Met microstapper naar nano-precisie

Op de TU Eindhoven is een nieuwe positioneertafel in ontwikkeling die een lange slag combineert met een hoge positioneernauwkeurigheid. De lineaire ultraprecisiemotor die de stage aandrijft, is een wandelende piëzoactuator van Piezomotor. Op volle snelheid (2 mm/s) haalt dit actuatormechanisme een volgnauwkeurigheid van 400 nm. Het bijzondere is dat de Eindhovenaren nauwkeuriger kunnen positioneren dan de resolutie van de gebruikte lineaire encoder. Op dit moment halen ze een precisie van 5 nanometer. Doel is een resolutie van 1 nm.

Piëzo-elektrische actuatoren zijn geen vreemde in de wereld van de precisiestages. Ze maken over een groot bereik een zeer nauwkeurige en krachtige beweging mogelijk. De vibratiemotor die Canon in het autofocusmechanime van zijn cameralenzen gebruikt, is daar een mooi voorbeeld van. Een van de voordelen van piëzo‘s is dat ze inzetbaar zijn in extreme omstandigheden zoals vacuüm en cryogene temperaturen.

In België en Nederland lopen verschillende ontwikkelingen op dit gebied. Zo demonstreerde Technobis uit Uitgeest een paar jaar geleden al een instrumenttafel die met piëzomotoren een slag van 15 centimeter combineert met een positioneernauwkeurigheid van 30 nanometer. In Mechatronica Magazine schreef Wim Van de Vijver, promovendus aan de KU Leuven, al eens een artikel over zijn onderzoek aan een precisiestage met vibrerende piëzoaandrijving. Hij realiseerde een stage die met een speciale regeling in ultrasoonmodus een volgfout had tot 30 nm en in directe modus een volgfout van 10 nm.

Dit artikel is exclusief voor premium leden van High-Tech Systems Magazine. Al premium lid? Log dan in. Nog geen premium lid? Neem dan een premium lidmaatschap en geniet van alle voordelen.