PI Ceramic   
 
 

NUOVA SERIE DI POSIZIONATORI MINIATURIZZATI
Q-MOTION: AL CUORE DEL MOVIMENTO

 

La miniaturizzazione oggi
Pur per esigenze diverse, la miniaturizzazione è oggi un obiettivo perseguito sia dall’industria sia dalla ricerca. Per quest’ultima, miniaturizzare può significare massimizzare gli elementi in un sistema di misura con il minimo disturbo per il fenomeno osservato. L’industria ha invece in essa una grande opportunità per l’abbattimento dei costi (attraverso il miglioramento dell’ingegnerizzazione e dell’integrazione dei componenti) e verso l’incremento della produttività, potendo ad esempio unire più processi in una sola macchina.

La serie Q-Motion
I costruttori di componenti sono quindi chiamati a fornire dispositivi sempre più piccoli e performanti. Physik Instrumente (PI) è già da anni un riferimento grazie alle serie PILine e NexAct e raggiunge oggi con i nuovissimi posizionatori delle serie Q-Motion un ulteriore livello di miniaturizzazione.

Nati per garantire risoluzione nanometrica, i nuovi posizionatori, in particolare i modelli  Q-522 e il Q-614, offrono dimensioni esterne estremamente compatte (soli 22 mm di lato per i lineari e 14 mm di diametro per i rotativi) e risultano essere tra i più piccoli presenti ad oggi sul mercato. Inoltre, il tipo di tecnologia utilizzata garantisce, in stato di riposo, il mantenimento della posizione (autobloccanti in power-off).

Il Q-614 ha una risoluzione tipica di 100 µrad su 360° con una velocità massima di 70°/s che, unitamente alle dimensioni, lo rende l’ideale per micromanipolazioni. Un sensore opzionale da 1nm, associabile alla Q-522, le permette invece di eseguire in maniera affidabile e ripetibile movimenti incrementali di pochi nm a una velocità fino a 10 mm/s.

Le serie Q-Motion standard sono compatibili per l’utilizzo in vuoto sino a 10E-6 mbar; a queste si aggiungono versioni speciali non-magnetiche e per l’ultra-alto vuoto.

 

La tecnologia PIShift
Il cuore pulsante delle serie Q-Motion è la tecnologia PIShift, ovvero una motorizzazione piezo-inerziale piccola e di semplice integrazione, ma capace di una forza di blocco sino a 10 N e di corsa virtualmente illimitata. Il principio di funzionamento è un’alternanza ciclica di attrito statico e dinamico tra un elemento mobile e l’attuatore ceramico vero e proprio: nella fase attiva, il piezo si espande lentamente portando con se l’elemento mobile; nella fase di ritorno, il piezo si contrae velocemente facendo sì che l’inerzia dell’elemento lo tenga nella sua posizione

L’attuatore piezoelettrico lavora a una frequenza di oltre 20 kHz che gli permette di raggiungere silenziosamente la velocità di 10 mm/s. In fase statica, il piezo fornisce la massima forza di bloccaggio senza assorbire ulteriore corrente né generare calore: caratteristica fondamentale nella microscopia, nelle applicazioni di metrologia o nelle micromanipolazioni del biomedicale. L’economicità finale del dispositivo è ottenuta sia grazie alla semplicità costruttiva che a quella di pilotaggio, essendo necessaria una singola fase elettrica su cui viaggia un segnale a dente di sega di meno di 50 V.

Semplicità di controllo e integrazione software
Elettroniche compatte a singolo canale o multi-canale, come l’E-870.4G, sono disponibili per il pilotaggio e il controllo delle serie Q-Motion tramite porta seriale. Il software PI MikroMove fornito insieme al controllore consente avvii rapidi e configurazioni semplici. L’integrazione in ambienti già esistenti è invece possibile grazie ai driver LabVIEW e alle DLL disponibili.

 

Sistemi Multi-asse semplici e compatti
Con le serie Q-Motion la costruzione di sistemi multi-asse è semplice e non richiede piastre di adattamento. Risulta inoltre molto interessante la possibilità di realizzare delle meccaniche a cinematica parallela, come ad esempio i celebri SpaceFAB della PI miCos, che apre le porte a futuri sviluppi per applicazioni in aria o in vuoto.

 
 
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