ピエゾアクチュエータとプログラマブルピエゾシムの違いとは

光学システムや精密機械システムの設計エンジニアのための新しいツール

ピエゾスタックアクチュエータは何十年にもわたり、フォトニクスアライメント、ポジショニング、力発生、高速アクチュエーションなどのアプリケーションで使用されてきました。積層ピエゾアクチュエータは高いダイナミクスでの動作が可能ですが、高い剛性と安定性により、準静的なアプリケーションで使用することも可能です。

原則は比較的シンプルです。ピエゾの伸びは、ピエゾの長さの0.1 %で、駆動電圧にほぼ比例して変わります。ピエゾスタックアクチュエータの充電と放電は、電力用コンデンサの充電と放電に関連しています。

準静的なアプリケーション

静的なアプリケーションが関連する場合(複数の部品が調整され、適所に保持される必要がある場合)、ピエゾアクチュエータは効果を発揮します。特に、光学、レーザー、および半導体関連の多数のアプリケーションでは原子レベルの分解能で使用することも可能です。ただし、各アクチュエータには必要な位置を保つためのドライバーが必要となります。電源が抜かれると、ピエゾスタックはゆっくり放電し、充電の影響を受けた寸法変化はすべてなくなります。

プログラマブルシム

逆ピエゾ効果を用いた新しい技術により、高分解能と安定性を必要としながら、継続的な駆動電圧は好ましくなく、手動での調整ができない状況で利用が可能です。

プログラマブル(セミアクティブ)シム向けアプリケーションは、2つ以上の小部品間の調整が重要なケースで、環境上の変化、クリープにより、ある時点で再調整が必要となる場合があります。

例:

  • 精密な機械工学
  • 天文学用の装置や半導体製造向けのハイエンドな光学アセンブリー
  • シンクロトロンの材料研究試験システム

PIRestテクノロジー

ピエゾセラミクスを基にしたPIRestアクティブシムテクノロジーは、携帯プログラマーを使用して数秒で変位を変更することが可能です。新たに位置がプログラミングされると、その位置は何日もナノメートルの範囲で安定性が維持されます。これらのプログラマブルシムは、プレート状やリング状などほぼすべての形状、またどんなサイズにも対応可能です。従来のピエゾアクチュエータとハイブリッドで動的アプリケーション(振動解除、精密運動制御など)を作ることも可能です。

ナノメートルの分解能

逆ピエゾ効果ではほぼ無制限の分解能が許容されているため(このため原子間力顕微鏡でピエゾアクチュエータが採用されています)、ビエゾシムではナノメートル範囲でのプログラマブル寸法変化が可能です。

仕様

以下の表に示すように、標準プログラマブルシムにはさまざまなものがあります。カスタムバージョンも可能です。

多軸調整

多軸調整では、バイポッド、トライポッド、ヘキサポッドタイプのアレンジが可能です。


この著者について

Stefan Vorndran

Vice President - Marketing, PI (Physik Instrumente) LP

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