ハイブリッドアクチュエータは最適なビームパスのために世界最大の地上望遠鏡の主鏡を位置決めします

各ミラーセグメントは3つのドライバーによって配置されます。必要性がテクノロジーをその限界まで押し上げます。最大10mmという比較的長いトラベルレンジで位置と経路の精度が2nm以下は、アクチュエータの開発時に克服する必要のある課題です。一般的に観測中に対象物を追跡するには、1秒あたり数ナノメートル±0.45µm/sの速度が必要です。平均位置誤差は2nmを超えてはなりません。望遠鏡を異なる対象物に向ける場合、最大±100µmの速度が必要です。これには高荷重物の移動も含まれます（鏡の1つの断片の重量は250kgとなります）。 望遠鏡内には、様々な位置決めが必要とされ、463N～1050Nの力で荷重を移動させたり、または保持する必要があります。風や地震によってこれらの荷重が大きく超過する可能性もありますが、その場合、駆動は有効な動作状態ではなくなります。また、システムの寿命に対する非常に高い要求により技術的なリスクが高まりますが、このことはプロジェクトの実現時に考慮する必要があり、同じことがアクチュエータとコントローラの排熱の最大許容度にも当てはまります。PI社はこの非常に要求の高い課題向けに、ハイブリッドドライブをカスタマイズします。

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ハイブリッド駆動の原理は、ピエゾアクチュエータと高耐荷重で大規模な長距離移動に適したモータースピンドル駆動を組み合わせています。モータースピンドル駆動の不正確さは高分解能センサーにより測定し、ピエゾを使用して修正することができます。これにより、純粋なモータースピンドル駆動では達成が不可能な非常に高精度の位置調整が実現されます。 専用のコントローラは両方の駆動を同時に制御し、高分解能の位置測定システムを制御します。サーボアルゴリズムではモーターとピエゾシステムを1つの駆動ユニットとみなし、実際のモーションと算出された軌道を比較します。これにより、ESOではプライマリミラーの構造の歪みを正確に修正することができます。スピンドルは高比率の減速ギヤヘッドを通してブラシレスのハイトルクモーターによって駆動されます。ギヤヘッドは遊びのない動作と一定のトランスミッション比率を保証します。そのため、非常に小さなモーターで質量の大きな物を動かすことができます。高度なトランスミッションにより、静止状態でのモーターのセルフロッキングも可能になります。 ピエゾアクチュエータは、厳しい環境条件でも30年の寿命を達成できるよう、窒素が充填された密封型の金属ベローズに入った金属ケース封入型となっており、湿気に対して保護されています。高分解能センサーはインクリメンタル光学エンコーダで、駆動軸にできるだけ近い位置に配置されます。100ピコメートルの分解能で動作し、環境条件の変化に影響されません。