Neues Vertikal-Positioniersystem mit hoher Dynamik, großem Stellweg und Gewichtskraftkompensation

Optisches Fokussieren, Scannen oder Höhenverstellung von Sensoren im Mittelpunkt

Neues Vertikal-Positioniersystem mit hoher Dynamik, großem Stellweg und Gewichtskraftkompensation
(PresseBox) ( Karlsruhe, )
Von Genomsequenzierung über Multi-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie, Deep Tissue Inspection, Lasermaterialbearbeitung, Waferinspektion bis zur magnetischen Pinzette in der Forschung … in zahllosen Anwendungen der Mikroskopie und der Industrie werden vertikale Positioniersysteme mit großem Stellweg, hoher Dynamik und Präzision gefordert. Mit dem neuen V‑308 Voice Coil PIFOC® bietet PI nun eine auf magnetischem Direktantrieb (Voice Coil) basierende Lösung, die diese Anforderungen vereint.

Kernelement des V-308 PIFOC® ist ein auf dem Grundkörper aufgesetzter, einachsiger Schlitten mit hochpräziser, seitlicher  Kreuzrollenführung. Angetrieben wird der Schlitten von einem mittig angeordneten PIMag® Voice Coil Motor, der speziell für hohe Dynamik entwickelt wurde. Der mit 7 mm große Stellweg kann vom Anwender mit einstellbaren Anschlägen nach oben und unten begrenzt werden. Die Beschleunigung beträgt bis zu 8m/s², die maximale Geschwindigkeit 200 mm/s. Damit werden Step&Settle Zeiten von unter 15 msec für 100 nm und 250 nm Schrittweite bei ±15 nm Fehlerband erreicht. Das bedeutet sehr schnelle Positionierung einer Fokussiereinheit und damit sehr schnelle Datenerfassung und hohe Produktivität.

Für die geforderte hohe Präzision wird der hochauflösende optische PIOne Linearencoder genutzt. Kleinste Schrittweiten von 10 nm und eine bidirektionale Wiederholgenauigkeit von 25 nm (bei 100 nm Verfahrweg) können so realisiert werden.

Magnetische Gewichtskraftkompensation

Ein besonderes Merkmal des neuen V-308 PIFOC ist die magnetische Gewichtskraftkompensation. Diese sorgt für ein leistungsloses Schweben von Schlitten und montierter Last und verhindert einen unkontrollierten Absturz bei Stromausfall bzw. beim Ausschalten des Controllers. Für flexiblen Einsatz der Achse – beispielsweise beim Austausch von Objektiven – kann der Anwender die Gegenkraft selbst einstellen und eine Gesamtmasse (Objektiv und Halter) von bis zu 1 kg kompensieren. Dadurch verhält sich die Achse auch vertikal quasi wie eine Horizontalachse.

Einfache Integration durch kompakte Bauweise und vielseitiges Zubehör

Mit Abmessungen von 87 x 77 x 30 mm (H/B/T) ist der Antrieb sehr kompakt gebaut. Eine Adapterplatte ermöglicht die Montage auf einer optischen Bank oder an einer optischen Platte, sowohl mit metrischem als auch zölligem Lochraster. Zwei verschiedene Objektivhalter (für horizontale oder vertikale Montage) stehen zur Verfügung sowie ein Set von Adapterringen für unterschiedlichen Objektivdurchmesser, bis zur Größe M32 x 0.75.

In der Standardkonfiguration wird der V-308 PIFOC mit dem speziell entwickelten Controller C-414 angeboten. Alternativ kann die Achse auch mit ACS-Controllern mit EtherCAT-Funktionalität betrieben werden. Anwender können damit Regelparameter aktiv steuern („Gain Scheduling“), was zusammen mit weiteren ACS-Features, wie beispielsweise ServoBoost, eine weitere Leistungssteigerung ermöglicht.
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