Hochpräzise lineare Positionierungssysteme, wie sie zum Fokussieren und Scannen in Mess- und Inspektionsgeräten verwendet werden, benötigen häufig zwei verschiedene Bewegungsmodi: einen schnellen (100 mm/Sek.) und anschließend einen langsameren (20 nm/Sek.).Der schnelle Modus verkürzt die Bewegungszeit, während der langsamere Modus für Präzision sorgt.Bisher verwendete ein übliches Design separate Tische, von denen einer von einer Kugelumlaufspindel oder einem Linearmotor angetrieben wurde und der zweite, auf dem ersten montiert, von einem motorisierten Mikrometer oder einem piezoelektrischen Motor angetrieben wurde.

Ingenieure haben einen alternativen Ansatz entwickelt: eine wirtschaftliche Einstufe mit zwei unabhängigen Antriebssystemen.Zwei Rotationsmotoren, ein Standard-Gleichstromservomotor und ein PiezoLeg-Motor, sind an beiden Enden einer hochpräzisen Steinmeyer-Kugelumlaufspindel montiert.Eine elektromagnetische Kupplung steuert die Verbindung zwischen PiezoLeg-Motor und Kugelumlaufspindel.Der Gleichstromservo ist immer angeschlossen, wird jedoch nur für schnelle Bewegungen mit Strom versorgt.

Im Hochgeschwindigkeitsmodus aktiviert und deaktiviert die Kupplung den Motor des PiezoLeg.Die Antriebsaufgabe übernimmt ein herkömmlicher Gleichstrommotor mit Drehgeber.Da schnelle Bewegungen schnell ausgeführt werden können, ist der Wärmeeintrag des Gleichstrommotors sehr gering.Abhängig von der Steigung der Kugelumlaufspindel liegt die nutzbare Geschwindigkeit zwischen 0,1 und 100 mm/s.

Bei ausgeschalteter Kupplung wird der Motor des PiezoLeg mit der Kugelumlaufspindel verbunden.Ein hochauflösendes lineares Messsubsystem liefert Positionsinformationen an den Motion Controller.Bei ausgeschalteter Kupplungsleistung werden die Wärmeeffekte der Elektromagneten minimiert.Und in der Ruheposition fungiert der Piezomotor als passive Bremse und verhindert so unerwünschte Tischbewegungen.Nach Umstellung auf den PiezoLeg-Motor ist jedoch ein Geschwindigkeitsbereich von 0,15 bis ca. 0,00002 mm/sec (20 nm/sec) möglich.Die Stabilität der Geschwindigkeiten im unteren Geschwindigkeitsbereich hängt von der Auflösung des verwendeten linearen Maßstabs ab.

Das Verhältnis von maximaler zu minimaler Geschwindigkeit beträgt 1 Million zu 1 oder mehr, und es ist möglich, von schneller auf hochpräzise langsame Geschwindigkeit umzuschalten und umgekehrt.Die Bewegung ist in beiden Modi nur durch den Verfahrbereich des Positionierungssystems begrenzt.