تتطلب أنظمة تحديد المواقع الخطية عالية الدقة، كتلك المستخدمة في ضبط التركيز والمسح في معدات القياس والفحص، نمطين مختلفين للحركة: نمط سريع (100 مم/ثانية) يليه نمط أبطأ (20 نانومتر/ثانية). يقلل النمط السريع زمن الحركة، بينما يضمن النمط الأبطأ الدقة. وحتى الآن، كان التصميم الشائع يعتمد على مرحلتين منفصلتين، إحداهما تُدار بواسطة برغي كروي أو محرك خطي، والأخرى، المثبتة فوق الأولى، تُدار بواسطة ميكرومتر آلي أو محرك كهرضغطية.
ابتكر المهندسون نهجًا بديلًا: نظام اقتصادي أحادي المرحلة مزود بنظامي دفع مستقلين. يتكون هذا النظام من محركين دوارين، أحدهما محرك سيرفو تيار مستمر قياسي والآخر محرك بيزو ليغ، مثبتين على طرفي لولب كروي عالي الدقة من نوع شتاينماير. يتحكم قابض كهرومغناطيسي في الوصلة بين محرك بيزو ليغ واللولب الكروي. يبقى محرك السيرفو تيار مستمر متصلًا دائمًا، ولكنه لا يُزود بالطاقة إلا عند الحاجة إلى حركات سريعة.
في وضع السرعة العالية، يقوم القابض بتنشيط محرك PiezoLeg وفصله. ويتولى محرك تيار مستمر تقليدي مزود بمشفّر دوراني مهمة القيادة. ونظرًا لإمكانية تنفيذ الحركات عالية السرعة بسرعة، فإن الحرارة الناتجة عن محرك التيار المستمر تكون منخفضة للغاية. وتتراوح السرعة القابلة للاستخدام، اعتمادًا على خطوة لولب الكرة، من 0.1 إلى 100 مم/ثانية.
عند إيقاف تشغيل القابض، يتصل محرك PiezoLeg بالبرغي الكروي. يوفر نظام فرعي عالي الدقة لقياس الحركة معلومات الموقع لوحدة التحكم في الحركة. عند إيقاف تشغيل القابض، يتم تقليل تأثيرات الحرارة الناتجة عن المغناطيسات الكهربائية إلى أدنى حد. وفي وضع الراحة، يعمل محرك PiezoLeg كمكبح سلبي، مانعًا أي حركة غير مرغوب فيها للمنصة. مع ذلك، بعد التحويل إلى محرك PiezoLeg، يصبح نطاق السرعة من 0.15 إلى حوالي 0.00002 مم/ثانية (20 نانومتر/ثانية) ممكنًا. يعتمد استقرار السرعات في نطاق السرعة المنخفض على دقة المقياس الخطي المستخدم.
تبلغ نسبة السرعة القصوى إلى الدنيا مليون إلى واحد أو أكثر، ويمكن التبديل بين السرعة العالية والسرعة البطيئة عالية الدقة والعكس. ولا يحد من الحركة في كلا الوضعين سوى نطاق حركة نظام تحديد المواقع.
تاريخ النشر: 26 مايو 2021





