Piezoelektrische Schreitantriebe in höchst präzisen Linearverstellern

Abstract:
Im Rahmen dieses Artikels werden neue Regelalgorithmen beschrieben, die notwendig sind, um höchst präzise Linearversteller auf der Basis von Piezoschreitantrieben zu betreiben. Exzellente Performance im geschlossenen Regelkreis kann nur erreicht werden, wenn zuvor die optimale Spannungsform und Phasenlage der Piezoansteuerspannungen gewählt worden ist. Zunächst werden daher ausgehend von der Theorie und Funktionsweise dieser Antriebe verschiedene Spannungsformen auf ihre Eignung hin untersucht, im ungeregelten Betrieb eine möglichst konstante Vorschubgeschwindigkeit zu ermöglichen. Neben diesem allgemein bekannten Schreitmechanismus wird ein anderer Bewegungsmodus betrachtet. In diesem Modus arbeitet der Antrieb wie ein einfacher Biegewandler und hat im Vergleich zum Schreitbetrieb die doppelte Steifigkeit. Der Wechsel der beiden Bewegungsmodi wird vom Controller automatisch vollzogen. Mit diesem neuen Ansatz verbessert sich die Performance eines hochpräzisen Linearverstellers dramatisch, was abschließend an Hand von Messergebnissen bewiesen wird.