bewegung und Positionieren Stellweg Der maximal mögliche Stell weg eines PiezoWalk Antriebes wird durch die Länge des Stößels begrenzt. Falls vorhanden, be - stimmt der Abstand der End - schalter den Stell be reich. Schrittweite im Schrittbetrieb Die Schrittweite kann hier in nerhalb der angegebenen Grenzen definiert werden. Größere Schrittweiten ermöglichen höhere Geschwindigkeit, während kleine Schrittweiten besonders für die Feinjustage geeignet sind. Stellweg im analogen Betrieb Der Stellweg im analogen Be - triebsmodus beträgt ungefähr die halbe maximale Schritt - weite. Der analoge Betriebs - modus erlaubt Positionier ge - nauigkeit im Subnanometer - bereich. Auflösung ungeregelt Die Auflösung von PiezoWalk Antrieben ist prinzipiell nicht durch Reibung begrenzt und daher infinitesimal. Statt des sen wird hier das Positions rauschen im Analogmodus angegeben. Typische Werte (RMS, 1 Sigma). Auflösung geregelt Abhängig vom integrierten Positionssensor. Die Auflösung von PiezoWalk Antrieben ist prinzipiell nicht durch Reibung begrenzt und daher infinitesimal. Stattdessen wird hier das Positionsrauschen in Regelung im Analogmodus angegeben. Typische Werte (RMS, 1 Sig - ma). Bei Linearencodern ist hier die Positionsauflösung des Messsystems angegeben. Schrittfrequenz Die maximale Anregungs fre - quenz im Schrittbetrieb. Die Schrittfrequenz hängt von der Steuerelektronik ab. PI empfiehlt, PiezoWalk Antriebe nur mit PI Controllern zu verwenden. Geschwindigkeit Die Höchstgeschwindigkeit hängt von der Schrittfrequenz und der Schrittweite ab und wird von der verwendeten Steuerelektronik beeinflusst. Mechanische Eigenschaften Steifigkeit in Stellrichtung Die typische Toleranz beträgt ±20 %. Hubkraft (aktiv) Maximale Druck/Zugkraft in Stellrichtung. Der Wert hängt von der Geschwindigkeit ab. Haltekraft (passiv) Eine Haupteigenschaft von Piezo linearantrieben ist die Selbsthemmung ohne zusätz - liche Bestromung, und damit auch ohne Wärmeentwicklung. Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 Antriebseigen - schaften Betriebsspannung Der maximale Spannungs be - reich für den Stellweg im Ana - log modus. Diese Spannung wird von der PI Treiberelek - tronik bereitgestellt Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich Sicherer Betrieb, ohne Schaden für den Antrieb. Alle technischen Daten gelten bei Raum - temperatur (22 C ± 3 C). Masse Typische Toleranz: ±5 % Kabellänge Typische Toleranz: ±10 mm Empfohlene Controller / Treiber Alle Spezifikationen gelten nur bei Verwendung von PI Treiberund Steuerelektronik. Die Trei - berelektronik stellt die Betriebs - spannung bereit und unterstützt die verschiedenen Bewe - gungsmodi der PiezoWalk An - triebe. Nur so ist sicher gestellt, dass die erforderlichen Be - triebsspannungen erreicht werden und ggf. die Funk tionen des Aktors wie Referenz- oder Sicherheits-Endschalter unterstützt werden.

39 Linearantriebe & Aktoren PILine Ultraschallmotoren

40 Modellübersicht: PILine Ultraschallmotoren Hochgeschwindigkeits-Linearmotoren, Aktoren und passende Elektronik Die keramischen PILine Ultraschallmotoren zeichnen sich durch extreme hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigung bei gleichzeitig sehr kompakten Abmessungen aus. Das patentierte Antriebsprinzip macht sie selbsthemmend im Ruhezustand, sie sind von Natur aus nichtmagnetisch und vakuumkompatibel. Linearmotoren und Antriebe sind zur Integration in ein Kundensystem vorgesehen und im Allgemeinen ungeführt. Für eine bahntreue Bewegung ohne seitliches Auswandern wird eine externe Führung empfohlen. Modelle Beschreibung Druckkraft [N] Stellweg [mm] Seite P-661, P-664 Kompakter PILine OEM Piezolinearantrieb 2, 4 unbegrenzt 1-28 M-674 RodDrive OEM Ultraschall Piezolinearantrieb 7 bis P-653 PILine Miniatur-Piezolinearantrieb: 8 mm lang, montiert auf Platine 0, P-653K PILine rotatorische und lineare Miniatur-Piezoantriebe 0, M-674KCPP Hochpräzise, für Bio-Automatisierung M-664KCEP Stapelbarer Vertikalantrieb für Bio-Automatisierung Treiberelektronik / Controller für PILine Ultraschall-Piezolinearmotoren Modelle Beschreibung Kanäle Schnittstellen Seite C-184, C-185 Treiberelektronik für PILine Ultraschall-Piezolinearmotoren 1 TTL / analog 1-36 C-867 Hochgeschwindigkeits-Controller für geregelte PILine Piezomotoren, 1 USB, RS integrierte Treiberelektronik P-653 Miniatur-Linearmotor M-674 RodDrive Piezolinearantrieb, zur Integration für OEMs P-661, P-664 OEM Piezomotoren P-653K Rotatorische und lineare Miniatur-Piezoantriebe M-674KCPP Hochpräzise, für Bio-Automatisierung M-664KCEP Stapelbarer Vertikalantrieb Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 C-184, C-185 Treiberelektronik M-661, M-662 Sehr klein und schnell, Piezolinearmotor C-867 Controller für Hochge- schwindigkeits-ultraschall- Piezomotoren, inkl. Treiber Mikropositioniertische mit integrierten PILine Piezolinearmotoren, S ff M-663 Klein, schnell; Linearmotor mit Linearencoder M-664 Integrierter Piezolinearmotor & Linearencoder, schnell Weitere piezokeramische Aktoren auf den Seiten 1-3 ff Klassische motorgetriebene Linearaktoren ab S ff Erläuterungen zu den technischen Daten s. S M-683 Flach, mit sehr schnellem Piezolinearmotor M-682KNMS Nichtmagnetischer Mikrostelltisch M-686 Kreuztisch mit Linearmotoren 1-24

41 Aktoren für hohe Geschwindigkeit und Präzision Funktionsweise von PILine Ultraschall-Piezomotoren Die keramischen PILine Ultraschallmotoren basieren auf einem patentierten Antriebsprinzip von PI. Schwingungen mit Ultraschallfrequenzen eines piezokeramischen Aktuators werden entlang einer Reibschiene in lineare Bewegung umgewandelt, und treiben so den beweglichen Teil eines mechanischen Aufbaus an. Das Kernstück des Systems ist eine monolithische Piezokeramik (der Stator), der auf einer Seite durch zwei Elektroden segmentiert wird. Wahlweise wird die linke oder die rechte Elektrode zu den hochfrequenten Eigenschwingungen des piezokeramischen Elements im Bereich von einigen Hundert Kilohertz angeregt und bestimmt so die Bewegungsrichtung. Eine Reibnase aus Aluminiumoxid am Keramikelement bewegt sich mit der Eigenfrequenz auf einer geneigten Linie. Im Kontakt mit einer Reibschiene entstehen so Mikroimpulse, die den beweglichen Teil der Mechanik (Schlitten, Drehteller, usw.) vorwärts oder rückwärts bewegen. Jeder Schwingungszyklus bewegt die Mechanik um einige Nanometer; insgesamt ergibt sich so eine gleichmäßige Bewegung mit theoretisch unbegrenztem Stellbereich. Aktuelle Ultraschallmotoren erreichen so eine Beschleunigung bis zu 5 g und eine Geschwindigkeit bis 0,500 m/s. Die unbegrenzte Auflösung, wie sie typisch für Piezoaktoren und Nanopositioniersysteme mit Festkörpergelenken ist, kann mit Ultraschallmotoren nicht erreicht werden. Die Bewegung und die Kraft werden durch Reibung übertragen, wodurch ihre Wiederholbarkeit im Bereich von etwa 50 nm liegt. Für höhere Auflösung und Haltekräfte werden Piezo- Walk Piezomotoren eingesetzt (S. 1-3 ff). Integrationsstufen für PILine Antriebe PILine Ultraschallantriebe sind in verschiedenen Produkten integriert und werden in drei Klassen angeboten. Entsprechende Treiberelektronik und Servocontroller stehen ebenfalls zur Verfügung. Die hochmoderne Technologie der PILine Ultraschallantriebe basiert auf einem relativ einfachen Konzept. Dies ermöglicht die Fertigung preisgünstiger Motoren und extrem kompakter Hochgeschwindigkeits-Mikrostelltische P-661 und P-664 OEM Motoren besitzen den niedrigsten Grad der Integration und bedingen einigen Aufwand für den Einbau. Motor und Reibschiene in der erforderlichen Länge müssen in den mechanischen Aufbau integriert werden. Für den Betrieb ist eine geeignete Vorspannung des Aktors gegen die Reibschiene, Führungsmechanismen und, wo nötig, eine Positionsregelung erforderlich. Klassische Antriebselemente in Mikropositionierern oder Handlingsystemen sind DCoder Schrittmotor und Gewindespindel oder magnetische Linearmotoren. Mit M-674 RodDrive Antrieben kann man diese ersetzen. Hier ist kundenseitig ebenfalls eine Führung und, soweit gewünscht, Positionsregelung erforderlich. Lineare Positioniersysteme bilden die höchste Stufe der Integration, die bereitgestellt wird. Der Piezomotor ist Teil eines Präzisionsverstellers, wobei zur Positionsregelung direktmessende Linearencoder verwendet werden. Nanomesstechnik Mikrostelltechnik Index Integrationsstufen der PILine Antriebe: OEM Motor, RodDrive, lineares Positioniersystem 1-25

42 PILine Ultraschall- Piezomotoren im Überblick Kompakt: Der Direktantrieb erlaubt den Bau extrem kompakter Lineartische. So bietet z. B. der M mm Stellweg bei Abmessungen von nur 28 x 28 x 8 mm. Geringe Trägheit, hohe Beschleunigung, Geschwindigkeit und Auflösung: PILine Antriebe erreichen eine Geschwindigkeit bis zu 0,5 m/s und eine Beschleunigung bis zu 5 g. Außerdem sind sie sehr steif, eine Voraussetzung für die kurze Einschwingzeit von wenigen Millisekunden, und bieten eine Auflösung bis zu 10 nm. Kriechen im Sub-Mikrometerbereich, wie es bei Gewindespindeln durch Schmiermittel oder Materialentspannung erfolgt, tritt hier nicht auf, ebenso wenig wie rotatorische Trägheit, die die Beschleunigungs- und Bremszeiten erhöht. Hervorragendes Masse-Leistungs-Verhältnis: PILine Antriebe bieten Höchstleistungen auf kleinstem Raum. Die Verbindung von Beschleunigung, Geschwindigkeit und Genauigkeit ist einzigartig. Sicherheit: Die geringe Trägheit der bewegten Plattform Kundenspezifische Ultraschall- Piezomotoren mit Kräften bis zu 50 N Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 Einschwingverhalten eines PILine M-663 Lineartisches, Schrittweite 100 μm. Eine stabile Position mit 0,1 μm maximalem Fehler kann unter 10 ms erreicht werden Aufbau eines Mikropositioniertisches mit PILine Ultraschallantrieb 1-26 bewirkt zusammen mit dem Durchrutschen des Antriebs bei Blockierung einen besseren Schutz für Präzisionssysteme als bei Motor-Spindel-Antrieben. Trotz der hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen ist die Verletzungsgefahr durch Einklemmungen viel geringer. Dadurch kann auf Lichtschranken und andere Sicherheitsvorkehrungen verzichtet werden. Selbsthemmung: Im ausgeschalteten Zustand entwickeln die PILine Antriebe eine Haltekraft ohne Positionsverschiebung, die z. B. häufig bei mechanischen Bremsen auftritt. Der Piezomotor muss dafür nicht bestromt werden, was ein Aufheizen vermeidet und ein Zittern um die Ruheposition verhindert. Vakuumtauglich: PILine Antriebe sind als Vakuumversionen erhältlich. EMC-konform: PILine Antriebe erzeugen weder Magnetfelder, noch werden sie von diesen beeinflusst ein deutlicher Vorteil für viele Anwendungsfelder. Kundenspezifische Lösungen, Flexibilität für OEM- Kunden: PILine Antriebe sind als OEM Komponenten oder Präzisionsversteller mit und ohne Positionsregelung erhältlich. PI entwickelt und fertigt alle Piezokeramik-Komponenten im Haus. Das macht flexibel für kundenspezifische Ansprüche an den Motor (z. B. Größe, Kraft, Umgebungsbedingungen). Qualität, Lebensdauer: PILine Antriebe basieren auf vier Jahrzehnten an Erfahrung mit Piezo-Antriebstechnologie, und bieten außergewöhnliche Präzision und Verlässlichkeit mit einer MTBF über Stunden.

43 Typische Anwendungsbereiche für PILine Ultraschallmotoren Mikroskopie, Bildgebung Probenpositionierung XY- Kreuztische Scannen über lange Strecken Biotechnologie, Life Science Mikrodosierung Dispensen Nano/Mikroliter-Pumpen Schnelle Positionierung Bio-Handling Medizintechnik Screening Schnelle Positionierung Zellpenetration, Mikrodosierung Handling Nichtmagnetische Aktoren Nanotechnologie, Nanofertigungstechnologie, NanoAutomation Präzisionspositionierung von Bauteilen (Linear und Rotation) Präzisions-Linearaktoren Mikrogreifer Manipulatoren Index Halbleitertechnik Zustellung und Positionierung über lange Wege Eine Auswahl der PILine Serien: Ultraschall-Piezolinearmotoren, Stelltische und passende Treiber- und Steuerelektronik 1-27

44 P-661 P-664 PILine Piezolinearantrieb Schnelle und kompakte OEM Ultraschallmotoren 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 PILine Linearmotoren kleiner, schneller, leistungsfähiger Die PILine Piezomotoren bieten trotz ihrer geringen Abmessungen höhere Antriebsund Haltekräfte als konventionelle Ultraschall-Piezomotoren. Anwendungsbeispiele Biotechnologie F&E Halbleitertestausrüstung Massenspeicher-Test Metrologie Mikromanipulation Mikroskopie Photonik-Fertigung Qualitätssicherung 1-28 PILine P-661 und P-664 OEM-Piezomotoren mit C-184 Treiberelektronik Patentiertes Konzept mit hohen Kräften bei kompaktem Bauraum Höchstgeschwindigkeit 500 mm/s Beschleunigung bis zu 5 g Kleinste Schrittweite bis zu 0,05 μm Selbsthemmend mit bis zu 3 N Keine elektromagnetischen Felder MTBF h Auch in Aktoren und Positioniersysteme integriert erhältlich PILine Motoren basieren auf einem patentierten Ultraschallantrieb von PI. Kernstück der Systeme ist eine Piezokeramikplatte, in der eine hochfrequente resonante Eigenschwingung angeregt wird. Eine an der Platte angebrachte Reibnase wird dadurch in eine lineare Bewegung derselben Frequenz versetzt. Durch den Kontakt mit einer Reibschiene treibt sie den bewegten Teil der Mechanik an. Jeder Zyklus erzeugt einen mikroskopisch kleinen Schritt von wenigen Nanometern, so dass in der Summe eine gleichmäßige Bewegung mit praktisch unbegrenztem Stellbereich entsteht. Hohe Geschwindigkeit und Beschleunigung PILine Piezolinearmotoren ermöglichen Beschleunigungen bis zu 5 g und Geschwindigkeiten bis zu 500 mm/s bei hoher Positionsauflösung und Haltekraft. Da der keramische Stator des Motors gegen den angetriebenen Teil vorgespannt wird, erzeugt er im Ruhezustand eine Haltekraft. Dadurch wird eine sehr hohe Positionsstabilität ermöglicht und Wärmeentwicklung, wie sie bei konventionellen Linearmotoren auftritt, ausgeschlossen. Zubehör zur einfachen Integration Die PILine Piezomotoren benötigen eine Treiberelektronik, die Ultraschalloszillationen erzeugt. Da es unterschiedliche Ausführungen dieser Treiberelektronik vom preisgünstigen OEM-Board bis hin zum Controller für Positionsregelung gibt, ist diese nicht im Lieferumfang enthalten. PI bietet Reibschienen in unterschiedlichen Längen als Zubehör an. Abmessungen des P-664 in mm Bestellinformation P-661.P01 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 2N P-664.P01 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 4N Zubehör: P-661.B01 Reibschiene für P-661 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 15 mm P-661.B02 Reibschiene für P-661 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 25 mm P-661.B05 Reibschiene für P-661 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 55 mm P-664.B01 Reibschiene für P-664 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 15 mm P-664.B02 Reibschiene für P-664 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 25 mm P-664.B05 Reibschiene für P-664 PILine Miniatur-Piezolinearmotor, 55 mm C Analoge OEM-Treiberelektronik für PILine P-661 Motoren C Analoge Treiberelektronik, Tischgerät mit Netzteil, Tischgerät für PILine P-661 Motoren C Analoge OEM-Treiberelektronik für PILine P-664 Motoren C Analoge Treiberelektronik, Tischgerät mit Netzteil für PILine P-664 Motoren Controller für den geregelten Betrieb sind unter der Produktnummer C-867 (s. S ff) erhältlich. Hohe Lebensdauer PI verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung mit Piezotechnologie und Nanostelltechnik. PILine Antriebe bieten eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit mit über Stunden MTBF. Mechanische Komponenten wie Wellen und Zahnräder, die in konventionellen Antrieben zu Ausfällen führen können, sind im PILine Antrieb nicht vorhanden.

45 Hinweis Die in diesem Dokument beschriebenen Produkte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: US-Patent Nr. 6,765,335 Deutsches Patent Nr Abmessungen des P-661 in mm Index Die schnellen und kompakten M-674 RodDrive Antriebe enthalten 2 P-664 Motoren (im Hintergrund die C-185 Treiberelektronik) 0,3 μm Schritte mit einem ungeregelten P-661 Motor in einem M-662 Lineartisch Technische Daten Modell P-661.P01 P-664.P01 Einheiten Toleranzen Bewegung und Positionieren Stellweg unbegrenzt* unbegrenzt* mm Kleinste Schrittweite ungeregelt 0,05** 0,05** μm typ. Max. Geschwindigkeit mm/s 2 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 16 N ±10 % Antriebseigenschaften Resonanzfrequenz khz typ. Motorspannung 120 (peak-peak) 168 (peak-peak) V 42 (RMS) 60 (RMS) Betriebsspannung Treiberelektronik V Max. el. Leistungsaufnahme Treiberelektronik 5 10 W Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis +50 C Gehäusematerial Aluminium eloxiert Aluminium eloxiert Masse 0,01 0,02 kg ±5 % Kabellänge 1,6 1,6 m ±10 mm Stecker Offene Litzen Offene Litzen Empfohlene Controller / Treiber C OEM-Karte C OEM-Karte C im Gehäuse C im Gehäuse Abmessungen 14 x 35 x 6 22 x 42 x 7 mm MTBF > > h *Der Stellbereich von Piezolinearmotoren ist praktisch unbegrenzt und hängt nur von der Länge der Reibschiene ab, die separat als Zubehör bestellt werden kann. **Die kleinste Schrittweite ist ein typischer Wert, der im offenen Regelkreis erreicht werden kann. Dabei ist es wichtig, den Montagerichtlinien der Motoren zu folgen. 1-29

46 M-674 PILine RodDrive Piezolinearantrieb Integrierte schnelle Ultraschall-Piezoantriebe 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 Mit den M-674 RodDrive- Antrieben bietet PI eine Integrationsstufe zwischen den PILine OEM Piezomotoren wie den P-664 (s. S. 1-28) und geführten Mikropositioniersystemen z. B. der Serie M-683 (s. S. 4-32) an M-674 PILine RodDrive Antrieb mit 6 N Stellkraft und Stellwegen von 50, 100 und 150 mm Antriebskomponente zur Integration in Mikrostelltechnik- Systeme Stellwege bis 150 mm Stellkräfte bis 7 N Kleinste Schrittweite bis 0,05 μm Geschwindigkeit bis 450 mm/s Selbsthemmend im Ruhezustand Anwendungsbeispiele Systemintegration für Mikrostelltechnik-Produkte Automatisierung Handling Mikromanipulation Biotechnologie Metrologie RodDrive ersetzen in der Integration klassische Antriebselemente wie Motor/Spindel- Systeme oder magnetische Linearantriebe. Sie bestehen aus einem Läufer, der beidseitig durch PILine Piezomotoren bewegt und geführt wird. Abhängig von der Integration dient dabei entweder der Läufer oder der Motorblock als Koppelstelle für das zu bewegende Objekt. Vorteile von PILine Mikrostelltechniksystemen Positioniersysteme, die mit keramischen Ultraschallantrieben der PILine Serie ausgestattet sind, bieten einige Vorteile gegenüber Verstellern mit klassischen Antrieben: Höhere Beschleunigungen bis5g Geschwindigkeiten bis 500 mm/s Kompakte Abmessungen Selbsthemmung im Ruhezustand/keine Halteströme Keine Wellen, Zahnräder und andere Teile Nichtmagnetisches und vakuumtaugliches Funktionsprinzip Funktionsweise RodDrive-Antriebe verfügen über einen patentierten Ultraschallantrieb von PI. Die im M-674 integrierten, extrem kompakten P-664 Piezomotoren ermöglichen Geschwindigkeiten bis zu 450 mm/s bei hoher Positionsauflösung und Haltekraft. Die keramischen Motoren sind gegen den Läufer des Antriebs vorgespannt und erzeugen so eine Haltekraft im Ruhezustand. Dadurch wird eine sehr hohe Positionsstabilität ermöglicht und Wärmeentwicklung, wie sie bei konventionellen Linearmotoren auftritt, ausgeschlossen. Es gibt weder Getriebe, Spindeln noch andere mechanische Komponenten, die Umkehrspiel und Hysterese hervorrufen können. Anpassung zur einfachen Integration Die PILine Piezomotoren benötigen eine Treiberelektronik, die Ultraschalloszillationen erzeugt. Da es unterschiedliche Ausführungen dieser Treiberelektronik vom preisgünstigen OEM-Board bis hin zum Controller für Positionsregelung gibt, ist die Treiberelektronik Bestellinformation M PILine RodDrive, 50 mm, 7 N M PILine RodDrive, 100 mm, 7 N M PILine RodDrive, 150 mm, 7 N nicht im Lieferumfang enthalten. Geregelter Betrieb: Optimiert für hohe Geschwindigkeit und schnelles Einschwingen RodDrive können zusammen mit einem Positionssensor im geregelten Betrieb mit dem C-867.D64 (s. S ) Piezomotor-Controller gesteuert werden. Der hochspezialisierte C-867 Controller ermöglicht geregelte, konstante Geschwindigkeiten bis zu 350 mm/s mit minimalen Einschwingzeiten und ist bereits mit der Treiberelektronik für RodDrive-Antriebe ausgerüstet. RodDrive-Antriebe können auch mit konventionellen Servocontrollern im geregelten oder ungeregelten Betrieb angesteuert werden. Dazu wird eine externe Treiberelektronik C-185 (s. S. 1-36) (separat zu bestellen) benötigt, die über ein ±10 V Analogsignal gesteuert wird. Geschwindigkeitskonstanz bei 200 mm/s (M-674 integriert, geregeltes System)

47 Der M-674 in einen Mikroversteller integriert Hinweis Die in diesem Dokument beschriebenen Produkte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: US-Patent Nr. 6,765,335 Abmessungen des M-674 RodDrive Index Technische Daten Modell M M M Einheit Toleranz Bewegung und Positionieren Stellweg mm x Kleinste Schrittweite ungeregelt 0,05* 0,05* 0,05* μm typ. Max. Geschwindigkeit mm/s Max. Beschleunigung m/s 2 Mechanische Eigenschaften Steifigkeit, unbestromt 5** 5** 5** N/μm ±10 % Haltekraft, unbestromt N max. Zug-/Druckkraft N max. Antriebseigenschaften Resonanzfrequenz khz, typ. Integrierter Piezomotor 2 x PILine P-664 (Dual Motor) 2 x PILine P-664 (Dual Motor) 2 x PILine P-664 (Dual Motor) Motorspannung 200 (Peak-Peak)*** 200 (Peak-Peak)*** 200 (Peak-Peak)*** 70 (RMS)*** 70 (RMS)*** 70 (RMS)*** V Betriebsspannung Treiberelektronik V Max. el. Leistungsaufnahme W Treiberelektronik Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis bis +50 C Gehäusematerial PEEK-PTFE PEEK-PTFE PEEK-PTFE Masse 0,1 0,12 0,14 kg ±5 % Kabellänge 1,5 1,5 1,5 mm ±10 mm Stecker LEMO Stecker LEMO Stecker LEMO Stecker LEMO Stecker Empfohlene Controller / Treiber C-184.D64 OEM Treiberplatine C-184.D64 OEM Treiberplatine C-184.D64 OEM Treiberplatine C-185.D64 Treiberelektronik C-185.D64 Treiberelektronik C-185.D64 Treiberelektronik ****C-867.D64 Controller für ****C-867.D64 Controller für ****C-867.D64 Controller für geregelten Betrieb in Integration geregelten Betrieb in Integration geregelten Betrieb in Integration *Die kleinste Schrittweite ist ein typischer Wert, der im offenen Regelkreis erreicht werden kann. Dabei ist es wichtig, den Montagerichtlinien der Motoren zu folgen. **Steifigkeit bei 25 C. ***Die Spannungsversorgung des Motors erfolgt über die Treiberelektronik. ****14 pol.-mdr-stecker erforderlich. Separat bestellen. 1-31

48 OEM Kleinstmotor Piezo Nano Positioning P-653 PILine Miniatur-Piezolinearantrieb 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 Keine Verluste durch Umwandlung von Rotation in Linearbewegung Preisgünstiger OEM Motor für hohe Stückzahlen Vorgespannt und montiert auf Elektronik-Platine Miniatur-Piezomotor Antriebskomponente: nur 8 mm lang Schnelles Ansprechen: Voller Stellweg aus dem Stand <50 ms Stellkraft bis 0,15 N Selbsthemmend im Ruhezustand Stellweg 2 mm, Geschwindigkeit bis zu 200 mm/s PILine OEM Piezomotor-Antriebe der Serie P-653 eignen sich aufgrund ihrer Bauform für OEM Anwendungen, bei denen der Bauraum begrenzt und die bewegten Massen gering sind. Die P-653 ersetzen in der Integration Antriebselemente wie mikromechanische Motor/Spindel-Systeme oder andere Antriebsprinzipien, wobei P-653 diesen aufgrund ihrer Anwendungsbeispiele Consumer Elektronik Mechatronische Kleinstsysteme Mikromanipulation Mikrosystemtechnik Spielwaren 1-32 Der Miniatur-Antrieb P-653 ist inklusive Treiberelektronik nur 11 mm lang und bietet 2 mm Stellweg. Detailansicht des Läufers unten Geschwindigkeit von bis zu 200 mm/s überlegen sind. Die grundsätzlichen Eigenschaften, die Piezomotoren gegenüber klassischen Antriebssystemen besitzen, sind: Hohe Geschwindigkeiten Kompakte Bauform Hohe Stell- und Haltekräfte im Verhältnis zur Größe Die Integration der P-653 ist einfach, da der bewegte Läufer und der Piezoaktor bereits zu einer Komponente zusammengefasst und ihrerseits auf einer Leiterplatte montiert sind. Die Treiberelektronik ist auf der selben Platine installiert und erfordert eine Spannungsversorgung von nur 5 VDC. Die mechanische Anbindung ist durch die Montage des Motors auf einer Platine ebenfalls erleichtert. Die Ankopplung der Last auf der Anwenderseite erfolgt über die Läufer. Die Antriebe sind konzipiert, um leichte Objekte wie z. B. Glasfasern, mikromechanische, opto- oder elektromechanische Elemente schnell und präzise bewegen zu können. Funktionsweise P-653 Antriebe verfügen über einen neuartigen, patentierten Ultraschallantrieb von PI. Der im P-653 integrierte, extrem kompakte Piezomotor ermöglicht bis zu 200 mm/s bei hoher Haltekraft angesichts einer Baulänge von nur 8 mm. Der bewegliche Läufer des Antriebs ist gegen den keramischen Motor vorgespannt und erzeugt so eine Haltekraft im Ruhezustand. Dadurch wird eine sehr hohe Positionsstabilität ermöglicht und Wärmeentwicklung, wie sie bei konventionellen Linearmotoren auftritt, ausgeschlossen. Im Betrieb bewegt die oszillierende Piezokeramik den Läufer über die Länge des Piezomotors. Es gibt weder Getriebe, Spindeln noch andere mechanische Komponenten, die Umkehrspiel und Hysterese hervorrufen können. Bestellinformation P Miniatur PILine OEM Antrieb, 2 mm Stellweg, 0,15 N, montiert auf Platine P D Miniatur PILine OEM Antrieb, 2 mm Stellweg, 0,15 N, Demonstrator mit USB Interface Sonderausführungen auf Anfrage! Einfache Ansteuerung Die hochfrequenten Schwingungen des PILine Piezomotors werden durch eine Treiberelektronik erzeugt, die dazu wiederum mit kurzen Spannungspulsen angesteuert wird. Die Treiberelektronik stimmt die Anregungsfrequenz automatisch auf die Resonanzfrequenz der Piezokeramik ab (Autoresonanz), eine individuelle Abstimmung der Elektronik auf den Motor ist daher nicht erforderlich. Hinweis Die in diesem Dokument beschriebenen Produkte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: Deutsches Patent Nr Internationales Patent Nr. WO2006/027031A1 Der Demonstrator P D enthält außer dem vormontierten Antrieb auch Ansteuerelektronik auf einer Platine mit USB-Anschluss (hier mit Zentimeter- und Inchskala)

49 P Abmessungen in mm: Aufsicht, Seitenansicht des Antriebs, Seitenansicht senkrecht zur Bewegungsrichtung (von links) Technische Daten Modell Bewegung und Positionieren Stellweg Schrittweite bei 0,25 ms Pulslänge P mm 5 bis 15 μm Schrittweite bei 1,0 ms Pulslänge 20 bis 120 μm Max. Geschwindigkeit* 100 bis 200 mm/s Typ. Geschwindigkeit** 50 bis 90 mm/s Mechanische Eigenschaften Max. Haltekraft, unbestromt 0,3 N Max. Zug-/Druckkraft 0,15 N Antriebseigenschaften Resonanzfrequenz (typ.) 515 khz Integrierter Piezomotor PILine P-653 Betriebsspannung (Treiberelektronik) 5 VDC Stromaufnahme inkl. Treiberelektronik 0,1 A Steuerspannung 5 V TTL Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -40 bis 85 C Masse 1 g ±5 % Anschlüsse Steckerleistenfassung Empfohlene Treiber inkl. Treiberelektronik Abmessungen 15 x 11 x 8 mm inkl. Treiberelektronik Lebensdauer > Zyklen Alle Angaben bei 100 % Einschaltdauer (Duty Cycle). *ohne 5 g: 80 bis g: 50 bis 100 mm/s. **ohne Last. 1-33

50 P-653K PILine rotatorische und lineare Miniatur-Piezoantriebe OEM Kleinstmotoren mit integrierter Treiberelektronik Anwendungsbeispiele Consumer Elektronik Mechatronische Kleinstsysteme Mikromanipulation Mikrosystemtechnik Zwei Sondermodelle des P-653 Miniatur-Ultraschallantriebs zeigen die Vielseitigkeit und hervorragende Integrierbarkeit: P-653KMRD, rechts, ist nach dem RodDrive Prinzip aufgebaut und verfügt damit über einen prinzipiell unbegrenzten linearen Stellweg. Beim P-653KROT treiben drei Miniaturmotoren einen Ring an, z. B. für schnelles Einstellen von optischen Elementen Medizintechnik Optomechanik: Drehen von Filtern etc. 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 Preisgünstige OEM Motoren für hohe Stückzahlen Vorgespannt und montiert auf Elektronik-Platine Miniatur-Piezomotor Antriebskomponente: nur 8 mm lang Schnelles Ansprechen: Voller Stellweg der Einzelantriebe aus dem Stand <50 ms Stellkraft bis 0,15 N; Drehmoment bis 2 mnm Selbsthemmend im Ruhezustand Stellweg 50 mm (Läuferlänge), Geschwindigkeit bis zu 200 mm/s bzw. 230 U/min Technische Daten Modell P-653KMRD P-653KROT Aktive Achsen X θ Z Bewegung und Positionieren Stellweg 50 mm >360 Schrittweite bei 0,25 ms Pulslänge 5 bis 15 μm 0,2 bis 0,5 arcsec Schrittweite bei 1,0 ms Pulslänge 20 bis 120 μm 0,6 bis 3,5 arcsec Max. Geschwindigkeit, ohne Last 100 bis 200 mm/s* 200 bis 230 U/min Typ. Geschwindigkeit, ohne Last 50 bis 90 mm/s 120 bis 150 U/min Mechanische Eigenschaften Max. Haltekraft, unbestromt 0,3 N Max. Zug-/Druckkraft 0,15 N Max. Drehmoment aktiv / passiv 2/ 4mNm Antriebseigenschaften Resonanzfrequenz (typ.) 515 khz 515 khz Integrierter Piezomotor PILine P x PILine P-653 Betriebsspannung (Treiberelektronik) 5 VDC 5 VDC Stromaufnahme inkl. Treiberelektronik 0,1 A 0,3 A Steuerspannung 5 V TTL 5 V TTL Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -40 bis +80 C -40 bis +80 C Masse 2 g ±5% 4,5 g ±5% Anschlüsse 4-pol. Ministecker 4-pol. Ministecker Empfohlene Treiber inkl. Treiberelektronik inkl. Treiberelektronik Abmessungen 40 x 10 x4mm Ø40mm,5mmhoch inkl. Treiberelektronik inkl. Treiberelektronik, freie Apertur Ø 14 mm Typ. min. Laufleistung 25 km Umdrehungen Alle Angaben bei 100 % Einschaltdauer (Duty Cycle). *ohne Last. Abweichende Daten bei 5 g: 80 bis 140 mm/s; bei10 g: 50 bis 100 mm/s Der Miniatur-Linearantrieb P-653 ist inklusive Treiberelektronik nur 11 mm lang

51 M-674K Präzisionsantrieb für Bio-Automationsaufgaben Schnell und präzise mit Keramikmotor und Linearencoder Zwei Ultraschall-Piezomotoren bieten im flachen P-674KCPP bis zu 7 N Kraft. Die Breite von nur 9 mm ist abgestimmt auf Standard-Mikrotiterplatten und damit ideal für automatisierte Aufgaben in der Biotechnologie Hohe Geschwindigkeit bis 100 mm/s Hohe Stellkraft bis 7 N Extrem flache Bauform, abgestimmt auf Standard- Mikrotiterplatten Stapelbar Integrierter Linearencoder für höchste Genauigkeit Selbsthemmend im Ruhezustand Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip Modell Stellweg Druck-/ Geschwindigkeit Auflösung Abmessungen Zugkraft M-674KCPP 50 mm 7 N 100 mm/s 0,1 μm 120 x 40 x9mm Kompakter PILine Positionierer 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-664K Vertikalantrieb für Bio-Automatisierung Schnell, kompakt, preisgünstig und kombinierbar Kombination von 8 M-664KCEP Linearantrieben (Mikrotiterplatte zum Grössenvergleich). Die integrierten Ultraschall-Piezomotoren ermöglichen eine sehr hohe Geschwindigkeit bis 100 mm/s. Durch die geringe Breite von nur 9mmkannerinder Bio-Automatisierung für Pipettieraufgaben eingesetzt werden Aktor mit PILine Piezomotor Hohe Geschwindigkeit bis 100 mm/s Stellweg 50 mm Kompaktes, preisgünstiges und kostenoptimiertes Design Stapelbar Nichtmagnetisches und vakuumkompatibles Funktionsprinzip Selbsthemmend im Ruhezustand M-682K Nichtmagnetischer Lineartisch Flach und schnell mit RodDrive Piezomotorantrieb Nichtmagnetische Sonderform des M-682KNMS mit RodDrive Antrieb Modell Stellweg Druck-/ Geschwindigkeit, Auflösung Abmessungen Zugkraft max (geregelt) M-664KCEP 50 mm 5 N 100 mm/s 0,5 μm 120 x 40 x9mm Kompakter PILine Positionierer Integrierter nichtmagnetischer PILine RodDrive Hochleistungsmotor 50 mm Stellweg Integrierte Linearencoder mit 0,1 μm Auflösung Antriebskraft bis 6 N Geschwindigkeiten bis 100 mm/s mit Positionsregelung Niedrige Bauhöhe, kompakte Abmessungen Modell Stellweg Max. Belastbarkeit Max. Druck-/ Abmessungen Zugkraft M-682KNMS 50 mm 50 N 6 N 110 x 110 x 20 mm PILine Positionierer Index 1-35

52 C-184 C-185 PILine Treiberelektronik OEM Platinen und Tischgeräte, Treiber für Ultraschall-Piezomotoren 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 C-184 und C-185 sind einkanalige Treiberelektroniken für den Betrieb von PILine Ultraschall-Piezomotoren und PILine Mikrolineartischen. Die Treiberelektronik konvertiert ein analoges Eingangssignal in eine hochfrequente Antriebsspannung, die den Piezomotor zu Schwingungen anregt und somit die Bewegung ermöglicht. Sowohl das C-184 OEM Board wie auch das C-185 Tischgerät sind in 4 Versionen, abhänging vom anzutreibenden Motor und Versteller erhältlich. OEM und integrierte Elektroniken Hinter den Ultraschallantrieben der PILine Serie steht die Philosophie, flexibel auf Kundenanforderungen reagieren zu können. Daher sind die Treiberelektroniken entweder als OEM-Board oder in einem 1-36 C-185.D64 gehauste Treiberelektronik mit PILine M-674 RodDrive Antrieb mit Stellwegen bis 150 mm, 7 N Antriebskraft bei 450 mm/s Für PILine Ultraschall OEM Motoren und Versteller Einfache analoge Ansteuerung z. B. für externe Motion Controller Als preiswertes OEM Board oder als Tischgerät verfügbar Gehäuse integriert erhältlich. Während die OEM-Boards die preisgünstigere Alternative für große Stückzahlen darstellen, bietet die in das Gehäuse integrierte Elektronik die Möglichkeit, PILine Versteller über Steckverbindungen schnell und komfortabel in Betrieb zu nehmen, beispielsweise für die Systemevaluierung. Einfache analoge Ansteuerung Die analoge Treiberelektronik ermöglicht die Kontrolle der Motorgeschwindigkeit über ein analoges ±10 V Signal. Damit lässt sich z. B. mit Hilfe eines externen Messsystems und Controllers ein schneller geschlossener Regelkreis aufbauen. Für geregelte Systeme steht der Controller C-867 (s. S ) zur Verfügung, der bereits die analoge Treiberelektronik enthält. Vorteile von PILine Mikrostelltechniksystemen Positioniersysteme, die mit keramischen Ultraschallantrieben der PILine Serie ausgestattet sind, bieten einige Vorteile gegenüber Verstellern mit klassischen Antrieben: Höhere Beschleunigungen bis 5 g Geschwindigkeiten bis 500 mm/s Kompakte Abmessungen Selbsthemmung im Ruhezustand / keine Halteströme Keine Wellen, Zahnräder und andere Teile Nichtmagnetisches und vakuumtaugliches Funktionsprinzip Hinweise Die in diesem Dokument beschriebenen Produkte fallen zumindest teilweise unter den Schutz der folgenden Patente: US-Patent Nr. 6,765,335 Deutsches Patent Nr Bestellinformation C Analoge OEM-Treiberelektronik für PILine P-661 Motoren C Analoge Treiberelektronik Tischgerät mit Netzteil für PILine P-661 Motoren C Analoge OEM-Treiberelektronik für PILine P-664 Motoren C Analoge Treiberelektronik Tischgerät mit Netzteil für PILine P-664 Motoren C-184.D64 Analoge OEM-Treiberelektronik für PILine RodDrive M-674 Antriebe C-185.D64 Analoge Treiberelektronik Tischgerät mit Netzteil für PILine RodDrive M-674 Antriebe C Analoge OEM-Treiberelektronik für PILine Versteller mit P-665 Motoren C Analoge Treiberelektronik Tischgerät mit Netzteil für PILine Versteller mit P-665 Motoren C OEM Treiberelektronik mit PILine P-664 OEM Motor

53 104,2 49, Index 174 Abmessungen der gehausten Treiberelektronik C-185 in mm Technische Daten Modell C-184 C-185 Funktion Analoge Treiberelektronik (OEM Platine) für PILine Analoge Treiberelektronik (gehaust) für PILine C : P-661 Motoren und Versteller C : P-661 PILine OEM Motoren und Versteller C : P-664 Motoren und Versteller C : P-664 Motoren und Versteller C-184.D64: M-674 RodDrive Antriebe und Versteller C-185.D64: M-674 RodDrive Antriebe und Versteller C : M-665 Versteller C : M-665 Versteller Kanäle 1 1 Elektrische Eigenschaften Steuersignal Eingang Differenziell, -10 V bis +10 V, Polarität Differenziell, -10 V bis +10 V, Polarität bestimmt die Bewegungsrichtung bestimmt die Bewegungsrichtung Betriebsspannung 12 V, ±10 % 12 VDC von externem Netzteil (im Lieferumfang) Ausgangsleistung / Kanal Modellabhängig: Modellabhängig: C : 5 W C : 5 W C : 10 W C : 10 W C-184.D64: 15 W C-185.D64: 15 W C : 5 W C : 5 W Ausgangsspannung / Kanal Modellabhängig: Modellabhängig: C : 120 V PP /42 V RMS, 210 khz C : 120 V PP /42 V RMS, 210 khz C : 168 V PP /60 V RMS, 155 khz C : 168 V PP /60 V RMS, 155 khz C-184.D64: 200 V PP /100 V RMS, 155 khz C-185.D64: 200 V PP /100 V RMS, 155 khz C : 600 V PP /170 V RMS, 43 khz C : 600 V PP /170 V RMS,43kHz Schnittstellen und Bedienung Motoranschluss Lötpunkte LEMO Stecker oder MDR Stecker, 14-pin I/O Leitungen Lötpunkte D-Sub Stecker 15-pin Umgebung Betriebstemperaturbereich +10 bis +50 C +10 bis +50 C Masse 15 g 690 g Abmessungen 65 x 38 mm 174 x 104 x 49 mm (ohne Erdungsanschluss, Gummifüße und Montagebleche) 182 x 104 x 49 mm (mit Erdungsanschluss) 1-37

54 Erläuterungen zu den technischen Daten für PILine Antriebe Bewegung und Positionieren Stellweg Der maximal mögliche Stellweg wird durch die Länge der Reibschiene eines PILine Antriebs begrenzt. Falls Endschalter vorhanden sind, ist der Abstand zwischen den beiden Endschaltern angegeben. Kleinste Schrittweite Die kleinste Bewegung, die bei einer bestimmten Ansteuerung im offenen (Motoren) oder geschlossenen (Mikropositionierer) Regelkreis wiederholbar ausgeführt werden kann. Sie wird gelegentlich auch als praktische Auflösung bezeichnet. Die Datentabelle enthält typische Messwerte. Eine Positionsregelung ermöglicht wiederholbare kleinste Schrittweiten. Wiederholbarkeit im Nanometer- und Subnanometerbereich finden Sie in den Kapiteln Piezo Systeme / Schnelle Scantische (S. 2-3 ff), PiezoWalk Antriebe / Aktoren (S. 1-3 ff) und Piezoaktoren / Piezokomponenten (S ff). 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 in der Anwendung ab. Mechanische Eigenschaften Steifigkeit, unbestromt Steifigkeit in Stellrichtung. Typische Toleranz: ±10 % Zug-/Druckkraft Obergrenze für die Kraft in Arbeitsrichtung. Die tatsächliche Kraft im Betrieb hängt von der Verfahrgeschwindigkeit ab. Haltekraft, unbestromt Piezomotor-Linearantriebe sind im Ruhezustand selbsthemmend, verbrauchen keinen Strom und erzeugen keine Wärme. Bei längerem Abschalten sinkt die Haltekraft, dies ist typisch für Piezomotoren. Die angegebenen Daten geben die Mindesthaltekraft im Langzeitbetrieb an. Antriebseigenschaften Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 Resonanzfrequenz Ultraschall-Anregungsfrequenz des piezokeramischen Aktors Motorspannung Elektrische Spannung, die zur Anregung der Ultraschallschwingungen des Aktors benötigt wird Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich Sicherer Berieb, ohne Schaden für den Antrieb. Alle technischen Daten im Datenblatt beziehen sich auf Zimmertemperatur (22 C ±3 C). Masse Typische Toleranz: ±5 % 1-38 Betriebsspannung Treiberelektronik Versorgungsspannung für die Treiberelektronik, s. Empfohlene Controller / Treiber Kabellänge Typische Toleranz: ±10 mm Empfohlene Controller / Treiber Um die angegebenen Spezifikationen zu gewährleisten sowie den Antrieb vor ungeeigneten Ansteuersignalen zu bewahren, wird die Verwendung von PI Treiber- und Steuerelektronik empfohlen. Bei Positioniersystemen ist die Treiberelektronik in den geeigneten Controllern bereits integriert.

55 Linearantriebe & Aktoren Piezoaktoren / Piezokomponenten

56 Modellübersicht: Piezoaktoren, Piezokomponenten Breite Auswahl: Vorgespannt, mit Festkörperführung, Stapel, Rohre, Bieger, Scherer Modelle Beschreibung Dynamik* Druck- / Stellweg [μm] Betriebs- Sensor Seite Zugkraft [N] spannung P-601 Mit Festkörperführung, optional mit Positionssensor 30 / , 300, bis 120 DMS 1-68 P Piezokopfstück für Mikrometerschrauben 100 / bis P-810 P-830 Durchmesser nur 6 mm, ferromagnetische Endstücke / 50 / 1 15, 30, bis P-820 Kleinster vorgespannter Piezotranslator 50 / 10 15, 30, bis P-840, P-841 Vorgespannt, optional balliges Kopfstück 1000 / 50 15, 30, 45, 60, bis 120 DMS 1-74 P-842, P-843 Vorgespannt, optional balliges Kopfstück, 800 / 300, 15, 30, 45, 60, bis 120 DMS 1-76 P-844, P-845 optional wassergeschütztes Gehäuse 3000 / 700 P-212, P-216 Vorgespannt, lange Stellwege, sehr hohe Kräfte 2000 / 300, 15 bis 120, 0 bis 1000 DMS 1-78 P-225, P / bis PL022, PL033, PL055 PICMA Chip. Kleinster Multilayer Piezoaktor, ab 2x2x2mm bis 1000 / bis P-882 P-888 PICMA Multilayer Stapelaktor, keramische Isolierung, bis 4000 / 20 5, 9, 15, bis extrem lange Lebensdauer P-871 PICMA Multilayer Biegeaktor, keramische Isolierung, 1 / bis 1600 ±30 DMS 1-84 niedrige Betriebsspannung, integrierte Positionssensoren PL112 PL140 PICMA Multilayer Biegeaktor, keramische Isolierung, 1 / 1 500, 900, 2000 ± niedrige Betriebsspannung, ungeregelt P-876 DuraAct Piezoelektrischer Flächenwandler: bis 775 var Sensor, Aktor & Generator P-007 P-056 PICA Stack Piezoaktor, viele Varianten, hohe Krafterzeugung. bis / 5 bis bis 1000 /DMS 1-86 P-010 P-056.xxP.xxP Modelle für hochdynamische Anwendungen P-010, P-016, PICA Thru ringförmige Aktoren: bis / 5 bis bis 1000 /DMS 1-90 P-025.xxH hohe Kräfte mit allen Vorteilen der Piezorohre 250 PT120 PT140 PT-Tube Piezorohre, engste Toleranzen 0,1 / 0,1 4, 6, 8 0 bis P-111 P-151 PICA Shear Scheraktoren: Kompakt, bis zu drei Achsen, 10 bis bis 10 x 10 x 10 ± z. B. für Scanning Mikroskopie, optional mit Apertur *Im Vergleich mit anderen Modellen in dieser Klasse. P-601 Geregelt, mit Festkörperführung, großer Stellweg P Piezokopfstück für Mikrometerschrauben P-810 P-830 Sehr kleiner Aktor (6 mm Ø) P-820 Kleinster vorgespannter Piezotranslator P-840 P-841 Vorgespannter Aktor, optional balliges Kopfstück P-842 P-842 Vorgespannt, optional wassergeschütztes Gehäuse Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 P-212, P-216, P-225, P-235 Hohe Kräfte, vorgespannt, lange Stellwege P-010.xxH, P-016.xxH, P-025.xxH PICA Thru Ringaktoren PL022, PL033, PL055 Miniatur Multilayer Chip Aktoren P-882 P-888 Multilayer Stapelaktoren, extrem lange Lebensdauer PT120 PT-Tube Piezorohre P-111 P-151 Scherpiezoaktoren für bis zu drei Achsen, hochdynamisch P-871, PL122-PL144 PICMA Multilayer Biegeraktoren P-876 Piezoelektrische Flächenwandler P-007-P-056 Piezostapelaktoren, Version xxp für noch höhere Dynamik Optionen und Zubehör s. S ff Weitere Piezoaktoren und Piezomotoren s. S. 1-3 ff & 1-23 ff Beachten Sie bitte die Hinweise zur Montage s. S Erläuterungen zu den technischen Daten s. S ff 1-62

57 Piezoelektrische Aktoren und Komponenten Vorteile von PI-Piezoaktoren Sub-Nanometer-Auflösung Große Kräfte (bis N und mehr) Ansprechzeit im Sub- Millisekunden-Bereich Spiel- und reibungsfrei Magnetische Felder haben keinen Einfluss und werden auch selbst nicht beeinflusst Minimale Leistungsaufnahme beim Halten der Position Verschleißfrei Vakuum- und reinraumkompatibel Piezoelektrische PICMA Aktoren Betrieb bei kryogenen Temperaturen möglich Piezoelektrische Translatoren sind keramische Festkörperaktoren, die elektrische Energie mit theoretisch unbegrenzter Auflösung direkt in lineare Bewegung (mechanische Energie) umsetzen. Piezoaktoren von PI verbinden hervorragende Leistungsdaten mit einer langen Lebensdauer unter industriellen Einsatzbedingungen. Die Tochterfirma PI Ceramic widmet sich ganz der Entwicklung und Fertigung von Piezokeramik. Dadurch können flexibel kundenspezifische Piezokomponenten zu einem attraktiven Preis hergestellt werden. Die vollkeramisch isolierten Multilayer-Piezoaktoren mit patentierter PICMA Technologie bieten abhängig von den Betriebsbedingungen bis zu 10fach höhere Lebensdauer und Lastzeiten als konventionell aufgebaute Piezoaktoren. Für Anwendungen, die eine hohe Linearität der Bewegung in geschlossenem Regelkreis erfordern, sind auch Versionen mit integrierter Positionsmessung erhältlich. Die Linearantriebe sind zur Integration in ein Kundensystem vorgesehen und im Allgemeinen ungeführt. Für eine bahntreue Bewegung ohne seitliches Auswandern wird eine externe Führung empfohlen. Auswahl ungepackter Piezoaktoren Piezokeramische Ringe, Platten, Rohre, Scheiben 1-63

58 Piezoelektrische Aktoren und Komponenten Qualität und Auswahl PI bietet eine umfangreiche Auswahl hochauflösender Piezoaktoren und Piezoantriebe für industrielle und wissenschaftliche Anwendungen an. Durch die vertikale Firmenstruktur hat PI die Möglichkeit, jeden Fertigungsschritt von der Herstellung des Piezoaktors über die integrierte Sensorik und die Regeltechnik bis hin zum Endtest des kompletten Systems zu kontrollieren. Zusätzlich zu den Hunderten von Modellen, die in diesem Katalog vorgestellt werden, liefert PI mit seiner Tochtergesellschaft PI Ceramic auch Sonderanfertigungen nach Kundenwunsch. Die PICMA Technologie mit keramischer Isolation steht für höhere Lebensdauer. Positionsgeregelte Piezoaktoren bieten höhere Genauigkeit und Linearität. Piezosysteme mit hoher Kraftentwicklung Der seit Jahren erfolgreiche Produktbereich der Hochvolt- Piezosysteme wurde weiter verbessert und dabei komplett überarbeitet. Alle Hochvolt- Piezoaktoren (HVPZT) nutzen nun einheitlich die moderne PICA Power Piezokeramik. Hochdynamische Daueranwendungen profitieren besonders von dem minimierten elektrischen Leistungsbedarf der vorgespannten PICA Power Aktoren. Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 Piezoelektrische Multitalente: DuraAct Flächenwandler Die robusten Flächenwandler eignen sich für aktorische und sensorische Anwendungen in verschiedensten Berichen, wie z. B. der Adaptronik. Auch bei hoher dynamischer Belastung stellt die Bauweise eine hohe Schadenstoleranz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von über 10 9 Zyklen sicher. Hochdynamische Aktoren Adaptive Systeme Schwingungs- und Schalldämpfung Konturverformung und -kontrolle Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) Generator (Energy Harvesting) Aufgebracht auf einem Substrat, erkennen und erzeugen die DuraAct Flächenwandler Schwingungen. Sie können direkt in die Struktur eingebettet werden und erzeugen oder kontrollieren dann Konturverformungen im Bauteil selbst 1-64

59 Vollkeramische Isolierung, patentiertes Design Piezo Nano Positioning PICMA Piezoaktoren lange Lebensdauer für industrielle Anforderungen an die Zuverlässigkeit PI besitzt vier Jahrzehnte Erfahrung mit dem Einsatz von piezokeramischen Aktoren in Positioniersysteme für Industrie und Forschung. Derzeit beschäftigt PI bei PI Ceramic über 100 Mitarbeiter allein in der Piezoforschung, -entwicklung und Keramikproduktion. Breitgefächertes KnowHow und modernste Ausstattung begründen die einzigartige Flexiblität und Weltmarktführerschaft auf dem Gebiet der Piezokeramik. Piezoaktoren von PI vereinen nicht nur Stellweg und Steifigkeit in idealer Weise, sondern bieten lange Lebensdauer bei den tatsächlichen Anforderungen industrieller Einsatzgebiete. Die prämierten PICMA Multilayer Piezoaktoren sind vollkeramisch isoliert Lange Lebensdauer bedeutet maximale Zuverlässigkeit. Die preisgekrönten PICMA Aktoren von PI nutzen die einzigartige, patentierte Technologie, und reduzieren, abhängig von der Betriebsart, die Ausfallrate um bis zu einem Faktor 10 verglichen mit herkömmlichen Multilayer Piezoaktoren. Index Langzeittests unterstreichen die Zuverlässigkeit im statischen Betrieb Feuchtigkeit ist der größte Risikofaktor für die Lebensdauer im niederfrequenten, quasistatischen Betrieb: Hier wird der Piezoaktor mit konstanter Spannung betrieben, um eine Position über längere Zeit beizubehalten. Der monolithische Aufbau mit keramischer Isolierung schützt die PICMA Aktoren besser vor Feuchtigkeit als eine handelsübliche Polymerummantelung. Die eingebrannte äußere Keramikschicht isoliert und reduziert das Eindringen von Wassermolekülen. Vergleichende Testreihen von PICMA Multilayer Piezoaktoren und solchen mit konventionellem Design legen die positive Wirkung der Keramikisolierung überzeugend dar. Polymerummantelte Piezoaktoren überstehen den Dauerbetrieb typischerweise ca. 30 Tage, die PICMA Aktoren arbeiten auch noch nach über vier Jahren zuverlässig! PICMA Piezoaktoren (Kurve unten, rot) im Vergleich mit polymerummantelten Multilayer Piezoaktoren. Der Test zeigt, dass Feuchtigkeit keinen Einfluss auf PICMA Piezoaktoren hat. Bei konventionell aufgebauten Piezokeramiken steigt der Leckstrom nach wenigen Stunden deutlich an: Ein Zeichen für die zunehmende Verschlechterung der Isolierung und damit für die Verkürzung der Lebensdauer Ergebnisse eines beschleunigten Lebensdauertests im statischen Betrieb, Vergleich von PICMA und herkömmlich isolierten Piezoaktoren (100 V DC, Raumtemperatur, 90 % rel. Luftfeuchte). Die extrapolierte MTTF (mittlere Ausfallzeit, Mean Time To Failure ) für PICMA Piezokeramiken liegt bei 80 Jahren ( Stunden Dauerbetrieb). Alle polymerummantelten Proben sind nach spätestens 1600 Stunden ausgefallen (MTTF: 805 Stunden = 1 Monat) 1-65

60 PICMA Piezoaktoren im Dauertest Dynamischer Dauerbetrieb Die Faktoren, die die Lebensdauer von Piezokeramiken mit herkömmlicher Isolierung begrenzen, sind: Feuchtigkeit, Rissbildung in der Piezokeramik, die zu erhöhten Leckströmen führt, sowie die Ablösung der Elektroden aufgrund extremer dynamischer Belastung. Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 PI reduziert die Risswahrscheinlichkeit durch die Nutzung eines besonderen, patentierten Designs mit segmentierten Schlitzen, die die Spitzen der auftretenden Zugbelastung auffängt. Des weiteren sichert ein spezieller Aufbau der Elektroden den hervorragenden, stabilen elektrischen Kontakt auch noch nach Milliarden von Belastungszyklen. PICMA Multilayer Piezoaktoren zeigen auch nach vielen Milliarden von Lastzyklen keinen Rückgang in der Auslenkung. Dauertest in kryogener Umgebung Erfolgreiche beschleunigte Lebensdauertests mit PICMA Piezoaktoren zeigen auch die Eignung für den Einsatz unter kryogenen Bedingungen. Für eine spezielle Anwendung mit der Anforderung von 10 Jahren Mindestlaufzeit wurden die Piezos in einer Vakuumkammer Dynamische Testreihen mit acht PICMA Stichproben (5 x5x18mm): 4,0x10 9 Zyklen durchgeführt mit 116 Hz Sinusansteuerung (1,0 x 10 7 Zyklen pro Tag), 100 V unipolare Betriebsspannung, 15 MPa Vorspannung. Kontrollmessungen jeweils nach 10 9 Zyklen. Nur unwesentlicher Rückgang der Auslenkung ( mbar ) in einem Bad aus flüssigem Stickstoff (75 K) getestet und dann bei 90 % der maximalen Spannung (>105 V) mit einer Frequenz bis zu 1 khz betrieben. Auch nach einem Monat Dauerbetrieb war keine Verschlechterung der Aktorperformance messbar, weder in mechanischer Hinsicht (Auslenkung), noch in elektrischer (Kapazität und Resonanzfrequenz). (Dr. Bosotti et al., Universität Mailand, Italien, 2005) Großer Betriebstemperaturbereich, optimale UHV Kompatibilität, minimales Ausgasen Ein weiterer Vorteil der vollkeramisch isolierten PICMA Piezoaktoren ist der erweiterte Betriebstemperaturbereich. Bis zu 150 C bedeuten eine deutliche Verbesserung gegenüber den 80 C, die die Obergrenze für andere, polymerisolierte Keramikaktoren darstellt. Die Hitzeentwicklung im dynamische Betrieb ist proportional zur Betriebsfrequenz. Daher erlaubt eine höhere Betriebstemperatur auch höhere Ansteuerfrequenzen und eine höhere Einschaltdauer. Zusätzlich dazu bietet die Abwesenheit einer Polymerisolation und die hohe Curie-Temperatur optimale Kompatibilität für Ultrahochvakuum: kein Ausgasen, und hohe Ausheiztemperaturen bis zu 150 C. 1-66

61 Montagehinweise Die Beachtung der folgenden Hinweise und Richtlinien beim Einsatz von Piezoaktoren ermöglicht die maximale Leistungsfähigkeit und Lebensdauer. Berühren Sie ungeschützte Piezoaktoren ( nackte Keramiken ) niemals, verwenden Sie insbesondere keine Metallwerkzeuge. Verletzen Sie nicht die Außenhaut der Stapelaktoren. I. Piezoelektrische Stapeltranslatoren ohne Vorspannung sind empfindlich gegenüber Zugkräften. Beachten Sie die Vorspannungsempfehlungen im Katalog. II. Alle Piezoaktoren und Positioniersysteme sind vor Schockbelastungen zu schützen. Auch im dynamischen Betrieb kann es zu erheblichen Druck- und Zugbelastungen kommen. Sowohl durch Druck als auch durch Erwärmung kann sich die Keramik elektrisch aufladen, falls sie nicht kurzgeschlossen ist. III. Schließen Sie den Piezoaktor während der Montage kurz, da durch Temperaturund Laständerungen eine Ladung in der Keramik induziert werden kann. Beim Kurzschließen der Anschlussdrähte eines geladenen Piezos muss ein 10 k - Widerstand benutzt werden, um den Entladestrom zu begrenzen. Wenn ein geladener Piezo ohne Entladewiderstände kurzgeschlossen wird, kann dies zu einem Kontraktionsschock und damit zur Zerstörung der Keramik führen. fangen werden. Zugkräfte müssen durch eine Vorspannung kompensiert werden. Das maximal zulässige Drehmoment am Kopfstück darf bei der Montage nicht überschritten werden. V. Piezoelektrische Stapeltranslatoren können mit kalt- oder heißaushärtendem Epoxidkleber auf metallische oder keramische Flächen geklebt werden. Der Untergrund sollte geerdet sein. Der Betriebstemperaturbereich darf beim Verarbeiten nicht überschritten werden. VI. Piezoaktoren sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, hoher Luftfeuchtigkeit oder Flüssigkeiten. Vermeiden Sie den Einsatz unter diesen Bedingungen, da sie zu elektrischen Durchschlägen führen können. Schirmen Sie den Aktor durch geeignete Maßnahmen ab. Vermeiden Sie den Kontakt des Aktors mit leitenden oder korrosiven Materialien (z. B. Metallstaub). Zur Reinigung wird Isopropanol empfohlen. Vermeiden Sie Aceton und intensive Ultraschallreinigung bei erhöhter Temperatur. PI bietet für alle Anwendungsfälle geeignete, mechanisch vorbereitete, integrierte Piezolösungen. Keine Zugkräfte ohne Vorspannung Keine lateralen Kräfte oder Drehmomente Kugelkopfstücke oder Flexuregelenke zum Entkoppeln von lateralen Kräften Kugelkopfstücke oder Flexuregelenke zum Entkoppeln von Biegekräften Index IV. Piezoelektrische Stapeltranslatoren dürfen nur axial belastet werden. Drehmomente und Scherkräfte müssen durch Kugelkopfstücke, flexible Endstücke etc. abge- Festes Verschrauben von beiden Enden des Aktors ist nicht empfehlenswert. Schon geringe Winkelfehler können zur Überlastung der Keramik führen 1-67

62 P-601 PiezoMove Linearaktor Geführter OEM Hebelaktor mit großen Stellwegen bis 400 μm 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 / PiezoMove Hebelaktoren der Serie P-601 Festkörperführungen für sehr hohe Ablaufgenauigkeit Stellwege bis 400 μm Auflösung bis 0,2 nm Hohe Dynamik und Steifigkeit Optional Versionen mit längerem Stellweg, kürzerer Ansprechzeit oder nicht-magnetisch Überragende Lebensdauer dank PICMA Piezoaktoren Geregelte und ungeregelte Versionen Ideal für OEM-Anwendungen zur Präzisionspositionsregelung bei Anwendungen in Optik, Medizin, Biotechnologie und Mikrofluidtechniken Anwendungsbeispiele Nanopositionierung Imaging Schnelle Schalter Patch-Clamp Mikrodosierung Halbleitertestausrüstung Adaptronik / Automatisierung Photonik / Integrierte Optik Biotechnologie Die PiezoMove Hebelaktoren der Serie P-601 zeichnen sich durch große Stellwege bis 400 μm und eine hohe Positioniergenauigkeit bei sehr kompakten Abmessungen aus. Aufgrund der Ansprechzeiten von wenigen Millisekunden und der Auflösung im Sub-Nanometerbereich eignen sie sich sowohl für statische als auch dynamische Anwendungen. P-601 PiezoMove Hebelaktoren decken den Bereich zwischen direktgetriebenen, vorgespannten Piezoaktoren wie P-840 (s. S. 1-74) und einachsigen Piezostelltischen wie P-611 (s. S. 2-20) ab. Als Hebelaktor besitzen sie im Vergleich zu vorgespannten Piezoaktoren größere Stellwege sowie eine höhere laterale Steifigkeit und Führungsgenauigkeit. Gegenüber einachsigen Piezostelltischen bieten sie deutlich geringere Abmessungen. PiezoMove Hebelaktoren bieten eine Auflösung bis 0,2 nm und eine Wiederholbarkeit bis 8 nm. OEM-Aktor mit eingebauter Führung Durch die hochpräzisen, reibungsfreien Festkörperführungen wird eine sehr hohe Steifigkeit erreicht, zugleich auch ein extrem geringes seitliches Auswandern. Aufgrund dieser Eigenschaften, ihren geringen Abmessungen und des kostengünstigen Designs eignen sich die P-601 Hebelaktoren speziell für OEM-Anwendungen. Die Versionen mit Dehnmessstreifen-Sensoren (DMS) besitzen eine thermisch driftfreie Vollbrückenschaltung für optimale Temperaturstabilität. Für Anwendungen im offenen Regelkreis sind auch Versionen ohne Sensor erhältlich. Neben den Standardmodellen aus Stahl sind auf Anfrage auch Versionen aus Invar sowie nicht-magnetische Ausführungen verfügbar. Bestellinformation P-601.1S PiezoMove OEM Hebelaktor, 100 μm, DMS-Sensor P-601.3S PiezoMove OEM Hebelaktor, 250 μm, DMS-Sensor P-601.4S PiezoMove OEM Hebelaktor, 400 μm, DMS-Sensor P-601.1SL PiezoMove OEM Hebelaktor, 100 μm, DMS-Sensor, LEMO Stecker P-601.3SL PiezoMove OEM Hebelaktor, 250 μm, DMS-Sensor, LEMO Stecker P-601.4SL PiezoMove OEM Hebelaktor, 400 μm, DMS-Sensor, LEMO Stecker P PiezoMove OEM Hebelaktor, 100 μm, ungeregelt P PiezoMove OEM Hebelaktor, 250 μm, ungeregelt P PiezoMove OEM Hebelaktor, 400 μm, ungeregelt P-601 Abmessungen in mm

63 Keramisch isolierte Piezoaktoren bieten überlegene Lebensdauer Eine höchstmögliche Zuverlässigkeit ist durch die Verwendung der prämierten PICMA Multilayer Piezoaktoren gesichert. PICMA Aktoren sind als einzige vollkeramisch isoliert und somit vor Luftfeuchtigkeit und gegen Ausfälle durch erhöhten Leckstrom geschützt. Sie sind dadurch konventionellen Piezoaktoren in Zuverlässigkeit und Lebensdauer weit überlegen. Technische Daten Index Modell P-601.1S P-601.3S P-601.4S P-601.x0 Einheit Toleranz P-601.1SL P-601.3SL P-601.4SL ungeregelte Versionen Aktive Achsen Z Z Z Z Bewegung und Positionieren Integrierter Sensor DMS DMS DMS Stellweg bei -20 bis +120V, ungeregelt wie P-601.xS μm min. (+20 %/-0 %) Stellweg, geregelt μm kalibriert Auflösung, ungeregelt 0,2 0,3 0,4 wie P-601.xS nm typ. Auflösung, geregelt nm typ. Linearität, geregelt 0,1 0,3 0,3 % typ. Wiederholgenauigkeit nm typ. Verkippung θ X, θ Y 20 / / 10 0 / 10 wie P-601.xS μrad typ. Mechanische Eigenschaften Steifigkeit in Stellrichtung 0,8 0,38 0,28 wie P-601.xS N/μm ±20 % Resonanzfrequenz unbelastet wie P-601.xS Hz ±20 % Resonanzfrequenz belastet, 30 g wie P-601.xS Hz ±20 % Druck-/ Zugbelastbarkeit in Stellrichtung 30/10 20/10 15/10 wie P-601.xS N Max. Querbelastbarkeit wie P-601.xS N Max. Antriebseigenschaften Keramiktyp PICMA P-885 PICMA P-885 PICMA P-885 wie P-601.xS Elektrische Kapazität 1,5 3,1 4,6 wie P-601.xS μf ±20 % Dynamischer Stromkoeffizient 1,9 1,6 1,4 wie P-601.xS μa/(hz μm) ±20 % Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich -20 bis bis bis bis 80 C Material Rostfreier Stahl Rostfreier Stahl Rostfreier Stahl Rostfreier Stahl Masse (ohne Stecker) 0,05 0,08 0,11 wie P-601.xS kg ±5 % Kabellänge S-Version: 0,3 S-Version: 0,3 S-Version: 0,3 0,3 m ±10 mm SL-Version: 1,5 SL-Version: 1,5 SL-Version: 1,5 Sensor- / Spannungsanschluss S-Version: S-Version: S-Version: Offene Litzen Offene Litzen Offene Litzen Offene Litzen (ohne Sensor) SL-Version: SL-Version: SL-Version: LEMO LEMO LEMO Empfohlene Controller / Verstärker E-610 Controller / Verstärker (s. S ), E-625 Controller (Tischgerät) (s. S ) 1-69

64 P-810 P-830 Piezoaktoren Für kleine und mittlere Lasten 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 Piezotranslatoren der Serien P-810 und P-830 sind hochauflösende Linearaktoren für statische und dynamische Anwendungen mit geringem Kraftbedarf. Sie bieten eine Ansprechzeit im Sub-Millisekunden Bereich und Sub- Nanometer Auflösung. Anwendungsbeispiele Statische u. dynamische Präzisionspositionierung Faserpositionierung Lasertuning Patch-Clamp Nanotechnologie P-810 Piezoaktoren Überragende Lebensdauer dank PICMA Piezokeramiken Stellweg bis 60 μm Druckbelastbarkeit bis 1000 N Zugbelastbarkeit bis 5 N Sub-ms Ansprechzeit Sub-nm Auflösung Aufbau Die Aktoren bestehen aus einem monolithischen Piezokeramikstapel, der durch ein Gehäuse aus Edelstahl geschützt ist. Wegen der kleinen Abmessungen ist keine Vorspannung integriert. PI bietet eine Vielzahl vorgespannter Translatoren für Anwendungen mit größeren Zugbelastungen an (siehe Modellübersicht S. 1-62). Keramisch isolierte Piezoaktoren bieten überlegene Lebensdauer Eine höchstmögliche Zuverlässigkeit ist durch die Verwendung der prämierten PICMA Multilayer Piezoaktoren gesichert. PICMA Aktoren sind als einzige vollkeramisch isoliert und somit vor Luftfeuchtigkeit und gegen Ausfälle durch erhöhten Leckstrom geschützt. Sie sind dadurch konventionellen Piezoaktoren in Zuverlässigkeit und Lebensdauer weit überlegen. Montage Die Ankopplung der Piezoaktoren geschieht über die ferromagnetischen Endstücke mittels Magneten oder Epoxykleber. Beachten Sie die Montagehinweise für Piezoaktoren (s. S. 1-67). Verlängerungskabel, Adapterkabel und Stecker: Siehe Zubehör im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ). Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und P-830 Piezoaktoren Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Sie im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ff). 1-70

65 P-810 Abmessungen in mm. Anschluss über zwei 0,1 m lange teflonisolierte Litzen. Länge L: Siehe Tabelle. Max. Drehmoment am Kopfstück: 0,08 Nm P-830 Abmessungen in mm. Anschluss über zwei 0,1 m lange teflonisolierte Litzen. Länge L: Siehe Tabelle. Max. Drehmoment am Kopfstück: 0,2 Nm Technische Daten Modell Stellweg *Auflösung **Statische Druck- / Elektrische Dynamischer Resonanzfrequenz f 0 Masse Länge L 0 bis 100 V [nm] Großsignal- Zugbelast- Kapazität Stromkoeffizient (unbelastet) [g] ±5 % [mm] ±0,3 [μm] ±20 % steifigkeit barkeit [N] [μf] ±20 % (DSK) [μa / (Hz μm)] [khz] ±20 % [N/μm] ±20 % P , / 1 0,3 3, P , / 1 0,7 3, P , / 1 1,0 3, P , / 5 1,5 12, P , / 5 3,0 12, P , / 5 4,5 12, P , / 5 6,0 12,5 8, *Die Auflösung von Piezoaktoren ist nicht durch Haft- oder Gleitreibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker (s. S ) **Dynamische Kleinsignalsteifigkeit ca. 30 % höher. Betriebstemperatur: -20 bis 80 C. Gehäuse / Endstücke: Unmagnetischer Stahl / Edelstahl. Empfohlene Vorspannung für dynamischen Betrieb: MPa Empfohlene Verstärker/Controller Einkanalig: E-831 Verstärker Baustein (s. S ), E-610 Verstärker/Controller (s. S ) Mehrkanalig: E-663 Verstärker (s. S ) 1-71

66 P-820 Vorgespannte Piezoaktoren Für kleine und mittlere Lasten P und P Piezoaktoren Montage Die Montage erfolgt am Fußstück, bei Zug- / Druckkräften bis 3 N kann auch am Gehäuse geklemmt werden. Die Option Kugelkopfstück (P ) dient dazu, Momente und nichtzentrische Kräfte von der Piezokeramik zu entkoppeln. Für eine magnetische Ankopplung kann der Magnetadapter P auf das Kopfstück geklebt werden. Beachten Sie die Montagehinweise für Piezoaktoren (s. S. 1-67). Bestellinformation P Vorgespannter Piezoaktor, 15 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, 30 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, 45 μm Stellweg im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ff). 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 Überragende Lebensdauer dank PICMA Piezoaktoren Stellweg bis 45 μm Druckbelastbarkeit bis 50 N Zugbelastbarkeit bis 10 N Sub-ms Ansprechzeit Sub-nm Auflösung Option: Kugelkopfstück Die Piezotranslatoren der Serie P-820 sind hochauflösende Linearaktoren für statische und dynamische Anwendungen. Sie bieten eine Ansprechzeit im Sub-Millisekunden Bereich und Sub-Nanometer Auflösung. Aufbau Die Aktoren bestehen aus einem reibungsfrei vorgespannten, monolithischen Piezokeramikstapel, der in ein Edelstahlgehäuse integriert ist. Keramisch isolierte Piezoaktoren bieten überlegene Lebensdauer Eine höchstmögliche Zuverlässigkeit ist durch die Verwendung der prämierten PICMA Multilayer Piezoaktoren gesichert. Anwendungsbeispiele Statische u. dynamische Präzisionspositionierung Faserpositionierung Lasertuning Nanotechnologie 1-72 PICMA Aktoren sind als einzige vollkeramisch isoliert und somit vor Luftfeuchtigkeit und gegen Ausfälle durch erhöhten Leckstrom geschützt. Sie sind dadurch konventionellen Piezoaktoren in Zuverlässigkeit und Lebensdauer weit überlegen. Technische Daten Optionen P Kugelkopfstück Zubehör P Magnetadapter (s. S ) Verlängerungskabel, Adapterkabel und Stecker: Siehe Zubehör im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ff). Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Sie P-820 Abmessungen in mm. Länge L: Siehe Tabelle Modell P P P Einheit Stellweg bei 0 bis 100 V μm ±20 % *Auflösung 0,15 0,3 0,45 nm **Statische Großsignalsteifigkeit N/μm ±20 % Druck- / Zugbelastbarkeit 50 / / / 10 N Max. Drehmoment am Kopfstück 0,08 0,08 0,08 Nm Elektrische Kapazität 0,3 0,7 1,0 μf ±20 % Dynamischer Stromkoeffizient (DSK) 3,0 3,0 3,0 μa / (Hz μm) Resonanzfrequenz fo (unbelastet) khz ±20 % Betriebstemperatur -20 bis bis bis +80 C Spannungsanschluss VL VL VL Masse g ±5 % Material: Gehäuse, Endstücke N-S N-S N-S Länge L mm ±0,3 *Die Auflösung von Piezoaktoren ist nicht durch Haft- oder Gleitreibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker. (s. S ) **Dynamische Kleinsignalsteifigkeit ca. 30 % höher. Empfohlene Verstärker / Controller Einkanalig: E-610 Controller / Verstärker (s. S ) Modulares System E-500 (s. S ) mit Verstärkermodul E-503 (mehrkanalig) (s. S ) Mehrkanalig: E-663 Verstärker (s. S )

67 P-855 Miniatur Piezoaktor Hochauflösender Piezoantrieb für Mikrometerschrauben Bestellinformation P Piezoaktor für Mikrometerschrauben Technik finden Sie im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ff). Beachten Sie die Montagehinweise für Piezoaktoren auf S P Piezoaktor 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 20 μm Für Montage in Mikrometerschrauben Sub-ms Ansprechzeit Sub-nm Auflösung P-855 Piezotranslatoren sind hochauflösende Linearaktoren, die speziell für die Montage in Mikrometerschrauben entwickelt wurden. Sie können anstelle der M-219 Kopfstücke in folgende Mikrometerschrauben integriert werden: M-227 (s. S. 1-42) DC-Mikes, M-168 (S. 1-55) Stepper-Mikes, M-631, M-632 und M-633 (S. 1-56) Mikrometerschrauben. Die Aktoren bestehen aus einem monolithischen PICMA Piezokeramikstapel, der in ein Edelstahlgehäuse integriert ist. P-855 Aktoren bieten einen Stellweg von 20 μm und Sub-nm Auflösung mit Ansprechzeiten im Millisekunden- Bereich. Anwendungsbeispiele Lasertuning Statische u. dynamische Präzisionspositionierung Faserpositionierung Überlegene Lebensdauer durch keramisch isolierte Piezoaktoren Eine höchstmögliche Zuverlässigkeit ist durch die Verwendung der prämierten PICMA Multilayer Piezoaktoren gesichert. PICMA Aktoren sind als einzige vollkeramisch isoliert und somit vor Luftfeuchtigkeit und gegen Ausfälle durch erhöhten Leckstrom geschützt. Sie sind dadurch konventionellen Piezoaktoren in Zuverlässigkeit und Lebensdauer weit überlegen. Zubehör Verlängerungskabel, Adapterkabel und Stecker: Siehe Zubehör im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ). Hinweise Mikrometerschrauben siehe Kapitel Linearversteller (s. S ff). Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger P-855 Abmessungen in mm, Kabellänge 1 m Technische Daten Modell P Toleranz Stellweg bei -20 bis 120 V 20 μm ±20 % *Auflösung 0,2 nm **Statische Großsignalsteifigkeit 48 N/μm ±20 % Druck-/Zugbelastbarkeit 100 /5N Max. Betriebsspannungsbereich -20 bis 120 V Piezokeramiktyp PICMA Elektrische Kapazität 1,5 μf ±20 % Dynamischer Stromkoeffizient (DSK) 12,5 μa / (Hz μm) Resonanzfrequenz f 0 (unbelastet) 18 khz ±20 % Betriebstemperatur -40 bis +80 C Spannungsanschluss VL Masse 28 g ±5 % Empfohlene Verstärker E-610 (S ) E-500 System (S ) *Die Auflösung von Piezoaktoren ist nicht durch Haft- oder Gleitreibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-505 Verstärker **Dynamische Kleinsignalsteifigkeit ca. 50 % höher 1-73

68 P-840 P-841 Vorgespannte Piezoaktoren Mit Positionssensor-Option 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 P-840, P-841 Piezoaktoren, DIP-Schalter zum Größenvergleich Überragende Lebensdauer dank PICMA Piezokeramik-Stacks Stellweg bis 90 μm Kompaktes Gehäuse Druckbelastbarkeit bis 1000 N Zugbelastbarkeit bis 50 N Sub-ms Ansprechzeit Sub-nm Auflösung Option: Kugelkopfstück, Vakuumausführung Die Piezotranslatoren der Serie P-840 und P-841 sind hochauflösende Linearaktoren für statische und dynamische Anwendungen. Sie bieten eine Ansprechzeit im Sub-Millisekunden Bereich und Sub-Nanometer Auflösung. Anwendungsbeispiele Statische und dynamische Präzisionspositionierung Disk-Drive-Testsysteme Adaptronik Aktive Strukturen Aktive Schwingungskompensation Schaltanwendungen Lasertuning Patch-Clamp Nanotechnologie 1-74 Aufbau Die Aktoren bestehen aus einem reibungsfrei vorgespannten, monolithischen Piezokeramikstapel, der in ein Edelstahlgehäuse integriert ist. Durch die Vorspannung sind sie hervorragend für dynamische Anwendungen und auch Zugbelastungen geeignet. Keramisch isolierte Piezoaktoren bieten überlegene Lebensdauer Eine höchstmögliche Zuverlässigkeit ist durch die Verwendung der prämierten PICMA Multilayer Piezoaktoren gesichert. PICMA Aktoren sind als einzige vollkeramisch isoliert und somit vor Luftfeuchtigkeit und gegen Ausfälle durch erhöhten Leckstrom geschützt. Sie sind dadurch konventionellen Piezoaktoren in Zuverlässigkeit und Lebensdauer weit überlegen. Optimale UHV Kompatibilität - minimales Ausgasen Das monolithische Design ohne Polymerisolation und die hohe Curietemperatur von 320 C (Ausheizbarkeit bis 150 C) stellen optimale Voraussetzungen für den Einsatz im Hochvakuum dar. Montage Die Montage erfolgt am Fußstück, bei Zug- / Druckkräften bis 5 N kann auch am Gehäuse geklemmt werden. Die Option Kugelkopfstück (P ) dient dazu, Momente und nichtzentrische Kräfte von der Keramik zu entkoppeln. Für eine magnetische Ankopplung kann der Magnetadapter P in das Kopfstück eingeschraubt werden. Beachten Sie die Montagehinweise für Piezoaktoren (s. S. 1-67). Hohe Genauigkeit im geregelten Betrieb Das Grundmodell P-840 ist für Positionierungen im offenen Regelkreis vorgesehen. Die Version P-841 mit integrierten hochauflösenden DMS-Positionssensoren bietet hohe Genauigkeit im geschlossenen Regelkreis (weitere Hinweise s. S ). Bestellinformation P Vorgespannter Piezoaktor, 15 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, 30 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, 45 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, 60 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, 90 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, DMS-Sensor, 15 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, DMS-Sensor, 30 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, DMS-Sensor, 45 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, DMS-Sensor, 60 μm Stellweg P Vorgespannter Piezoaktor, DMS-Sensor, 90 μm Stellweg Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Sie im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S. 2-99). P-840, P-841 Abmessungen in mm. Länge L: Siehe Tabelle

69 Ansprechverhalten eines P bei Rechteckansteuerung mit 3 nm Amplitude. Reglereinstellung: 240 Hz Bandbreite, 2 ms Einschwingzeit Technische Daten Modell P P P P P Einheit P P P P P Stellweg (ungeregelt) bei 0 bis 100 V μm ±20 % Stellweg (geregelt) 15 / 30 / 45 / 60 / 90 / μm *Integrierter Positionssensor DMS / ohne DMS / ohne DMS / ohne DMS / ohne DMS / ohne **Auflösung geregelt / ungeregelt 0,3 / 0,15 0,6 / 0,3 0,9 / 0,45 1,2 / 0,6 1,8 / 0,9 nm ***Statische Großsignalsteifigkeit N/μm ±20 % Druckbelastbarkeit N Zugbelastbarkeit N Max. Drehmoment am Kopfstück 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 Nm Elektrische Kapazität 1,5 3,0 4,5 6,0 9,0 μf ±20 % Dynamischer Stromkoeffizient (DSK) 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 μa / (Hz μm) Resonanzfrequenz fo (unbelastet) ,5 6 khz ±20 % Betriebstemperatur -20 bis bis bis bis bis +80 C Spannungsanschluss LEMO LEMO LEMO LEMO LEMO Sensoranschluss LEMO LEMO LEMO LEMO LEMO Masse ohne Kabel g ±5 % Material: Gehäuse / Endstücke N-S N-S N-S N-S N-S Länge L mm ±0,3 *Ausführungen mit DMS ermöglichen eine geregelte Linearität bis zu 0,15 % und werden mit Abgleichprotokoll geliefert. **Die Auflösung von Piezoaktoren ist nicht durch Haft- oder Gleitreibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker (s.s ). ***Dynamische Kleinsignalsteifigkeit ca. 30 % höher. Empfohlene Verstärker / Controller Einkanalig: E-610 Controller / Verstärker (s. S ), E-625 Controller Tischgerät (s. S ), E-621 Controllermodul (s. S ) Einkanalig: Modulares Piezocontroller-System E-500 (s. S ) mit Verstärkermodul E-505 (hohe Leistung) (s. S ) und E-509 Regler (s. S ) (optional) Mehrkanalig: Modulares Piezocontroller-System E-500 (s. S ) mit Verstärkermodul E-503 (dreikanalig) (s. S ) oder E-505 (1 je Achse, hohe Leistung) (s. S ) und E-509 Regler (s. S ) (optional) 1-75

70 P-842 P-845 Vorgespannte Piezoaktoren Für hohe Lasten und Kräfte, optional mit Positionssensor Die Piezotranslatoren der Serie P-842, P-843, P-844 und P-845 sind hochauflösende Linearaktoren für den statischen und dynamischen Betrieb. Sie bieten eine Ansprechzeit im Sub- Millisekunden Bereich und Sub-Nanometer Auflösung. Anwendungsbeispiele Statische u. dynamische Präzisionspositionierung Optik Metrologie / Interferometrie 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 P-844 Piezoaktoren (Batterie zum Größenvergleich) Überragende Lebensdauer dank PICMA Piezokeramik Stellweg bis 90 μm Druckbelastbarkeit bis 3000 N Zugbelastbarkeit bis 700 N Sub-ms Ansprechzeit Sub-nm Auflösung Optionen: Vakuumausführung, wassergeschütztes Gehäuse Technische Daten / Bestellnummern Aufbau Die Aktoren bestehen aus einem reibungsfrei vorgespannten, monolithischen PICMA Piezokeramikstapel, der in ein Edelstahlgehäuse integriert ist. Durch die hohe Vorspannung sind sie hervorragend für dynamische Anwendungen (z. B. Präzisionsbearbeitung, aktive Dämpfung etc.) und auch Zugbelastungen geeignet. Hohe Genauigkeit im geregelten Betrieb P-842 und P-844 sind für Positionierungen im offenen Regelkreis oder mit externem Positionssensor vorgesehen. Die Versionen P-843 und P-845 mit integrierten hochauflösenden DMS-Positionssensoren bieten Aktive Strukturen / Adaptronik Präzisionsmechanik / Fertigung Aktive Schwingungskompensation Schaltanwendungen Lasertuning hohe Genauigkeit im geschlossenen Regelkreis (weitere Hinweise s. Kapitel Grundlagen der Nanostelltechnik (s. S ). Keramisch isolierte Piezoaktoren bieten überlegene Lebensdauer Eine höchstmögliche Zuverlässigkeit ist durch die Verwendung der prämierten PICMA Modell Stellweg Stellweg Integrierter Auflösung geregelt / Statische Druck- / Elektrische (ungeregelt) (geregelt) Positions- ungeregelt Großsignal- Zugbelast- Kapazität bei 0 bis 100 V [μm]* sensor** [nm]*** steifigkeit barkeit [N] [μf] ±20 % [μm] ±20 % [N/μm] ±20 % P / 0, / 300 1,5 P / 0, / 300 3,0 P / 0, / 300 4,5 P / 0, / 300 6,0 P / 0, / 300 9,0 P DMS 0,3 / 0, / 300 1,5 P DMS 0,6 / 0, / 300 3,0 P DMS 0,9 / 0, / 300 4,5 P DMS 1,2 / 0, / 300 6,0 P DMS 1,8 / 0, / 300 9,0 P / 0, / 700 6,0 P / 0, / ,0 P / 0, / ,0 P / 0, / ,0 P / 0, / ,0 P DMS 0,3 / 0, / 700 6,0 P DMS 0,6 / 0, / ,0 P DMS 0,9 / 0, / ,0 P DMS 1,2 / 0, / ,0 P DMS 1,8 / 0, / ,0 1-76

71 Multilayer Piezoaktoren gesichert. PICMA Aktoren sind als einzige vollkeramisch isoliert und somit vor Luftfeuchtigkeit und gegen Ausfälle durch erhöhten Leckstrom geschützt. Sie sind dadurch konventionellen Piezoaktoren in Zuverlässigkeit und Lebensdauer weit überlegen. Optimale UHV Kompatibilität minimales Ausgasen Das monolithische Design ohne Polymerisolation und die hohe Curietemperatur von 320 C (Ausheizbarkeit bis 150 C) stellen optimale Voraussetzungen für den Einsatz im Hochvakuum dar. Sie die Montagehinweise für Piezoaktoren (s. S. 1-67). Optionen P Hochvakuumoption, (s. S ) Zubehör P Flexibles Kopfstück für P-842 / P-843, (s. S ff) P Flexibles Kopfstück für P-844 / P-845, (s. S ff) Verlängerungskabel, Adapterkabel und Stecker: Siehe Zubehör im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ff). P-844, P-845 Abmessungen in mm. Länge L: Siehe Tabelle. Max. Drehmoment am Kopfstück: 1 Nm Index Montage Die Montage erfolgt am Fußstück, bei Zug- / Druckkräften bis 100 N kann auch am Gehäuse geklemmt werden. Die flexiblen Kopfstücke P / P können zum Schutz der Keramik vor Biegekräften aufgeschraubt werden (s. S ). Beachten Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Sie im Kapitel Piezoverstärker und Controller. Dynamischer Resonanz- Masse Länge L Strom- frequenz f 0 ohne [mm] Koeffizient (unbelastet) Kabel [μa/(hz μm)] [khz] ±20 % [g] ±5 % 12, , , ,5 8, , , , , ,5 8, , , , , , P-842, P-843 Abmessungen in mm. Länge L: Siehe Tabelle. Max. Drehmoment am Kopfstück: 0,35 Nm Spannungsanschluss: LEMO FFA Koaxialkabel, RG 178, Teflonisolation, 1 m. Sensoranschluss: LEMO FFA.0S.304 Stecker; 1 m Koaxialkabel m. PUR-Isolation. Temperaturbereich: -40 bis 80 C; Gehäuse / Endstücke: Unmagnetischer Stahl. *Ausführungen mit DMS ermöglichen eine geregelte Linearität von bis zu 0,15 % und werden mit Abgleichprotokoll geliefert. **Die Auflösung von Piezoaktoren ist nicht durch Haft- oder Gleitreibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker (s. S ). ***Dynamische Kleinsignalsteifigkeit ca. 30 % höher. Empfohlene Verstärker / Controller Einkanalig: E-610 Controller / Verstärker (s. S ), E-625 Controller Tischgerät (s. S ), E-621 Controllermodul (s. S ) Einkanalig: Modulares Piezocontroller-System E-500 (s. S ) mit Verstärkermodul E-505 (hohe Leistung) (s. S ) und E-509 Regler (s. S ) (optional) Mehrkanalig: Modulares Piezocontroller-System E-500 (s. S ) mit Verstärkermodul E-503 (dreikanalig) (s. S ) oder E-505 (1 je Achse, hohe Leistung) (s. S ) und E-509 Regler (s. S ) (optional) 1-77

72 P-212, P-216 PICA Power Piezoaktoren Vorgespannte Piezoaktoren (HVPZT) mit Sensoroption Bestellinformation 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 bis 180 μm Druckbelastbarkeit bis 4500 N Zugbelastbarkeit bis 500 N Sub-Millisekunden Ansprechzeit Sub-Nanometer Auflösung Optional: Vakuum, hoch- und tieftemperaturgeeignet Die Serie P-212 und P-216 bietet hochauflösende Linearaktoren (Translatoren) für statische und dynamische Anwendungen. Sie bieten eine Ansprechzeit im Sub-Millisekunden Bereich mit Sub-Nanometer Auflösung. Anwendungsbeispiele Optik Metrologie / Interferometrie Adaptronik Präzisionsmechanik / -Fertigung Adaptive Mechanik Aktive Schwingungsdämfung Schaltanwendungen Lasertuning Krafterzeugung / Materialtest Nanotechnologie 1-78 PICA TM Power Piezoaktoren, von links: P-212.1S und.8s, P-216.9S,.4S und.1s mit CD zum Größenvergleich Die Piezoaktoren bestehen aus einer reibungsfrei vorgespannten PICA Power Piezokeramik, die in ein Edelstahlgehäuse integriert ist. Durch die Vorspannung sind sie ideal geeignet sowohl für Zugbelastungen als auch für dynamische Anwendungen wie in der Präzisionsfertigung oder zur aktiven Schwingungsdämpfung. Höchste Zuverlässigkeit bei großen Auslenkungen PICA Power Piezoaktoren sind optimiert für hochdynamische Anwendungen sowie Arbeitsbedingungen, bei denen hohe Temperaturen auftreten. PICA Piezoaktoren wurden speziell für den Dauerbetrieb mit höchsten Anforderungen entwickelt. Durch jahrzehntelange Erfahrung in der Piezoentwicklung ist es PI gelungen, Leistungsfähigkeit, Belastbarkeit und Lebensdauer ideal miteinander zu kombinieren. Dauertests mit PICA Aktoren 2 Vorgespannter Piezoaktor, 1000 V, 2000 N 6 Vorgespannter Piezoaktor, 1000 V, 4500 N 0 ohne Sensor S mit DMS-Positionssensor P-21. T modifiziert für Tieftemperatur V modifiziert für Hochtemperatur/Vakuum 1 Stellweg 15 μm 2 Stellweg 30 μm Option: 4 Stellweg 60 μm P Stellweg 120 μm Dynamische 9 Stellweg 180 μm (nur P-216) Anwendungen (mit E-481): Erläuterungen zu den Modifikationen sowie weitere Optionen und Zubehör finden Sie auf Seite ff. Verlängerungskabel, Adapterkabel und Stecker: Siehe Zubehör im Kap. Piezoverstärker und Controller (S ff). Temperatursensor und Spülluftanschluss für PICA TM HVPZT haben gezeigt, dass auch nach mehreren Milliarden Zyklen keine Leistungseinbußen auftreten. Ausführungen für geregelten und ungeregelten Betrieb: Optimale Dynamik und Linearität Die Standardausführungen sind ideal geeignet für Positionieraufgaben im offenen Regelkreis. Die Auslenkung des Piezoaktors ist dann annähernd der angelegten Spannung proportional. Der ungeregelte Betrieb ist ideal für Anwendungen, bei denen schnelle Ansprechzeiten und sehr hohe Auflösungen bei maximaler Bandbreite erforderlich sind. Die Vorgabe oder die Rückmeldung der Position in absoluten Werten ist dann entweder nicht maßgeblich oder wird von externen Wegsensoren übernommen (s. S ) Für hohe Positioniergenauigkeit und Wiederholbarkeit im geschlossenen Regelkreis sind die Piezotranslatoren optional mit integriertem hochauflösendem DMS-Positionssensor erhältlich. Weitere Hinweise zum positionsgeregelten Betrieb finden Sie im Kapitel Tutorium: Grundlagen der Nanostelltechnik, (s. S ff). Montage Die Montage erfolgt am Fußstück, bei Zug- / Druckkräften unter 5 N kann auch am Gehäuse geklemmt werden. Die Option Kugelkopfstück dient dazu, Momente und nichtzentrische Kräfte vom Aktor zu entkoppeln. Beachten Sie die Montagehinweise für Piezoaktoren, (s. S. 1-67). Anwendungsoptimierte Verstärker, Treiber & Controller PI bietet eine breite Palette von Elektroniken für Piezoaktoren, angefangen von Treiberelektronik mit niedriger Leistung für statische Anwendungen bis zum Hochleistungsverstärker E-481 mit 2000 W für maximale Dynamik. Für den geregelten Betrieb bietet PI eine große Auswahl an analoger und digitaler Steuerungselektronik. Das modulare System E-500 kann von einem einfachen Verstärker zum Servocontroller erweitert werden und umfasst verschiedene PC- Schnittstellenmodule. Siehe Modellübersicht im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ff).

73 0.05 A A M 9 SW D 9.5 L M4 5 Option Sensor 4 11 A SW C M8 7 Piezo B 0.1 P-212 und P-216, Abmessungen in mmendstücke und Gehäuse aus Edelstahl. Sensoranschluss:LEMO FFA.0S.304; 1 m Koaxialkabel mit PUR- Isolation. Spannungsanschluss: LEMO FGG.0B.701.CJA.1173, Pur-Kabel 2-adrig, geschirmt Technische Daten Modell P P P P P P P P P Einh. Toleranz Betriebsspannungsbereich 0 bis bis bis bis bis bis bis bis bis 1000 V Bewegung und Positionieren Stellweg, geregelt* μm Auflösung, geregelt*/** 0,3 0,6 1,2 2,4 0,3 0,6 1,2 2,4 3,6 nm typ. Auflösung, ungeregelt** 0,15 0,3 0,6 1,2 0,15 0,3 0,6 1,2 1,8 nm typ. Linearität* 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 % typ. Mechanische Eigenschaften Stat. Großsignalsteifigkeit N/μm ±20% in Stellrichtung*** Resonanzfrequenz unbelastet , ,5 3 khz ±20% Druck-/ Zugbelastbarkeit 2000/ / / / / / / / /500 N Max. in Stellrichtung Max. Scherbelastung N Max. Drehmoment am Kopfstück 0,5 0,5 0,5 0, Nm Antriebseigenschaften Elektrische Kapazität nf ±20% Dynamischer Stromkoeffizient μa/(hz μm) ±20% Anschlüsse und Umgebung Masse (mit Kabel) g ±5% *Erfordert integrierten DMS-Sensor. Diese Ausführungen werden mit Abgleichprotokoll geliefert **Die Auflösung von Stapelaktoren ist nicht durch Haft- oder Gleitreibung begrenzt. ***Dynamische Kleinsignalsteifigkeit ca. 50% höher Piezokeramik: PICA TM Power Temperaturbereich: -40 bis +80 C Im Dauerbetrieb sollte die Betriebsspannung 750 V nicht überschreiten Weitere Informationen zu den Spezifikationen siehe Erläuterungen (S ff) 1-79

74 P-225, P-235 PICA Power Piezoaktoren Vorgespannte Hochlast-Piezoaktoren (HVPZT) mit Sensoroption Bestellinformation 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 Hochlast-Piezoaktoren P-235.1S,.4S und.9s, P-225.8S und.1s (von links) mit CD zum Größenvergleich) Extrem hohe Steifigkeit Druckbelastbarkeit bis N Zugbelastbarkeit bis 3500 N Stellweg bis 180 μm Optionen: Vakuum-, Hoch- und Tieftemperaturausführungen, wassergeschütztes Gehäuse P-225 und P-235 sind vorge s- pannte Höchstlast-Piezo akto ren für statische und dynami sche Anwendungen. Sie bieten eine Ansprechzeit im Sub-Milli - sekunden Bereich und Sub- Nanometer Auflösung. Anwendungsbeispiele Präzisionsmechanik / -Fertigung Adaptive Mechanik Aktive Schwingungs - dämpfung Adaptronik Statische und dynamische Präzisionspositionierung Krafterzeugung / Materialtest 1-80 Die Piezoaktoren bestehen aus einer reibungsfrei vorgespann - ten PICA Power Piezo kera - mik, die in ein Edelstahlge häuse integriert ist. Durch die hohe Belastbarkeit und die interne Vorspannung sind sie ideal für Anwendungen wie die Präzisionsfertigung und die aktive Schwingungsdämpfung geeignet. Höchste Zuverlässigkeit bei großen Auslenkungen PICA Power Piezoaktoren sind optimiert für hochdyna - mische Anwendungen sowie Arbeits bedingungen, bei denen hohe Temperaturen auftreten. 2 Vorgespannter Hochlast-Piezoaktor, 1000 V, N 3 Vorgespannter Hochlast-Piezoaktor, 1000 V, N 0 ohne Sensor S mit DMS-Positionssensor T modifiziert für Tieftemperatur P-2 5. V modifiziert für Hochtemperatur/Vakuum 1 Stellweg 15 μm 2 Stellweg 30 μm Option: 4 Stellweg 60 μm P Stellweg 120 μm Dynamische Anwen - dungen (mit E-481): 9 Stellweg 180 μm (nur P-235) Temperatursensor und Spül luft anschluss für PICA TM HVPZT Erläuterungen zu den Modifikationen sowie weitere Optionen und Zubehör finden Sie auf Seite ff. Verlängerungskabel, Adapterkabel und Stecker: Siehe Zubehör im Kap. Piezoverstärker und Controller (S ff). PICA Piezoaktoren wurden speziell für den Dauerbetrieb mit höchsten Anforderungen entwickelt. Durch jahrzehntelange Erfahrung in der Piezo - entwicklung ist es PI gelungen, Leistungsfähigkeit, Belastbar - keit und Lebensdauer ideal miteinander zu kombinieren. Dauertests mit PICA Aktoren haben gezeigt, dass auch nach mehreren Milliarden Zyklen keine Leistungseinbußen auf - treten. Ausführungen für geregelten und ungeregelten Betrieb: Opti male Dynamik und Linearität Die Standardausführungen sind ideal geeignet für Posi - tionier aufgaben im offenen Regelkreis. Die Auslenkung des Piezoaktors ist dann annähernd der angelegten Spannung proportional. Der ungeregelte Betrieb ist ideal für Anwendungen, bei denen schnelle An sprechzeiten und sehr hohe Auflösungen bei maximaler Bandbreite erfor derlich sind. Die Vorgabe oder die Rück meldung der Position in ab soluten Werten ist dann ent - weder nicht maßgeblich oder wird von externen Weg sen - soren übernommen. Für hohe Positioniergenauig - keit und Wiederholbarkeit im P Wassergeschütztes Gehäuse geschlossenen Regelkreis sind die Piezotranslatoren optional mit integriertem hochauflösendem DMS-Positionssensor er - hältlich. Weitere Hinweise zum positionsgeregelten Be trieb fin - den Sie im Kapitel Tu to rium: Grundlagen der Nanostell - technik (s. S ff). Anwendungsoptimierte Ver - stärker, Treiber & Controller PI bietet eine breite Palette von Elektroniken für Piezoaktoren, angefangen von Treiber elek tro - nik mit niedriger Leistung für statische Anwendungen bis zum Hochleistungsverstärker E-481 mit 2000 W für maximale Dynamik. Für den geregelten Betrieb bie - tet PI eine große Auswahl an analoger und digitaler Steue - rungs elektronik. Das modulare System E-500 kann von einem einfachen Verstärker zum Ser - vo controller erweitert werden und umfasst verschiedene PC- Schnittstellenmodule. Siehe Modellübersicht zur Piezo elektronik (s. S ff). Beachten Sie die Montage - hin weise für Piezoaktoren (s. S. 1-67).

75 P-225 und P-235, Abmessungen in mm. Endstücke und Gehäuse aus Edelstahl. Sensoranschluss: LEMO FFA.0S.304; 1m Koaxialkabel mit PUR-Isolation. Spannungsanschluss: LEMO FGG.0B.701.CJA.1173, Pur-Kabel 2-adrig, geschirmt Technische Daten Modell P P P P P P P P P Einh. Toleranz Betriebsspannungsbereich 0 bis bis bis bis bis bis bis bis bis 1000 V Bewegung und Positionieren Stellweg, geregelt* μm Auflösung geregelt*/** 0,3 0,6 1,2 2,4 0,3 0,6 1,2 2,4 3,6 nm typ. Auflösung ungeregelt** 0,15 0,3 0,6 1,2 0,15 0,3 0,6 1,2 1,8 nm typ. Linearität* 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 % typ. Mechanische Eigenschaften Stat. Großsignalsteifigkeit N/μm ±20 % in Stellrichtung*** Resonanzfrequenz unbelastet ,9 2,8 khz ±20 % Druck-/ Zugbelastbarkeit / / / / / / / / / N Max. in Stellrichtung Max. Scherbelastung N Max. Drehmoment 1,5 1,5 1,5 1, Nm am Kopfstück Antriebseigenschaften Elektrische Kapazität nf ±20 % Dynamischer Stromkoeffizient μa/(hz μm) ±20 % Anschlüsse und Umgebung Masse (mit Kabel) g ±5 % *Erfordert integrierten DMS-Sensor. Diese Ausführungen werden mit Abgleichprotokoll geliefert **Interferometrisch vermessen. Die Auflösung von Stapelaktoren ist nicht durch Haft- oder Gleitreibung begrenzt. ***Dynamische Kleinsignalsteifigkeit ca. 50 % höher Piezokeramik: PICA TM Power Temperaturbereich: -40 bis +80 C Im Dauerbetrieb sollte die Betriebsspannung 750 V nicht überschreiten. Weitere Informationen zu den Spezifikationen siehe Erläuterungen (S ff). 1-81

76 P-882 P-888 PICMA Multilayer-Piezoaktoren Keramisch isolierte Hochleistungsaktoren 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 Überlegene Lebensdauer auch unter extremen Bedingungen Sehr großer Betriebstemperaturbereich Unempfindlich gegen Luftfeuchtigkeit Hervorragende Temperaturstabilität Hohe Steifigkeit Spitzenströme bis 20 A UHV-Kompatibel bis 10-9 hpa Sub-ms Ansprechzeit / Sub-nm Auflösung Ideal für den dynamischen Betrieb PICMA (PI Ceramic Mono - lithic Multilayer Actuator) Piezoaktoren sind die weltweit ersten Multilayeraktoren mit Anwendungsbeispiele Präzisionsmechanik / -Fertigung Schnelle Schalter Aktive und adaptive Optik Aktive Schwingungsdämpfung Pneumatische und Hydraulische Ventile Metrologie / Interferometrie Life-Science, Biotechnologie Nanotechnologie 1-82 PICMA Piezoaktoren sind mit Querschnitten von 2 x 3, 3 x 3, 5 x 5, 7 x 7 und 10 x 10 mm 2 verfügbar vollkeramischer Isolation. Sie zeichnen sich durch extrem hohe Zuverlässigkeit und Lei - stungsfähigkeit selbst unter harten industriellen Einsatz - bedingungen aus. Dieser technologische Durchbruch beruht auf jahrzehntelanger Erfahrung und Entwicklungsarbeit auf dem Gebiet der Piezotechnik. Neuer Fertigungsprozess, optimierte Piezokeramik PICMA Aktoren basieren auf einer speziellen PZT-Keramik und Fertigungstechnik, die Eigen schaften wie Steifigkeit, Kapazität, Auslenkung, Tem - pera tur stabilität und Lebens - dauer ideal kombiniert. Da - durch erreichen die Aktoren Positions auf lös ungen im Sub- Nanometer bereich und Reak - tions zeiten im Mikrosekunden - bereich! Höhere Lebensdauer durch keramische Isolation Durch die vollkeramische Iso - lation sind die PICMA Aktoren hervorragend gegen Umwelt - einflüsse geschützt und erreichen eine weit höhere Lebens - dauer als konventionelle Piezo - aktoren. Durch die hohe Reso - nanz frequenz sind die Aktoren ideal für den hochdynamischen Betrieb mit kleinen Lasten geeignet; je nach Be - lastung wird eine externe Vorspannung für dynamische Anwendungen empfohlen. Die hohe Curietemperatur von 320 C ermöglicht einen nutzbaren Temperaturbereich von bis zu 150 C, weit jenseits der 80 C Grenze, die für konventionelle Multilayeraktoren gilt. PICMA Piezoaktoren arbeiten bei reduziertem Stellweg bis in den kryogenen Temperatur - bereich. Optimale UHV Kompatibilität minimales Ausgasen Das monolithische Design ohne Polymerisolation und die ho he Curietemperatur von 320 C (Ausheizbarkeit bis 150 C) stellen optimale Voraus - setzungen für den Ein satz im Hochvakuum dar. PICMA Aktor mit 100 mm Teflonlitzen und sphärischem Kopfstück zur Entkopplung von lateralen Kräften Ideal für den positionsgeregelten Betrieb Die keramische Oberfläche der Aktoren ist hervorragend für das Aufbringen von Sensoren (DMS, LWL, etc.) geeignet. Durch den Wegfall der Pol y - merisolation können die Sen - soren in besseren Kontakt zum Aktor gebracht werden und ermöglichen dadurch höhere Stabilität, Linearität und Mess - genauigkeit. Hinweis Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Sie im Kapitel Piezover- stärker und Controller (s. S ff). Siehe auch Seite 1-65 ff zur PICMA -Lebensdauer. PICMA Aktoren Abmessungen in mm

77 PICMA Piezoaktoren (untere Kurve) im Vergleich mit konventionellen Multilayer-Piezoaktoren (Polymerisolation). PICMA Aktoren reagieren nicht auf die hohe Luftfeuchtigkeit im Test. Bei konventionellen Aktoren steigt der Leckstrom schon nach wenigen Stunden an, ein Hinweis auf eine Reduktion der Isolationsstärke und der zu erwartenden Lebensdauer. Die Auslenkung von PICMA Piezokeramiken zeigt eine geringe Temperaturabhängigkeit. Dadurch und wegen der hohen Curie- Temperatur eignen sie sich ideal für dynamische Anwendungen Testbedingungen: U = 100 VDC, T = 25 C, RH = 70 % Technische Daten / Bestellnummern Bestell- Abmessungen Nominalstell- Max. Stellweg Blockierkraft Steifigkeit Elektrische Resonanznummer* A x B x L weg [μm] ±20 % [μm] ±20 % [N] (0 120 V) [N/μm] Kapazität [μf] frequenz [mm] (0 100 V) (0 120 V) ±20 % [khz] ±20 % P x 3 x 9 6,5 ±20 % 8 ±20 % , P x 3 x 13,5 11 ±20 % 13 ±20 % ,22 90 P x 3 x ±10 % 18 ±10 % ,31 70 P x 3 x 9 6,5 ±20 % 8 ±20 % , P x 3 x 13,5 11 ±20 % 13 ±20 % ,35 90 P x 3 x ±10 % 18 ±10 % ,48 70 P x 5 x 9 6,5 ±20 % 8 ±20 % ,6 135 P x 5 x 13,5 11 ±20 % 13 ±20 % ,1 90 P x 5 x ±10 % 18 ±10 % ,5 70 P x 5 x ±10 % 38 ±10 % ,1 40 P x 7 x 13,5 11 ±20 % 13 ±20 % ,2 90 P x 7 x ±10 % 18 ±10 % ,1 70 P x 7 x ±10 % 38 ±10 % ,4 40 P x 10 x 13,5 11 ±20 % 13 ±20 % ,3 90 P x 10 x ±10 % 18 ±10 % ,0 70 P x 10 x ±10 % 38 ±10 % ,0 40 Piezokeramik Typ 252 *Optional mit 100 mm Anschlussdrähten erhältlich; dazu die letzte Ziffer der Bestellnummer in 1 ändern (z. B. P ). Empfohlene Vorspannung für den dynamischen Betrieb: 15 MPa Maximale Vorspannung für konstante Kraftausübung: 30 MPa Resonanzfrequenz gemessen bei 1 Vpp, unbelastet, beidseitig frei. Bei einseitiger Einspannung halbiert sich der Wert Kapazität gemessen bei 1 V pp, 1 khz Betriebsspannungsbereich: -20 bis +120 V Betriebstemperaturbereich: -40 bis +150 C Standardendstücke: Keramik Standardanschlüsse: Lötbare Kontakte Mögliche Modifikationen: Applikation von DMS-Sensoren, spezielle Endstücke etc. Sonderausführungen und andere Spezifikationen auf Anfrage. 1-83

78 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 P-007 P-056 PICA Stack Piezoaktoren für hochdynamische Anwendungen PICA Stack Piezoaktoren werden in einer großen Auswahl von Durchmessern und Bau - längen gefertigt und sind für fast jede Aktorikanwendung einsetzbar Verschiedene Standard- und Sonderausführungen von PICA-Stack Piezoaktoren Hohe Belastbarkeit bis 100 kn Hohe Krafterzeugung bis 80 kn Große Querschnitte bis 56 mm Durchmesser Verschiedene Geometrien Sehr zuverlässig: >10 9 Zyklen Sub-ms Ansprechzeit, Sub-nm Auflösung Vakuumkompatible und unmagnetische Versionen Anwendungsbeispiele Nanopositionierung Hochlast- Präzisionspositionierung Präzisionsmechanik / - Fertigung Halbleiterfertigung / Testsysteme Lasertuning Schaltanwendungen Aktive Strukturen (Adaptronik) Höchste Zuverlässigkeit bei großen Auslenkungen PICA Piezoaktoren wurden speziell für den Dauerbetrieb mit höchsten Anforderungen entwickelt. Durch jahrzehntelange Erfahrung in der Piezo - entwicklung ist es PI gelungen, Leistungsfähigkeit, Belast bar - keit und Lebensdauer ideal miteinander zu kombinieren. Dauer tests mit PICA Aktoren haben gezeigt, dass auch nach mehreren Milliarden Zyklen keine Leistungseinbußen auftre ten. Die Kombination aus re lativ hoher Auslenkung und ge rin ger elektrischer Kapazität er möglicht hervorragende dy - na mi sche Eigenschaften bei minimiertem elektrischen Lei - stungs bedarf. Flexibilität / kurze Lieferzeiten Alle Fertigungsprozesse bei PI sind auf Flexibilität und kurze Lieferzeiten ausgerichtet. Weil die piezoelektrischen Mater - ialien im Hause entwickelt werden, können auch Sonder - ausführungen zu einem sehr attraktiven Preis und hervorragender Qualität angeboten werden. Folgende Modi fika - tionen sind möglich: Materialien Spannungsbereich / Auslenkung, Lagendicke Abmessungen: rund, rechteckig, dreieckig, Apertur Belastbarkeit / Krafterzeugung Endstücke (flach, sphärisch, Metall, Keramik, Glas, Saphir etc.) verringerte Längentoleranzen integrierte piezoelektrische Sensorscheiben erweiterter Temperaturbereich vakuumkompatible und unmagnetische Versionen Sowohl Standard- als auch Son deraktoren der PICA Bau - reihen werden mit einem eigenen Testprotokoll ausgeliefert. Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digita ler und analoger Technik finden Sie im Kapitel Piezover stärker und Controller (s. S ff). Die Standardversionen sind mit schwarzem Schrumpfschlauch versehen, hier P Sonderversion eines PICA-Stack Piezoaktors mit 350 μm Hub PICA-Stack Abmessungen in mm, s. a. Technische Daten PICA Stack Piezoaktoren sind mit Endstücken aus Metall versehen. Beachten Sie die Mon - tage hinweise für Piezoaktoren (s. S. 1-67). Vorgespannte Ausführungen mit Stahlgehäuse, (s. S. 1-78, 1-80).

79 PICA-Stack Sonderausführungen mit rechteckigem Querschnitt Sonderausführung eines PICA-Stack Piezoaktors, jede Lage separat verdrahtet. DIP-Schalter zum Größenvergleich Technische Daten / Bestellnummern Bestellnummer Stellweg Durchmesser Länge L Blockier- Steifigkeit Kapazität Resonanz- [μm] -10/+20% D [mm] [mm] ±0,5 kraft [N] [N/μm] [nf] ±20% frequenz [khz] P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P Piezokeramik Typ PIC 151 Em pfoh lene Vorspannung für den dynamischen Betrieb: 15 MPa Maximale Vorspannung für konstante Kraftausübung: 30 MPa Resonanzfrequenz gemessen bei 1 V pp, unbelastet, beidseitig frei. Bei einseitiger Einspannung halbiert sich der Wert Kapa zi tät gemessen bei 1 V pp, 1 khz Blockierkraft gemessen bei 1000 V Betriebsspannungsbereich: 0 bis 1000 V Betriebstemperaturbereich: -20 bis +85 C Standardendstücke: Stahlscheiben, je nach Modell 0,5 bis 2 mm dick Standardanschlüsse: zwei 100 mm lange Teflonlitzen Mögliche Modifikationen: integrierte Piezo-Kraftsensoren oder DMS-Sensoren, Vakuum und unmagnetische Ausführungen etc. Sonderausführungen und andere Spezifikationen auf Anfrage. 1-87

80 P-010.xxP P-056.xxP PICA Power Linearaktoren Piezoaktoren in klassischer Stapelbauweise für hochdynamische Anwendungen 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 Betriebstemperatur bis zu 150 C Hohe Belastbarkeit bis 80 kn Hohe Krafterzeugung bis 70 kn Große Querschnitte bis 56 mm Sehr zuverlässig: >10 9 Zyklen Sub-ms Ansprechzeit, Sub-nm Auflösung UHV Versionen bis 10-9 hpa Unmagnetische Ausführungen Integrierter Temperatursensor PT 1000 PICA Power Piezoaktoren sind besonders gut für hochdynamische industrielle Anwen - dungen geeignet und werden in einer großen Auswahl von Anwendungsbeispiele Nanopositionierung Aktive Schwingungsdämpfung Hochlast- Präzisionspositionierung Präzisionsmechanik / -Fertigung Halbleiterfertigung / Testsysteme Lasertuning Schaltanwendungen Aktive Strukturen (Adaptronik) Nanotechnologie 1-88 Verschiedene PICA TM Power Piezoaktoren mit CD zum Größen - vergleich Durchmessern und Baulängen gefertigt. Im Gegensatz zu den PICA Stack und PICA Thru Piezoaktoren (s. S und 1-90) basieren sie auf einem anderen Keramik material, das höhere Tem pera turen zulässt. Höchste Zuverlässigkeit bei großen Auslenkungen PICA Power Piezoaktoren sind optimiert für hochdynamische Anwendungen sowie Ar - beitsbedingungen, bei denen hohe Temperaturen auftreten. PICA Piezoaktoren wurden speziell für den Dauerbetrieb mit höchsten Anforderungen entwickelt. Durch jahrzehntelange Erfahrung in der Piezo - entwicklung ist es PI gelungen, Leistungsfähigkeit, Belast bar - keit und Lebensdauer ideal miteinander zu kombinieren. Dauertests mit PICA Aktoren haben gezeigt, dass auch nach mehreren Milliarden Zyklen keine Leistungseinbußen auftreten. Flexibilität / kurze Lieferzeiten Alle Fertigungsprozesse bei PI sind auf Flexibilität und kurze Lieferzeiten ausgerichtet. Weil die piezoelektrischen Materi - alien im Hause entwickelt werden, können auch Sonder aus - führungen zu einem sehr at trak tiven Preis und hervorragender Qualität angeboten werden. Folgende Modifi ka - tionen sind möglich: Materialien Spannungsbereich / Auslenkung, Lagendicke Abmessungen: rund, rechteckig, dreieckig, Apertur Belastbarkeit / Krafterzeugung Endstücke (flach, sphärisch, Metall, Keramik, Glas, Saphir etc.) verringerte Längentoleranzen integrierte piezoelektrische Sensorscheiben erweiterter Temperaturbereich vakuumkompatible und unmagnetische Versionen Sowohl Standard- als auch Sonderaktoren der PICA Baureihen werden mit einem eigenen Testprotokoll ausgeliefert. Verstärker und Controller PI bietet eine große Auswahl an Verstärkern und Controllern für Piezoaktoren an, von Ein - kanalmodulen über Digital - controller bis hin zum Hoch - leistungsverstärker E-481 mit 2000 W dynamischer Leistung. PI entwickelt auch kundenspezifische Piezoelektroniken (s. S ff). PICA TM Power Piezoaktoren sind mit Durchmessern bis 56 mm erhältlich

81 Sonderversion eines PICA TM Power Piezoaktors mit Edelstahlgehäuse, integrierter Vorspannung und Kühlluftanschluss Index Technische Daten / Bestellnummern PICA TM Power Abmessungen in mm, s. a. Technische Daten Bestellnummer Stellweg Durchmesser Länge L Blockier- Steifigkeit Kapazität Resonanz- [μm] -10/+20% D [mm] [mm] ±0,5 kraft [N] [N/μm] [nf] ±20% frequenz [khz] P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P Piezokeramik Typ PIC 255 Empfohlene Vorspannung für den dynamischen Betrieb: 15 MPa Maximale Vorspannung für konstante Kraftausübung: 30 MPa Resonanzfrequenz gemessen bei 1 V pp, unbelastet. Bei einseitiger Einspannung halbiert sich der Wert Kapazität gemessen bei 1 V pp, 1 khz Blockierkraft gemessen bei 1000 V Betriebsspannungsbereich: 0 bis 1000 V Betriebstemperaturbereich: -20 bis +150 C Standardendstücke: Stahlscheiben, je nach Modell 0,5 bis 2 mm dick Standardanschlüsse: zwei 100 mm lange Teflonlitzen Mögliche Modifikationen: integrierte Piezo-Kraftsensoren oder DMS-Sensoren, Vakuumund unmagnetische Ausführungen etc. Sonderausführungen und andere Spezifikationen auf Anfrage. 1-89

82 P-010.xxH P-025.xxH PICA Thru Ringaktoren Hochbelastbare Stapel-Piezoaktoren mit Apertur 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 PICA Thru Ringpiezoaktoren basieren auf den PICA Stack Stapeltranslatoren und kombinieren die hohe Belastbarkeit der Stapelbauweise mit dem freien Durchgang von Piezo - rohren. Neben einer großen Anzahl von Standardaus füh - rungen können auch kundenspezifische Sonderversionen geliefert werden. Ringaktoren sind besonders gut geeignet für die hochdynamische oder statische Feins t - positionierung optischer Kom - Anwendungsbeispiele Optik Bildstabilisierung Lasertuning Laserbehandlung Präzisionsmechanik / -Fertigung Konfokale Mikroskopie Nanopositionierung 1-90 PICA TM Thru Piezoaktoren mit Apertur Freier Durchgang für Durchlicht-Anwendungen Sehr zuverlässig: >10 9 Zyklen Große Querschnitte bis 56 mm Verschiedene Geometrien Sub-ms Ansprechzeit, Sub-nm Auflösung Vakuumkompatible und unmagnetische Versionen po nenten und für Präzisions - mechanik-anwendungen. Die axiale Bohrung erleichtert An - wendungen im Strahlengang und reduziert außerdem den elektrischen Leistungsbedarf durch die geringere elektrische Kapazität. Höchste Zuverlässigkeit bei großen Auslenkungen PICA Piezoaktoren wurden speziell für den Dauerbetrieb mit höchsten Anforderungen entwickelt. Durch jahrzehntelange Erfahrung in der Piezo - entwicklung ist es PI gelungen, Leistungsfähigkeit, Belast bar - keit und Lebensdauer ideal miteinander zu kombinieren. Dauertests mit PICA Aktoren haben gezeigt, dass auch nach mehreren Milliarden Zyklen keine Leistungseinbußen auftreten. Die Kombination aus relativ hoher Auslenkung und geringer elektrischer Kapazität ermöglicht hervorragende dy - na mische Eigenschaften bei mini miertem elektrischen Lei s - tungsbedarf. Flexibilität / kurze Lieferzeiten Alle Fertigungsprozesse bei PI sind auf Flexibilität und kurze Lieferzeiten ausgerichtet. Weil die piezoelektrischen Mater ia - lien im Hause entwickelt werden, können auch Sonder - ausführungen zu einem sehr attraktiven Preis und hervor - ragender Qualität angeboten werden. Folgende Modifi ka - tionen sind möglich: Materialien Spannungsbereich / Auslenkung, Lagendicke Abmessungen: rund, rechteckig, dreieckig, Apertur Belastbarkeit / Krafterzeugung Endstücke (flach, sphärisch, Metall, Keramik, Glas, Saphir etc.) verringerte Längentoleranzen integrierte piezoelektrische Sensorscheiben erweiterter Temperaturbereich vakuumkompatible und unmagnetische Versionen Sowohl Standard- als auch Sonderaktoren der PICA Baureihen werden mit einem eigenen Testprotokoll ausgeliefert. Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Sie im Kapitel Piezover- stärker und Controller (s. S ff). PICA TM Thru Abmessungen in mm, s. a. Technische Daten PICA TM Thru Sonderausführungen

83 Der Standardaktor wird mit schwarzem Schrumpfschlauch ausgeliefert (hier P H) Sonderversion eines PICA TM Thru Piezoaktors mit 56 mm Außendurchmesser, 8 mm Innendurchmesser und 250 μm Auslenkung. Kugelschreiber zum Größenvergleich Technische Daten / Bestellnummern Bestell- Stellweg Durchmesser Durchmesser Länge L Blockier- Steifigkeit Kapazität Resonanznummern [μm] -10/+20 % OD [mm] ID [mm] [mm] ±0,5 kraft [N] [N/μm] [nf] ±20 % frequenz [khz] P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H P H Piezokeramik Typ PIC 151 Em pfohlene Vorspannung für den dynamischen Betrieb: 15 MPa Maximale Vorspannung für konstante Kraftausübung: 30 MPa Resonanzfrequenz gemessen bei 1 V pp, unbelastet, beidseitig frei. Bei einseitiger Einspannung halbiert sich der Wert. Kapazität gemessen bei 1 V pp, 1 khz Blockierkraft gemessen bei 1000 V Betriebsspannungsbereich: 0 bis 1000 V Betriebstemperaturbereich: -20 bis +85 C Standardendstücke: Keramik, je nach Modell 0,5 bis 2 mm dick Standardanschlüsse: Zwei 100 mm lange Teflonlitzen Mögliche Modifikationen: Integrierte Piezo-Kraftsensoren oder DMS-Sensoren; unmagnetisch; Vakuumausführung etc. Sonderausführungen und andere Spezifikationen auf Anfrage. 1-91

84 PL022 PL033 PL055 PICMA Chip Aktoren Miniatur Piezoaktoren in Multilayer-Bauweise 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 Kleinste Abmessungen hohe Leistungsfähigkeit PICMA Chip Piezoaktoren sind mit einer Größe ab 2 x 2 x 2 mm die kleinsten Multilayer-Piezo - aktoren auf dem Markt. Sie ermöglichen Subnanometer- Auflösungen mit Reaktions - zeiten im Mikrosekundenbe reich und sind deshalb ideal für hochdynamische Anwen - dungen geeignet. Anwendungsbeispiele Statische und dynamische Präzisionspositionierung Lasertuning Mikrodosierung Metrologie / Interferometrie Life-Science, Biotechnologie Photonik 1-92 PICMA Chip Miniatur Piezoaktoren sind die kleinsten keramisch isolierten Multilayer-Piezoaktoren auf dem Markt, Büroklammer zum Größenvergleich Überlegene Lebensdauer auch unter extremen Bedingungen Ultrakompakt: ab 2 x 2 x 2 mm Ideal für den dynamischen Betrieb Sub-ms Ansprechzeit Sub-nm Auflösung Vakuumkompatibel bis 10 9 hpa Unempfindlich gegen Luftfeuchtigkeit Neuer Fertigungsprozess, optimierte Piezokeramik PICMA Aktoren basieren auf einer speziellen PZT-Keramik und Fertigungstechnik, die Ei - gen schaften wie Steifigkeit, Kapazität, Auslenkung, Tem pe - ra tur stabilität und Lebens dauer ideal kombiniert. Da durch er - reichen die Aktoren Positions - auflös u ngen im Sub-Nano - meter be reich und Reak tions - zeiten im Mikro sekun den - bereich! Höhere Lebensdauer durch keramische Isolation Durch die vollkeramische Iso - lation sind die PICMA Aktoren hervorragend gegen Umwelt - einflüsse geschützt und erreichen eine weit höhere Lebens - dauer als konventionelle Piezo - aktoren. Durch die hohe Reso - nanz frequenz sind die Aktoren ideal für den hochdynamischen Betrieb mit kleinen Lasten geeignet; je nach Be lastung wird eine externe Vor spannung für dynamische An wendungen empfohlen. Die hohe Curie - temperatur von 320 C ermöglicht einen nutzbaren Tem per a - turbereich von bis zu 150 C, weit jenseits der 80 C Grenze, die für konventionelle Multi - layeraktoren gilt. PICMA Piezoaktoren arbeiten bei reduziertem Stellweg bis in den kryogenen Temperatur bereich. Optimale UHV Kompatibilität minimales Ausgasen Das monolithische Design ohne Polymerisolation und die hohe Curietemperatur von 320 C (Ausheizbarkeit bis 150 C) stellen optimale Vor - aus setzungen für den Einsatz im Hochvakuum dar. Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digita ler und analoger Technik finden Sie im Kapitel Piezoverstärker und Controller (s. S ff). Technische Daten / Bestellnummern PICMA Chip Miniatur Piezoaktor Abmessungen in mm. Siehe Tabelle für A, B, TH. Laterale Toleranzen für PL055 0,15 mm Bestell- Abmessungen Auslenkung Blockier- Elektrische Resonanznummer* A x B x TH [μm] ±20 % kraft [N] Kapazität frequenz [mm] (0 100 V) [nf] ±20 % [khz] PL x 2 x 2 2,2 > >300 PL x 3 x 2 2,2 > >300 PL x 5 x 2 2,2 > >300 *Optional mit Teflonlitze erhältlich; dazu die letzte Ziffer der Bestellnummer in 1 ändern (z. B. PL022.31) Resonanzfrequenz gemessen bei 1 V pp, unbelastet, beidseitig frei. Bei einseitiger Einspannung halbiert sich der Wert Kapazität gemessen bei 1 V pp, 1 khz Betriebsspannungsbereich: -20 bis +100 V Betriebstemperaturbereich: 150 C Standardanschlüsse: Lötbare Kontakte Sonderausführungen und andere Spezifikationen auf Anfrage. Empfohlene Vorspannung für den dynamischen Betrieb: 15 MPa Maximale Vorspannung für konstante Kraftausübung: 30 MPa

85 Piezoelektrische Aktoren und Komponenten von PI Ceramic Führend in der Piezotechnologie PI Ceramic (PIC), ein Tochter - unter nehmen von PI, ist eines der weltweit führenden Un - ter nehmen auf dem Gebiet aktorischer und sensorischer Piezo produkte. Die preisgekrönte PICMA Technologie für Piezoaktoren ist ein Ergebnis der For - schung und Entwicklung bei PI Ceramic, und die neuartigen Antriebsprinzipien wie PILine Piezo-Ultraschall mo - toren oder NEXLINE Hoch - last-schreitantriebe gründen auf piezoelektrischen Aktoren von PIC. Das Angebot von PI Ceramic umfasst ein breites Spektrum von Standardkomponenten für Piezaktoren, unter an derem auch alle Piezoke ra - miken, die in den Positionier - systemen von PI verwendet werden. Außerdem entwickelt und fertigt PIC kundenspezifische piezokeramische Komponenten und Bauele - mente in mittleren Serien - größen. Piezokeramische Materialien & Komponenten Vielfältige Materialien: Bleizirkonat-Bleititanat (PZT); Bariumtitanat Vielfältige Formen: Scheiben (Stäbe, Blöcke, kundenspezifisch) Ringe, Rohre Scherelemente (Platten, Ringe) Spezielle Elektroden (Mate- rial, Form) Flächenwandler, Piezokom - posite Piezokeramische Ringe, Platten, Rohre Mehr Informationen zu piezokeramischen Materialien und Bauelementen finden Sie in den Katalogen von PI Ceramic und im Internet ( Linearantriebe & Aktoren PiezoWalk Antriebe / Aktoren PILine Ultraschallmotoren DC Servo- & Schrittmotoraktoren Piezoaktoren / Piezokomponenten Geführte / Vorgespannte Aktoren Ungehauste Stapelaktoren Patch / Bieger / Rohre / Scherer Nanostelltechnik / Piezoelektronik Nanomesstechnik Mikrostelltechnik Index 1-93

86 P-111 P-151 PICA Shear Scheraktoren Kompakte Mehrachssysteme basierend auf dem Piezo-Schereffekt 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 Kompakte Mehrachsen-Aktoren X-, XY-, XZ- und XYZ-Versionen Hohe Resonanzfrequenzen Sehr zuverlässig: >10 9 Zyklen Pikometer-Auflösung / Sub-ms Ansprechzeit UHV Versionen bis 10-9 hpa Optionen: Unmagnetische Versionen, Apertur PICA Shear Scherpiezo ak - toren sind extrem kompakt und erlauben Sub-Nanometer Auf - lösung, schnellste An sprechzeiten und hohe Stellkräfte. Ausführungen mit ein, zwei und drei Achsen für Stellwege bis zu 10 μm sind erhältlich. Sie eignen sich u. a. auch für Scananwendungen, z. B. in der Rastermikroskopie, oder als motorische Antriebe. Anwendungsbeispiele Nanopositionierung Präzisionsmechanik / -Fertigung Aktive Schwingungsdämpfung Halbleiterfertigung / Testsysteme Lasertuning Rastermikroskopie Schaltanwendungen Scanning-Anwendungen Mikroschritt-Motoren Nanotechnologie 1-98 PICA TM Shear Scheraktoren sind mit Querschnitten von 3 x 3 mm bis 16 x 16 mm verfügbar, im Bild mit Sonderelektroden Hohe Steifigkeit und große Auslenkungen PICA Shear Scherpiezo ak to - ren sind sehr steif in Bewe - gungs richtung und senk - recht dazu. Sie basieren auf dem Scher-Piezoeffekt und ermögli chen etwa den dop pelten Stell weg vergleichbarer Axial ak to ren. Dadurch sind gerin gere Bau größen und höhere Reso nanz frequenzen möglich. Hohe Zuverlässigkeit und Dynamik PICA Shear Aktoren wurden spe ziell für den industriellen Dauerbetrieb mit höchsten An - for derungen an die Lebens dau - er entwickelt. Dauertests mit PICA Shear Aktoren ha ben gezeigt, dass auch nach mehr - eren Milliarden Zyklen keine Leistungseinbußen auftre ten. Die Kombination aus relativ hoher Auslenkung und geringer elektrischer Kapazität ermöglicht hervorragende dy - na mische Eigenschaften bei minimiertem elektrischem Leis - tungsbedarf. Flexibilität / kurze Lieferzeiten Alle Fertigungsprozesse bei PI sind auf Flexibilität und kurze Lieferzeiten ausgerichtet. Weil die piezoelektrischen Materi a - l ien im Hause entwickelt werden, können auch Sonder aus - führungen zu einem sehr attrak tiven Preis und hervorragender Qualität angeboten werden. Folgende Modifi ka - tionen sind möglich: Materialien Spannungsbereich / Auslenkung, Lagendicke Apertur Belastbarkeit / Krafterzeugung Endstücke (flach, sphärisch, Metall, Keramik, Glas, Saphir etc.), optische Endflächenbehandlung verringerte Längentoleranzen integrierte piezoelektrische Scher-Sensorscheiben ohne pyroelektrischen Effekt für Tieftemperaturen bis 4 K vakuumkompatible und unmagnetische Versionen PICA TM Shear Abmessungen, s. Technische Daten für A, B, L Achsen- und Kabelzuordnung für PICA Shear Aktoren. Der Standardaktor P wird mit 10 cm Litzen ausgeliefert

87 Sowohl Standard- als auch Son deraktoren der PICA Bau - reihen werden mit einem eigenen Testprotokoll ausgeliefert. Piezoelektronik und Verstärker Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Technische Daten/Bestellnummern Sie im Kapitel Piezo verstärker und Controller. Bestellnummern Aktive Stellweg Querschnitt Länge L Max. Scher- Axiale Kapazität Resonanz- Achsen [μm] -10/+20% A x B / [mm] ±0,3 belastung Steifigkeit [nf] ±20% frequenz bei -250 bis +250 V ID [mm] [N] [N/μm] [khz] P X 1* 3 x 3 3, ,5 330 P X 3* 3 x 3 5, ,5 210 P X 5 3 x 3 7, ,5 155 P X 1* 5 x 5 3, ,4 330 P X 3* 5 x 5 5, ,2 210 P X 5 5 x 5 7, P X 3* 10 x 10 5, P X 5 10 x 10 7, P X x P X 3* 16 x 16 5, P X 5 16 x 16 7, P X x P XY 1 x 1* 3 x ,5 / 0,5 230 P XY 3 x 3* 3 x 3 9, ,5 / 1,5 120 P XY 1 x 1* 5 x ,4 / 1,4 230 P XY 3 x 3* 5 x 5 9, ,2 / 4,2 120 P XY 5 x 5 5 x / 7 85 P XY 3 x 3* 10 x 10 9, / P XY 5 x 5 10 x / P XY 10 x x / P XY 3 x 3* 16 x 16 9, / P XY 5 x 5 16 x / P XY 10 x x / P XYZ 1 x 1 x 1* 5 x 5 7, ,4 / 1,4 / 2,9 155 P XYZ 3 x 3 x 3* 5 x 5 15, ,2 / 4,2 / 7,3 75 P XYZ 1 x 1 x 1* 10 x 10 7, ,6 / 5,6 / P XYZ 3 x 3 x 3* 10 x 10 15, / 17 / P XYZ 5 x 5 x 5 10 x / 28 / P XYZ 3 x 3 x 3* 16 x 16 15, / 43 / P XYZ 5 x 5 x 5 16 x / 71 / P XYZ 10 x 10 x x / 130 / P H XYZ 10 x 10 x x 16 / / 89 / P H X 3* 16 x 16 / 10 5, P H X 5 16 x 16 / 10 7, P H X x 16 / Piezokeramik Typ 255 *Toleranzen ±30 % Longitudinale Resonanzfrequenz gemessen bei 1 V pp, unbelastet, beidseitig frei. Bei einseitiger Einspannung halbiert sich der Wert. Kapazität gemessen bei 1 V pp, 1 khz Betriebsspannungsbereich: -250 V bis +250 V Betriebstemperaturbereich: -20 bis +85 C Standardendstücke: Keramik Standardanschlüsse: 100 mm lange Teflonlitzen Mögliche Modifikationen: integrierte Piezo-Kraftsensoren, Vakuum- und unmagnetische Ausführungen, Apertur etc. Sonderausführungen und andere Spezifikationen auf Anfrage. Linearantriebe & Aktoren PiezoWalk Antriebe / Aktoren PILine Ultraschallmotoren DC Servo- & Schrittmotoraktoren Piezoaktoren / Piezokomponenten Geführte / Vorgespannte Aktoren Ungehauste Stapelaktoren Patch / Bieger / Rohre / Scherer Nanostelltechnik / Piezoelektronik Nanomesstechnik Mikrostelltechnik Index 1-99

88 Optionen und Zubehör 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 Vakuumoptionen Alle Piezotranslatoren von PI können problemlos im Druck - bereich außerhalb von 100 bis 0,1 hpa (ca. 100 bis 0,1 Torr) eingesetzt werden (siehe S ). Für Anwendungen, die eine reduzierte Ausgasrate erfordern, werden die Hoch - vaku umoptionen P und P empfohlen. P Hochvakuum-Option für nicht vorgespannte Translatoren Die UHV-Translatoren werden als reine Keramikstapel ohne Gehäuse ausgeliefert. Die Kabel für Betriebsspannung und Sensor sind 50 cm lang, teflonummantelt und besitzen offene Enden. Die Translatoren können bis 150 C ausgeheizt werden. Bei HVPZT-Translato- Optionen Die folgenden Op tio nen müssen während des Auf baus der Piezo - mechaniken inte griert werden und können deshalb nicht nachgerüstet werden. Nicht alle Optionen können miteinander kombiniert werden. DMS-Positionssensor für Piezo-Stapeltranslatoren Für Positionierungen mit höchster Wiederholbarkeit und Ge nauigkeit wird die Option DMS-Positionssensor empfohlen. We i tere Informationen zu Po sitionssensoren und geregeltem Betrieb von Piezo me - cha ni ken finden Sie auf Seite ff und Seite ff. Piezoaktoren mit DMS-Posi - tions sensor sind zusätzlich zum Spannungs kabel mit einem 1 m langen Sensorkabel (PUR-um- mantelt mit LEMO-Steckern FFA.0S.304.CLAC32) ausgerüstet. Diese Option beinhaltet auch den Abgleich einer PI-Regel - elektronik. ren beinhaltet die Option P automatisch auch die Hochtemperaturausführung. P Hochvakuum-Option für vorgespannte Translatoren Die Piezokeramikstapel werden in Edelstahlgehäusen mit Ausgasbohrungen ausgeliefert und können bis 150 C ausgeheizt werden. Die Kabel für Betriebsspannung und Sen sor sind 50 cm lang, teflonummantelt und besitzen offene Enden. P Dynamische Anwendungen (mit E-481): Temperatursensor und Spülluftanschluss für PICA HVPZT Die Option für dynamische Anwendungen wird im Betrieb mit dem Hochleistungspiezoverstärker / Controller mit Energie rückgewinnung E-481 empfohlen. Spülluft und integrierter Temperatursensor verhindern zuverlässig Schäden an der Keramik durch Über - hitzung. Erweiterter Temperaturbereich Standard-HVPZT-Translatoren arbeiten im Tem pera tur be reich von -40 C bis 80 C (-40 F bis +176 F). Für einige An wen - dun gen ist ein erweiterter Be - reich erforderlich. Die folgenden Optionen sind er hält lich: Hochtemperaturbereich und Hochvakuum -40 C bis +150 C -40 F bis +302 F 233 K bis 423 K Die Piezokeramikstapel werden in Edelstahlgehäusen mit Ausgasbohrungen ausgeliefert und können bis 150 C ausgeheizt werden. Die Kabel sind 1,5 m lang, kaptonummantelt und besitzen LEMO-Stecker. P Wassergeschütztes Gehäuse Das wassergeschützte Gehäuse wird empfohlen, wenn die Translatoren in hoher Luftfeuchtigkeit, Spritzwasser, Ölnebel oder unter ähnlichen Bedingungen eingesetzt werden. Durch das speziell abgedichtete Stahlgehäuse mit integrierten Dehnungszonen wird die Piezokeramik geschützt. Bitte sprechen Sie mit unseren Spezialisten bezüglich Abmessungen und Verfügbarkeit. Die folgenden Piezoaktoren können mit einem wassergeschützten Gehäuse ausgerüstet werden: P-844.xx, P-845.xx, P-225.xx, P-235.xx. P Magnetadapter Die Magnetadapter P werden angeboten, um P-820 Piezotranslatoren an verschiedene Positionierungseinheiten anzukoppeln. P kann auf das Kopfstück des P-820 aufgeklebt werden. Kabel und Adapter Eine Vielzahl von Kabeln, Verlängerungskabeln und Adaptern ist verfügbar. Beschreibung siehe Zubehör am Ende des Kapitels Piezoelektronik (s. S ff0). Tieftemperaturbereich -273 C bis +80 C -452 F bis +176 F 0 K bis 353 K Generell existiert der Piezo - effekt auch bei kryogenen Tem peraturen (mit reduzierter Aus lenkung). Piezo trans la to - ren sind aus einem Verbund verschiedener Materialien ge - fertigt und müssen deshalb für den Einsatz bei tiefen Tem - peraturen speziell aufgebaut werden. Die Tief tem pera tur - ausführungen werden nur mit Fuß- und Kopfstück ohne Ge - häuse und mechanische Vor - spannung ausgeliefert. Die Kabel für Betriebsspannung und Sensor sind teflonum - mantelt und besitzen offene Enden

89 Linearantriebe & Aktoren PiezoWalk Antriebe / Aktoren PILine Ultraschallmotoren DC Servo- & Schrittmotoraktoren Piezoaktoren / Piezokomponenten Geführte / Vorgespannte Aktoren P Magnetadapter P Magnetadapter P flexibles Kopfstück Ungehauste Stapelaktoren Patch / Bieger / Rohre / Scherer Zubehör Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Optionen kann das unten aufgeführte Zubehör auch nachträglich installiert werden. P-176.Bxx Kugelkopfstücke Um Biegemomente und Scherkräfte von der Piezokeramik fernzuhalten, empfehlen wir den Einsatz von Kugelkopfstücken. Kugelkopfstücke sind als Zubehör für eine Reihe von Piezoaktoren verfügbar und können in die jeweiligen Translatoren eingeschraubt werden. Hinweis: Durch den Punktkontakt des Kugelkopfstückes wird die Steifigkeit des Gesamtsystems reduziert. P-176.B12 Kugelkopfstück für P-212 P-176.B16 Kugelkopfstück für P-216 P-176.B25 Kugelkopfstück für P-225 und P-235 P / 60 Flexibles Kopfstück Piezokeramik ist empfindlich gegen Biegekräfte. Die flexiblen Kopfstücke P und P werden für Anwendungen empfohlen, bei denen diese Kräfte unvermeidbar sind. Sie können auf die Kopfstücke der P-842/P-843 bzw. P-844/P-845 Translatoren geschraubt werden. P /20 Magnetadapter Die Magnetadapter P /20 werden angeboten, um P-840/1 und P-212 Piezotranslatoren an verschiedene Positionierungseinheiten anzukoppeln. P und P können in die Kopfstücke von P-840/P-841 bzw. P-212 eingeschraubt werden. Nanostelltechnik / Piezoelektronik Nanomesstechnik Mikrostelltechnik Index P-176.Fxx Flachkopfstück Flachkopfstücke sind als Zubehör für eine Reihe von Piezoaktoren verfügbar und können in die jeweiligen Translatoren eingeschraubt werden. P-176.F12 Flachkopfstück für P-212 P-176.F16 Flachkopfstück für P-216 P-176.F25 Flachkopfstück für P-225 P-176.F35 Flachkopfstück für P-235 P , P Flexible Kopfstücke Technische Daten Modell P P Gewinde M5/M5 M8/M8 Ø [mm] 8 12 L [mm] Kippwinkel [ ] ±0,5 ±0,5 Axiale Steifigkeit [N/μm] Biegesteifigkeit [Nm/rad]

90 Zubehör Kabel, Adapter und Stecker für PICA Hochvolt-Piezosysteme (HVPZT) Hochvolt-Piezosysteme (HVPZT) von PI sind wenn nicht anders vermerkt mit 1 m langen Kabeln und LEMO-Steckern ausgerüstet. Der Spannungsstecker ist ein FGG.0B.701.CJL Ist ein DMS-Positionssensor (P ) integriert, wird dieser mit einem 1 m langen, PUR-isolierten Sensorkabel ausgestattet. Der Stecker am Sensorkabel ist ein LEMO FFA.0S.304.CLAC32 (wie bei P-892). P-202.xx PICA HVPZT-Kabel LEMO / offenes Ende 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 / P-202.xx PICA HVPZT-Kabel LEMO / offenes Ende Stecker: FGG.0B.701.CJL.1173 (passt an PICA HVPZT- Verstärker wie z. B. E ) Kabel: PUR-Kabel 2-adrig, geschirmt P-203.xx Verlängerungskabel für PICA HVPZTs Stecker: FGG.0B.701.CJL.1173 Kupplung: PHG.0B.701.CJL.1173 Kabel: PUR-Isolation, 2-adrig, geschirmt P m P m P m P m P m P m Dieses Kabel kann z.b. an Piezos mit Anschlusslitzen an - gelötet werden. P ,6 m P m P m P m P m P-203.xx Verlängerungskabel für PICA HVPZTs

91 Sensorverlängerungskabel P-892.xx Sensor-Verlängerungskabel für LVDTs und DMS P-892.xx Sensor- Verlängerungskabel Für DMS-Sensoren oder LVDTs Stecker (rechts): FFA.0S.304.CLAC32 Kupplung (links): PCA.0S.304.CLLC32 Kabel: 4 Litzen; Ø 0,20 mm; #32 AWG (Amerikanisch) #35 SWG (Britisch) PVC-Isolation P : 1 m P : 2 m P : 3 m P : 5 m P : 10 m D-892 Verlängerungskabel-Satz Für kapazitive Sensoren (zwei identische Kabel) Stecker (jeweils links) FFA CTLC20 Linearantriebe & Aktoren PiezoWalk Antriebe / Aktoren PILine Ultraschallmotoren DC Servo- & Schrittmotoraktoren Piezoaktoren / Piezokomponenten Geführte / Vorgespannte Aktoren Ungehauste Stapelaktoren Patch / Bieger / Rohre / Scherer Nanostelltechnik / Piezoelektronik Nanomesstechnik Mikrostelltechnik Index D-892.xx Verlängerungskabel für kapazitive Sensoren Kupplung (jeweils rechts) PCA CTAC22 Kabel: LSM 75 (Teflon) D : 1 m D : 2 m D : 3 m 1-105

92 Technische Daten für Piezoaktoren und Piezokomponenten Betriebsspannung Piezoaktoren mit PICMA Keramik: 0 bis 100 V typ. Die max. empfohlene Betriebs span - nung beträgt -20 bis +120 V (Extremwerte nur für kurze Zeit). Piezoaktoren mit PICA Ke - ramik: 0 bis 1000 V typ. Span - nungen über +750 V sollten nur für kurze Zeit angelegt werden. Für maximale Lebens dauer und Auslenkung wird der Betrieb im Bereich von -200 bis V empfohlen. Scher- und Biegeaktoren werden mit bipolarer Spannung betrieben, typische Werte rei - chen von ±30 V up bis ±250 V. Bewegung und Positionieren Integrierter Sensor Absolutmessende kapazitive und Dehnmessstreifen sen so - ren (DMS) liefern die Posi tions - information an den Controller. Näheres dazu im Tutorium Grundlagen der Nano stell - technik (S ff). Stellweg, ungeregelt für Nanopositioniersysteme und Aktoren mit PICMA Keramik Mindeststellweg bei 0 bis 100 V Betriebsspannung. Stellweg, ungeregelt für Aktoren mit PICA Keramik Mindeststellweg bei 0 bis V Betriebsspannung (Hoch voltaktoren). Trans lato - ren mit einer max. Betriebs - spannung von V sollten nicht für längere Zeit bei über +750 V betrieben werden. Für maximale Lebensdauer und Auslenkung wird der Betrieb im Bereich von -200 bis +750 V empfohlen. Stellweg, geregelt für Nanopositioniersysteme und Aktoren mit PICMA Keramik Positionsgeregelte Aktoren und Versteller werden zusammen mit dem Controller für einen bestimmten Stellweg voreingestellt. Die dafür erforderliche Spannung bewegt sich im empfohlenen Spannungs be - reich, die Verstärker bieten zusätzlich genügend Regel - reserve, z. B. für wechselnde Lasten. Auflösung, ungeregelt / geregelt Die Auflösung von Piezo nano - positionierern und Piezo - aktoren ist im Prinzip unbegrenzt, weil sie nicht durch Haft- oder Gleitreibung limitiert wird. Stattdessen ist das Äquivalent zum Elektronik - rauschen spezifiziert. Gegeben sind typische Werte (RMS, 1 σ) mit E-503/E-508 Verstärker - modul im E-500/E-501 Ge - häuse, bei geregelten Sys te - men zusätzlich mit E-509 Servomodul. Mechanische Eigenschaften Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Änderungen vorbehalten. Cat120D Inspirationen /02.10 Statische Großsignalsteifigkeit Typische Toleranz ±20 %. Sta - tische Großsignalsteifigkeit in Stellrichtung bei Raum tem - peratur. Die Kleinsignal stei fig - keit und dynamische Steifigkeit können sich, bedingt durch die Kombination verschiedener Materialien im Stellsystem und durch Effekte, die durch die aktive Natur des Piezomaterials hervorgerufen werden, deutlich unterscheiden. Näheres dazu im Tutorium Grundlagen der Nanostelltechnik (S ff). Resonanzfrequenz, unbelastet Typische Toleranz ±20 %. Erste Resonanzfrequenz in Stell - richtung (nicht gleichbedeutend mit der maximalen Be - triebsfrequenz). Näheres dazu im Tutorium Grundlagen der Nanostelltechnik (S ff). Druck-/Zugbelastbarkeit (in Stellrichtung) Spezifiziert die maximale Kraft, die in den Aktor eingeleitet werden darf, und wird durch die Piezokeramik und die Vorspannung begrenzt. Wenn größere Kräfte eingeleitet werden, kann es zur Beschädigung der Keramik oder des Pos i - tions sensors kommen. Die maxi malen Kräfte müssen auch bei dynamischen Anwen dun - gen beachtet werden. Beispiel: Die dynamischen Kräfte bei sinusförmigem Betrieb mit 1000 Hz, 2 μm Am - plitude und 1 kg bewegter Mas - se betragen ungefähr ±40 N. Der Aktor muss also mindes - tens die für diesen Betrieb erforderlichen Druck-/Zugkräfte aufweisen. Näheres dazu im Tutorium: Grundlagen der Nano stelltechnik (S ff). Max. Scherbelastung Maximal erlaubte Querkraft, orthogonal zur Stellrichtung, wird durch die Piezokeramik begrenzt. Max. Drehmoment (am Kopfstück) Maximal erlaubtes Drehmo - ment, ohne dass Schaden an der Piezokeramik auftritt, wird durch die Piezokeramik begrenzt

93 Antriebseigenschaften Elektrische Kapazität Typische Toleranz ±20 %. Die Kapazitätswerte in den tech nischen Daten sind Klein signal - werte (gemessen bei 1 V Ansteuerspannung, 1000 Hz, 20 C, lastfrei; Großsignalwerte bei Raumtemperatur liegen % höher). Die Kapazität von Piezokeramik ändert sich mit Amplitude, Temperatur und Last bis zu 200 % des unbelasteten Kleinsignalwertes bei Raumtemperatur. Weitere In - for mationen zum dynamischen Betrieb sind in den Aus - steuerkurven der einzelnen Ver stärker im Kapitel Piezo - ver stärker und Controller (S ff) enthalten. Dynamischer Stromkoeffizient (DSK) Typische Toleranz ±20 %. Durch - schnittlicher elektrischer Strom, der benötigt wird, um einen Piezoaktor pro Einheit Frequenz [Hz] und Hub [μm] zu betreiben (gilt für Sinusbetrieb, offener Regelkreis; bis zu 50 % mehr im geschlossenen Regel kreis). Beispiel: Um heraus zufinden, ob ein gewählter Verstärker einen Piezoaktor bei 100 Hz mit 5 μm Amplitude betreiben kann, muss der DSK mit 100 und 5 multipliziert werden. Wenn das Resultat kleiner oder gleich dem Dauerstrom des gewählten Verstärkers ist, eignet sich dieser für die Anwendung. Näheres dazu im Tutorium: Grundlagen der Nanostelltechnik (S ff). Linearantriebe & Aktoren PiezoWalk Antriebe / Aktoren PILine Ultraschallmotoren DC Servo- & Schrittmotoraktoren Piezoaktoren / Piezokomponenten Geführte / Vorgespannte Aktoren Ungehauste Stapelaktoren Patch / Bieger / Rohre / Scherer Nanostelltechnik / Piezoelektronik Nanomesstechnik Mikrostelltechnik Index Anschlüsse und Umgebung Betriebstemperaturbereich Alle Angaben beziehen sich auf Raumtemperatur (22 C ±3 C), geregelte Systeme werden bei dieser Temperatur qualifiziert (Spezifikationen für andere Be - triebstemperaturen auf An - frage). Ein Neuabgleich des Systems wird empfohlen, wenn die Betriebstemperatur deutlich über oder unter Raumtemperatur liegt. Spezi - fische Anpassungen für extrem niedrige oder extrem hohe Temperaturen auf Anfrage. Material Gehäuse und Endstücke bestehen üblicherweise aus Edel - stahl. Geringe Anteile anderer Materialien könne intern verwendet werden, z. B. für Vor - spannung, Ankopplung, Mon - tage, thermische Kompen sa - tion etc. Al: Aluminum N-S: unmagnetischer Edelstahl S: Ferromagnetischer Edelstahl I: Invar T: Titan Siehe auch Optionen und Zu - be hör (S ff, S ff)

94 Alle Wege führen zu PI PI Karlsruhe Hauptsitze DEUTSCHLAND Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Auf der Römerstr Karlsruhe Tel: +49 (721) Fax: +49 (721) [email protected] PI Ceramic GmbH Lindenstr Lederhose Tel: +49 (36604) Fax: +49 (36604) [email protected] Niederlassungen USA (Ost) & KANADA USA (West) & MEXIKO Im Einzugsbereich der Flughäfen Frankfurt, Stuttgart und Straßburg, liegt PI verkehrsgünstig, nahe dem Autobahndreieck Karlsruhe, direkt an der A8, Ausfahrt Karlsbad. Richtung Frankfurt Autobahn- Dreieck Karlsruhe Richtung Basel Ausfahrt Karlsbad Richtung München Stuttgart PI (Physik Instrumente) L.P. 16 Albert St. Auburn, MA Tel: +1 (508) Fax: +1 (508) [email protected] PI (Physik Instrumente) L.P Trabuco Rd., Suite 100 Irvine, CA Tel: +1 (949) Fax: +1 (949) [email protected] JAPAN PI Ceramic Lederhose PI Japan Co., Ltd. Akebono-cho Tachikawa-shi Tokyo 190 Tel: +81 (42) Fax: +81 (42) [email protected] PI Japan Co., Ltd. Hanahara Dai-ni-Building, # Nishinakajima, Yodogawa-ku, Osaka-shi Osaka 532 Tel: +81 (6) Fax: +81 (6) [email protected] CHINA UK & IRLAND Einfach und schnell erreichbar liegt PI Ceramic direkt am Verkehrsknotenpunkt Hermsdorfer Kreuz der A9 und der A4. Nur wenige Minuten von den Anschlussstellen Nr. 25 und Nr. 26 entfernt. Richtung Frankfurt Richtung Berlin Hermsdorfer Kreuz Richtung Dresden Richtung Stuttgart Physik Instrumente (PI Shanghai) Co., Ltd. Building No Longdong Avenue Shanghai, China Tel: +86 (21) Fax: +86 (21) [email protected] FRANKREICH PI France S.A.S. 32 rue Delizy Pantin Cedex Tel: +33 (1) Fax: +33 (1) [email protected] PI (Physik Instrumente) Ltd. Lambda House Batford Mill Harpenden, Hertfordshire AL5 5BZ Tel: +44 (1582) Fax: +44 (1582) [email protected] ITALIEN Physik Instrumente (PI) S.r.l. Via G. Marconi, Bresso (MI) Tel: +39 (02) Fax: +39 (02) [email protected]