高精度压电电机

制造业对更高精度的需求推动了精密机械和测量工具的发展。医疗领域的分析仪器和机械手也在不断进步,精度越来越高。半导体行业不断使用更高精度的仪器来缩小硅晶片上的设备。只要有最高精度的需求,通常就需要压电 LEGS® 电机。

当您需要微米级、纳米级甚至亚纳米级的精度,而传统的电机又无法满足您的要求时,我们可以为您提供解决方案。我们的电机精度可达纳米级,响应速度快,而且不会出现反向间隙问题。直接驱动无需齿轮或导螺杆即可实现高精度运动。此外,体积小和高输出力也是我们的优势所在。

事实证明,我们的专利 Piezo LEGS® 技术为客户带来了新的可能性。

关于准确性的说明

比较不同运动系统之间的规格是一项繁琐的工作,因为不同的供应商对相同的规格使用不同的术语。它们的真正含义是什么?在下文中,我们将根据 ISO 5725-1 中给出的术语,尝试对其进行梳理。

决议

对于机械传动系统来说,分辨率是轴上可输出的最小位置变化。对于编码器来说,分辨率是编码器能够检测到的最小增量。

准确性

根据 ISO 5725 标准,准确度有两个术语,即真实度和精确度。下图说明了如何解释这两个术语。

真实

是指无数次重复测量的平均值与参考值(真实值或公认的参考值)之间的接近程度。真实度取决于在重复测量中保持不变或以可预测的方式变化的系统误差。真实度的衡量通常用偏差来表示。偏差是测试结果期望值与公认参考值之间的差值。

精度

是指重复测量的一致性之间的接近程度。精度的测量总是在短时间内的恒定条件下进行的。换句话说,精度就是在恒定条件下测量结果的变化程度。精度只取决于随机误差的分布,与真实值或指定值无关。精度通常用不精确度来表示,并以测试结果的标准偏差来计算。标准偏差越大,精度越低。

重复性是指在重复性条件下的精度。这意味着在测量条件不变的情况下,即在短时间内使用相同的方法、相同的操作人员、相同的测试装置对相同的测试项目进行测试,从而获得独立的测试结果。

精度可以用下图来解释。图中显示了真实度和精度的组合,以及它们如何对精度产生影响。对于运动系统而言,最理想的状态是位于右上角,因为这样精度高。右下角的精度可以通过校准来提高。关键是要有较高的重复性。

精度更高的压电电机
精度更高的压电电机

真实度和精确度之间的相互作用以及对精确度的影响。

驱动系统的精度取决于多个因素,如反向间隙、摩擦、磨损、滞后、漂移、驱动或测量系统的非线性等。其中一些因素可以通过直接在相关点进行测量来解决。例如,线性平台可以内置编码器,从而直接在平台的移动部分进行测量。另一种方法是使用激光干涉仪直接测量要移动的物体。

值得一提的是使用 PiezoLEGS 电机在精度方面的一些优势。电机依靠压电材料与移动杆之间的摩擦接触,移动杆则连接到要移动的物体上。PiezoLEGS 马达具有真正的直接驱动,因为压电材料始终与驱动杆直接接触。这就将运动部件的数量减少到最低限度,只需电机本身,而无需依赖任何其他机械部件。因此,压电材料的固有刚度可以得到充分利用,从而提供一个无反冲、低摩擦和低磨损等刚度的运动系统。此外,压电电机系统的磨损极小,可提供长期稳定的性能和可重复的性能。由于整个系统具有稳定性和可预测性,因此对这样的系统进行调试通常比较容易。由于 PiezoLEGS 电机的分辨率为亚纳米级,因此 PiezoLEGS 驱动系统中的限制元件通常是编码器。因此,PiezoLEGS 电机为运动系统达到高精度提供了方法。