Hochpräzise lineare Positioniersysteme, wie sie beispielsweise in Mess- und Prüfgeräten zum Fokussieren und Scannen eingesetzt werden, benötigen oft zwei unterschiedliche Bewegungsmodi: einen schnellen (100 mm/s) und einen langsameren (20 nm/s). Der schnelle Modus verkürzt die Verfahrzeit, während der langsamere Modus die Präzision gewährleistet. Bisher wurden üblicherweise separate Tische verwendet: einer, angetrieben von einer Kugelumlaufspindel oder einem Linearmotor, und ein zweiter, darauf montierter Tisch, angetrieben von einem motorisierten Mikrometer oder einem Piezomotor.

Ingenieure haben einen alternativen Ansatz entwickelt: eine wirtschaftliche Einstufenkonstruktion mit zwei unabhängigen Antriebssystemen. Zwei Rotationsmotoren – ein Standard-Gleichstromservomotor und ein PiezoLeg-Motor – sind an den Enden einer hochpräzisen Kugelumlaufspindel von Steinmeyer montiert. Eine elektromagnetische Kupplung steuert die Verbindung zwischen PiezoLeg-Motor und Kugelumlaufspindel. Der Gleichstromservo ist stets angeschlossen, wird aber nur für schnelle Bewegungen aktiviert.

Im Hochgeschwindigkeitsmodus schaltet die Kupplung den Motor des PiezoLegs ein und aus. Ein herkömmlicher Gleichstrommotor mit Drehgeber übernimmt dann den Antrieb. Da schnelle Bewegungen zügig ausgeführt werden können, ist die Wärmeentwicklung des Gleichstrommotors sehr gering. Abhängig von der Steigung der Kugelumlaufspindel liegt die nutzbare Geschwindigkeit zwischen 0,1 und 100 mm/s.

Bei abgeschalteter Kupplungsleistung ist der Motor des PiezoLegs mit der Kugelumlaufspindel verbunden. Ein hochauflösendes lineares Messsystem liefert Positionsinformationen an die Bewegungssteuerung. Durch die abgeschaltete Kupplungsleistung werden Wärmeeffekte der Elektromagnete minimiert. In der Ruheposition dient der Piezomotor als passive Bremse und verhindert unerwünschte Tischbewegungen. Nach dem Umschalten auf den PiezoLeg-Motor ist ein Geschwindigkeitsbereich von 0,15 bis ca. 0,00002 mm/s (20 nm/s) möglich. Die Stabilität der Geschwindigkeiten im unteren Bereich hängt von der Auflösung der verwendeten linearen Skala ab.

Das Verhältnis von Maximal- zu Minimalgeschwindigkeit beträgt 1 Million zu 1 oder höher, und es ist möglich, zwischen hoher und hochpräziser Langsamfahrt und umgekehrt umzuschalten. Die Bewegung ist in beiden Modi lediglich durch den Verfahrweg des Positionierungssystems begrenzt.