Hochpräzise lineare Positionierungssysteme, wie sie beispielsweise zum Fokussieren und Scannen in Mess- und Prüfgeräten eingesetzt werden, benötigen oft zwei verschiedene Bewegungsmodi: einen schnellen (100 mm/s) und einen langsameren (20 nm/s). Der schnelle Modus verkürzt die Bewegungszeit, während der langsamere Modus für Präzision sorgt. Bisher verwendete ein gängiges Design separate Tische: einen, der von einer Kugelumlaufspindel oder einem Linearmotor angetrieben wurde, und einen zweiten, der auf dem ersten montiert war und von einem motorisierten Mikrometer oder Piezomotor angetrieben wurde.

Ingenieure haben einen alternativen Ansatz entwickelt: eine kostengünstige Einstufen-Antriebsstufe mit zwei unabhängigen Antriebssystemen. Zwei Rotationsmotoren, ein Standard-Gleichstrom-Servomotor und ein PiezoLeg-Motor, sind an beiden Enden einer hochpräzisen Kugelumlaufspindel von Steinmeyer montiert. Eine elektromagnetische Kupplung steuert die Verbindung zwischen PiezoLeg-Motor und Kugelumlaufspindel. Der Gleichstrom-Servomotor ist stets angeschlossen, wird aber nur bei schnellen Bewegungen mit Strom versorgt.

Im Hochgeschwindigkeitsmodus aktiviert und deaktiviert die Kupplung den PiezoLeg-Motor. Ein konventioneller Gleichstrommotor mit Drehgeber übernimmt den Antrieb. Da Hochgeschwindigkeitsbewegungen schnell ausgeführt werden können, ist die vom Gleichstrommotor erzeugte Wärme sehr gering. Abhängig von der Steigung der Kugelumlaufspindel liegt die nutzbare Geschwindigkeit zwischen 0,1 und 100 mm/s.

Bei ausgeschalteter Kupplung verbindet sich der PiezoLeg-Motor mit der Kugelumlaufspindel. Ein hochauflösendes lineares Messsubsystem liefert Positionsinformationen an die Bewegungssteuerung. Bei ausgeschalteter Kupplung werden die Wärmeeffekte von Elektromagneten minimiert. In der Ruheposition fungiert der Piezomotor als passive Bremse und verhindert so unerwünschte Tischbewegungen. Nach dem Umschalten auf den PiezoLeg-Motor ist jedoch ein Geschwindigkeitsbereich von 0,15 bis ca. 0,00002 mm/s (20 nm/s) möglich. Die Geschwindigkeitsstabilität im unteren Geschwindigkeitsbereich hängt von der Auflösung der verwendeten Linearskala ab.

Das Verhältnis von Maximal- zu Minimalgeschwindigkeit beträgt 1 Million zu 1 oder höher. Es ist möglich, von schneller auf hochpräzise langsame Geschwindigkeit und umgekehrt umzuschalten. Die Bewegung in beiden Modi wird nur durch den Verfahrbereich des Positionierungssystems begrenzt.