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Positioniersystem Neues Vertikal-Positioniersystem punktet mit Dynamik und Präzision

Redakteur: Jan Vollmuth

Das neue vertikale Positioniersystem V 308 Voice Coil PIFOC von PI mit magnetischem Direktantrieb (Voice Coil) kombiniert großen Stellweg, hohe Dynamik und Präzision.

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Der neue V-308 Voice Coil PIFOC wird als modulare Plattform mit passender Elektronik (hier gezeigt der Controller: C-414), Adapterplatte zur Befestigung auf einer optischen Bank, Objektivhalter und Adapterringen angeboten.
Der neue V-308 Voice Coil PIFOC wird als modulare Plattform mit passender Elektronik (hier gezeigt der Controller: C-414), Adapterplatte zur Befestigung auf einer optischen Bank, Objektivhalter und Adapterringen angeboten.
(Bild: Physik Instrumente)

Kernelement des V-308 PIFOC ist ein auf dem Grundkörper aufgesetzter, einachsiger Schlitten mit hochpräziser, seitlicher Kreuzrollenführung. Angetrieben wird der Schlitten von einem mittig angeordneten PIMag Voice Coil Motor, der speziell für hohe Dynamik entwickelt wurde.

Großer Stellweg mit einstellbaren Anschlägen

Der mit 7 mm große Stellweg kann vom Anwender mit einstellbaren Anschlägen nach oben und unten begrenzt werden. Die Beschleunigung beträgt bis zu 8 m/s², die maximale Geschwindigkeit 200 mm/s. Damit werden Step-&-Settle-Zeiten unter 15 msec für 100 nm und 250 nm Schrittweite bei ±15-nm-Fehlerband erreicht. Das bedeutet sehr schnelle Positionierung einer Fokussiereinheit und damit sehr schnelle Datenerfassung und hohe Produktivität.

Für die geforderte hohe Präzision wird der hochauflösende optische PIOne Linearencoder genutzt. Kleinste Schrittweiten von 10 nm und eine bidirektionale Wiederholgenauigkeit von 25 nm (bei 100 nm Verfahrweg) können so realisiert werden.

Magnetische Gewichtskraftkompensation

Ein besonderes Merkmal des neuen V-308 PIFOC ist die magnetische Gewichtskraftkompensation. Diese sorgt für ein leistungsloses Schweben von Schlitten und montierter Last und verhindert einen unkontrollierten Absturz bei Stromausfall bzw. beim Ausschalten des Controllers. Für flexiblen Einsatz der Achse – beispielsweise beim Austausch von Objektiven – kann der Anwender die Gegenkraft selbst einstellen und eine Gesamtmasse (Objektiv und Halter) von bis zu 1 kg kompensieren. Dadurch verhält sich die Achse auch vertikal quasi wie eine Horizontalachse.

Mit Abmessungen von 87 x 77 x 30 mm (H/B/T) ist der Antrieb sehr kompakt gebaut. Eine Adapterplatte ermöglicht die Montage auf einer optischen Bank oder an einer optischen Platte, sowohl mit metrischem als auch zölligem Lochraster. Zwei verschiedene Objektivhalter (für horizontale oder vertikale Montage) stehen zur Verfügung sowie ein Set von Adapterringen für unterschiedlichen Objektivdurchmesser, bis zur Größe M32 x 0.75.

Aktiv steuern mittels EtherCAT-fähigen Controllern

In der Standardkonfiguration wird der V-308 PIFOC mit dem speziell entwickelten Controller C-414 angeboten. Alternativ kann die Achse auch mit ACS-Controllern mit EtherCAT-Funktionalität betrieben werden. Anwender können damit Regelparameter aktiv steuern („Gain Scheduling“), was zusammen mit weiteren ACS-Features, wie beispielsweise Servo Boost, eine weitere Leistungssteigerung ermöglicht.

PI sieht die Einsatzgebiete seines neuen V-308 PIFOC von der Genomsequenzierung über Multi-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie, Deep Tissue Inspection, Lasermaterialbearbeitung, Waferinspektion bis hin zur magnetischen Pinzette in der Forschung.

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