Piezo 액추에이터, 음성 코일 액추에이터, 선형 모터 스테이지.

선형 움직임에 대해 이야기 할 때, 우리는 일반적으로 여행 거리가 최소 수백 밀리미터 인 응용 프로그램에 대해 논의하고 필요한 위치는 몇 분 밀리미터의 범위에 있습니다. 이러한 요구 사항의 경우, 재순환 베어링이있는 가이드 및 드라이브는 적합합니다. 사례 : 일반적인 클래스 5 볼 스크류의 리드 편차는 300mm의 여행 당 26 미크론입니다. 그러나 응용 프로그램이 나노 미터 범위 (1 억 달러의 미터)에서 포지셔닝을 요구할 때 엔지니어는 필요한 해상도를 달성하기 위해 기계식 롤링 및 재순환 요소를 넘어서야합니다.

나노 가공을위한 3 가지 가장 일반적인 선형 운동 솔루션은 Piezo 액추에이터, 음성 코일 액추에이터 및 선형 모터 단계입니다. 이러한 각 솔루션의 구동 메커니즘은 기계식 롤링 또는 슬라이딩 요소가 완전히 없으며, 높은 위치 정확도 및 해상도를 위해 에어 베어링과 짝을 이룰 수 있습니다.

Piezo 액추에이터

Piezo 액추에이터 (Piezo Motors라고도 함)는 역전과 힘을 생성하기 위해 역 압전 효과를 활용합니다. Piezo 액추에이터에는 여러 가지 스타일이 있지만 나노 가로 채우기위한 두 가지 일반적인 제품은 선형 스테퍼와 선형 초음파입니다. 선형 스테퍼 Piezo Motors는“다리”쌍으로 작용하는 몇 개의 piezo 요소를 연속으로 사용합니다. 전하가 적용되면 한 쌍의 다리가 마찰을 통해 세로 막대를 잡고 다리가 확장되고 구부러 질 때 앞으로 움직입니다. 이 다리 쌍이 방출되면 다음 쌍이 인수됩니다. 매우 높은 주파수로 달리면 선형 스테퍼 인 Piezo Motors는 최대 150mm의 스트로크 및 Piceter 수준 해상도로 연속 선형 운동을 생성합니다.

선형 초음파 피 에조 모터는 압전 플레이트를 기반으로합니다. 전기 전하가 플레이트에 적용되면 공명 주파수에서 흥분되어 진동이 발생합니다. 이 진동은 플레이트에서 초음파 파를 생성합니다. 커플 링 (또는 푸셔)이 플레이트에 부착되고 세로 막대 (러너라고도 함)에 대해 사전로드됩니다. 초음파 파는 플레이트가 타원형 방식으로 팽창하고 수축되어 커플 링이로드를 앞으로 전진시키고 선형 운동을 생성 할 수있게합니다. 선형 초음파 피 에조 모터는 50 ~ 80 nm의 해상도를 달성 할 수 있으며, 최대 여행은 선형 스테퍼 모터와 100 ~ 150mm의 최대 이동을 달성 할 수 있습니다.

음성 코일 액추에이터

나노 가로화 응용 분야의 또 다른 솔루션은 음성 코일 액추에이터입니다. 선형 모터와 유사하게 음성 코일 액추에이터는 영구 자석 필드와 코일 권선을 사용합니다. 코일에 전류가 적용되면 힘이 생성됩니다 (Lorentz Force라고도 함). 힘의 크기는 전류 및 자기 플럭스의 생성물에 의해 결정된다.

이 힘은 에어 베어링 또는 교차 롤러 슬라이드로 제공되는 지침과 함께 이동 부분 (자석 또는 코일이 될 수 있음)을 이동시킵니다. 음성 코일 액추에이터는 최대 100mm의 스트로크로 제공되지만 일반적으로 최대 30mm까지 10nm까지 해상도를 달성 할 수 있습니다.

선형 운동 단계

더 긴 스트로크에서 나노 미터 해상도가 필요할 때, 공기 베어링이있는 선형 모터 스테이지가 일반적으로 최상의 선택입니다. Piezo 및 Voice Coil 액추에이터에는 여행 기능이 제한되어 있지만 선형 모터는 최대 몇 미터까지 이동하도록 설계 할 수 있습니다. 가이드 시스템으로 공기 베어링을 사용하면 기계적 변속기 요소가 없거나 운동 및 위치 정확도에 영향을 미치는 마찰이없는 선형 모터 스테이지를 완전히 접촉하지 않습니다. 실제로, 에어 베어링이있는 선형 모터 스테이지는 단일 나노 미터 해상도를 달성 할 수 있습니다.

나노 가로화 응용 분야의 선형 모터 스테이지의 단점은 발자국이며,이 발자국은 Piezo 또는 Voice Coil 액추에이터보다 훨씬 큽니다. 소규모 장치에 통합하기가 어려울 수는 있지만 의료 영상과 같은 비교적 긴 스트로크 및 고해상도가 필요한 응용 분야에 적합합니다.