П'єзо -приводи, голосові котушки, лінійні етапи двигуна.

Коли ми говоримо про лінійний рух, ми зазвичай обговорюємо програми, де відстань подорожі становить щонайменше кілька сотень міліметрів, а необхідне позиціонування знаходиться в межах кількох десятих міліметрів. І для цих вимог путівники та накопичувачі з рециркуляційними підшипниками є гарною. Корпус у суті: відхилення свинцю для загального гвинта класу 5 класу становить 26 мкм на 300 мм ходу. Але коли додаток вимагає позиціонування в діапазоні нанометрів-мільярд метрів-інженерам доводиться дивитися за межі механічного кочення та рециркуляції елементів, щоб досягти необхідної роздільної здатності.

Три найпоширеніші лінійні рішення руху для нанопропозиції - це п'єзо -приводи, голосові котушки та лінійні етапи двигуна. Механізм приводу в кожному з цих рішень повністю не містить механічних елементів прокатки або ковзання, і вони можуть бути поєднані з повітряними підшипниками для високої точності позиціонування та роздільної здатності.

П'єзо -приводи

П'єзо -приводи (також називаються п'єзо -двигунами) користуються зворотним п'єзоелектричним ефектом для отримання руху та сили. Існує багато стилів п'єзо -приводів, але два поширені для нанопозиції - лінійні кроки та лінійні ультразвуки. Лінійні ступінчасті п'єзо -двигуни використовують кілька п'єзо -елементів, встановлених у ряду, які виступають парами "ніг". Коли застосовується електричний заряд, одна пара ніг стискає поздовжній стрижень через тертя і рухає вперед, коли ноги поширюються і згинаються. Коли ця пара ніг випускає, наступна пара переймає. Працюючи на надзвичайно високих частотах, лінійні ступінчасті п'єзо-двигуни виробляють безперервний лінійний рух з ударами до 150 мм та з роздільною здатністю на рівні піметра.

Лінійні ультразвукові двигуни Piezo засновані на п'єзоелектричній пластині. Коли електричний заряд застосовується до пластини, він збуджується на його резонансній частоті, внаслідок чого він коливається. Ці коливання виробляють ультразвукові хвилі в тарілці. З'єднання (або штовхач) кріпиться до пластини і попередньо завантажується проти поздовжнього стрижня (його також називають бігуном). Ультразвукові хвилі змушують тарілку розширитись і стискатися еліптично, що дозволяє зв'язку для просування стрижня вперед і створює лінійний рух. Лінійні ультразвукові двигуни Piezo можуть досягти роздільної здатності від 50 до 80 нм, з максимальною ходом, подібною до лінійних крокових двигунів, при 100 до 150 мм.

Голосні котушки

Ще одне рішення для нанопозиційних додатків - це голосові котушки. Аналогічно лінійним двигунам, приводи голосової котушки використовують постійне магнітне поле та обмотка котушки. Коли струм застосовується до котушки, генерується сила (відома як сила Лоренца). Величина сили визначається продуктом струму та магнітним потоком.

Ця сила змушує рухомий частину (яка може бути або магнітом, або котушкою), з керівництвом, що надаються або повітряними підшипниками, або схрещеними слайдами роликів. Голосні котушки можуть досягти роздільної здатності до 10 нм, при цьому удари, як правило, до 30 мм, хоча деякі доступні з ударами до 100 мм.

Лінійні етапи двигуна

Коли надійна роздільна здатність нанометра при більш тривалі удари, лінійні етапи двигуна з повітряними підшипниками, як правило, є найкращим вибором. У той час як п'єзо та голосові котушки мають обмежені можливості подорожей, лінійні двигуни можуть бути розроблені для подорожей до декількох метрів. Використання повітряних підшипників як направляючої системи робить лінійну стадію двигуна повністю неконтактною, без механічних елементів передачі або тертя, щоб впливати на рух та точність позиціонування. Насправді лінійні етапи двигуна з повітряними підшипниками можуть досягти роздільної здатності одноменометра.

Мінус лінійних моторних етапів для нанопропозиційних додатків - це їх слід, який набагато більший, ніж у п'єзо або голосової котушки. Хоча вони можуть бути складними для інтеграції в невеликі пристрої, вони добре підходять для застосувань, які потребують відносно тривалого інсульту та високої роздільної здатності, таких як медична візуалізація.