測定機器や検査機器の焦点合わせやスキャンに使用されるような高精度の線形位置決めシステムでは、多くの場合、2 つの異なる動作モードが必要になります。つまり、高速モード (100 mm/秒) と、それに続く低速モード (20 nm/秒) です。高速モードでは移動時間が短縮され、低速モードでは精度が保証されます。これまでの一般的な設計では、別々のステージが使用され、1 つはボールネジまたはリニアモーターで駆動され、2 番目のステージは最初のステージの上に取り付けられ、電動マイクロメーターまたは圧電モーターで駆動されました。

エンジニアは、2 つの独立した駆動システムを備えた経済的な単一ステージという代替アプローチを開発しました。標準 DC サーボモーターと PiezoLeg モーターの 2 つの回転モーターが、Steinmeyer 高精度ボールネジの両端に取り付けられています。電磁クラッチは、PiezoLeg モーターとボールネジの間の接続を制御します。DC サーボは常に接続されていますが、素早い動きの場合にのみ電力が供給されます。

高速モードでは、クラッチが PiezoLeg のモーターをオンにしたり、モーターの接続を解除したりします。ロータリーエンコーダを備えた従来の DC モーターが駆動タスクを引き継ぎます。高速動作を素早く実行できるため、DC モーターからの発熱が非常に低くなります。ボールねじのピッチに応じて、使用可能な速度は0.1～100mm/secとなります。

クラッチの電源がオフになると、PiezoLeg のモーターはボールネジに接続されます。高解像度の線形測定サブシステムは、位置情報をモーション コントローラーに提供します。クラッチの電源をオフにすると、電磁石からの熱の影響が最小限に抑えられます。また、静止位置ではピエゾモーターが受動ブレーキとして機能し、ステージの不要な動きを防ぎます。ただし、PiezoLeg モーターに切り替えると、0.15 ～約 0.00002 mm/sec (20 nm/sec) の速度範囲が可能になります。低速域での速度の安定性は、使用するリニアスケールの分解能に依存します。

最高速度と最低速度の比は 100 万対 1 以上で、高速から高精度低速への切り替え、またはその逆の切り替えが可能です。どちらのモードでも、移動は位置決めシステムの移動範囲によってのみ制限されます。