מערכות מיקום ליניארי מדויקות ביותר, כגון אלו המשמשות למיקוד וסריקה בציוד מדידה ובדיקה, זקוקות לעיתים קרובות לשני מצבי תנועה שונים: מהיר (100 מ"מ/שנייה) ואחריו איטי יותר (20 ננומטר/שנייה). המצב המהיר מקצר את זמן התנועה, בעוד שהמצב האיטי יותר מבטיח דיוק. עד כה, עיצוב נפוץ השתמש בשלבים נפרדים, אחד מונע על ידי בורג כדורי או מנוע ליניארי והשני, המותקן על גבי הראשון, מונע על ידי מיקרומטר ממונע או מנוע פיזואלקטרי.
מהנדסים פיתחו גישה חלופית: מנוע חד-שלבי חסכוני עם שתי מערכות הנעה עצמאיות. שני מנועים סיבוביים, מנוע סרבו זרם ישר סטנדרטי ומנוע PiezoLeg, מורכבים משני קצותיו של בורג כדורי מדויק מדגם Steinmeyer. מצמד אלקטרומגנטי שולט בחיבור בין מנוע PiezoLeg לבורג הכדורי. סרבו הזרם ישר תמיד מחובר, אך מופעל רק עבור תנועות מהירות.
במצב מהירות גבוהה, המצמד מפעיל ומנתק את מנוע ה-PiezoLeg. מנוע DC קונבנציונלי עם מקודד סיבובי לוקח על עצמו את משימת ההנעה. מכיוון שניתן לבצע תנועות במהירות גבוהה במהירות, החום המופק על ידי מנוע ה-DC נמוך מאוד. בהתאם לגובה הבורג, המהירות השמישה נעה בין 0.1 ל-100 מ"מ/שנייה.
כאשר המצמד כבוי, מנוע ה-PiezoLeg מתחבר לבורג הכדור. תת-מערכת מדידה ליניארית ברזולוציה גבוהה מספקת מידע מיקום לבקר התנועה. כאשר המצמד כבוי, השפעות החום מאלקטרומגנטים ממוזערות. ובמצב מנוחה, הפיאזומוטור פועל כבלם פסיבי - המונע תנועה לא רצויה של הבמה. עם זאת, לאחר המעבר למנוע PiezoLeg, טווח מהירויות של 0.15 עד כ-0.00002 מ"מ/שנייה (20 ננומטר/שנייה) אפשרי. יציבות המהירויות בטווח המהירויות הנמוך תלויה ברזולוציה של הסקאלה הליניארית שבה נעשה שימוש.
היחס בין המהירות המקסימלית למינימלית הוא מיליון ל-1, או יותר, וניתן לעבור ממהירות מהירה למהירות איטית בדיוק גבוה ולהיפך. התנועה בשני המצבים מוגבלת רק על ידי טווח התנועה של מערכת המיקום.
זמן פרסום: 26 במאי 2021