Высокоточные системы линейного позиционирования, например те, которые используются для фокусировки и сканирования в измерительном и инспекционном оборудовании, часто требуют двух разных режимов движения: быстрого (100 мм/сек), за которым следует более медленный (20 нм/сек).Быстрый режим сокращает время перемещения, а более медленный режим обеспечивает точность.До сих пор в обычной конструкции использовались отдельные ступени: одна приводилась в движение шариковинтовой парой или линейным двигателем, а вторая, установленная поверх первой, приводилась в движение моторизованным микрометром или пьезоэлектрическим двигателем.

Инженеры разработали альтернативный подход: экономичную одноступенчатую систему с двумя независимыми системами привода.Два ротационных двигателя, стандартный серводвигатель постоянного тока и двигатель PiezoLeg, установлены на обоих концах высокоточной шарико-винтовой передачи Steinmeyer.Электромагнитная муфта контролирует соединение между двигателем PiezoLeg и шариковым винтом.Сервопривод постоянного тока всегда подключен, но питается только при быстрых перемещениях.

В высокоскоростном режиме муфта включает и отключает двигатель PiezoLeg.Обычный двигатель постоянного тока с поворотным энкодером берет на себя задачу привода.Поскольку высокоскоростные движения могут выполняться быстро, тепло, выделяемое двигателем постоянного тока, очень мало.В зависимости от шага ШВП полезная скорость варьируется от 0,1 до 100 мм/сек.

При выключенном сцеплении двигатель PiezoLeg подключается к шарико-винтовой передаче.Подсистема линейных измерений высокого разрешения передает информацию о местоположении контроллеру движения.При выключенном питании сцепления тепловое воздействие электромагнитов сводится к минимуму.А в исходном положении пьезомотор работает как пассивный тормоз, предотвращая нежелательное движение сцены.Однако после переключения на двигатель PiezoLeg возможен диапазон скоростей от 0,15 до примерно 0,00002 мм/сек (20 нм/сек).Стабильность скоростей в нижнем диапазоне скоростей зависит от разрешения используемой линейной шкалы.

Соотношение максимальной и минимальной скорости составляет 1 миллион к 1 или выше, при этом можно переключаться с быстрой высокоточной медленной скорости и наоборот.Перемещение в обоих режимах ограничено только диапазоном перемещения системы позиционирования.