Der Trick mit den Beinen - Piezo-Minimotoren für lineare Bewegungen

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Nicht magnetisch, hochgenau, spielfrei und selbsthemmend: Ein solcher Motor muss erst noch erfunden werden? Stimmt nicht. Das Unternehmen PiezoMotor setzt neue Maßstäbe mit einem Prinzip, das klassiche DC-Motoren in den Schatten stellen kann.

Motoren & Antriebstechnik

Der Trick mit den Beinen - Piezo-Minimotoren für lineare Bewegungen
Der Trick mit den Beinen - Piezo-Minimotoren für lineare Bewegungen

Mit vielen Bedingungen in Anwendungen wie Magnetresonanztomographie etwa oder in Positronen-Emissions-Tomographen sind klassische Elektromotoren überfordert. Magnetfelder und Vakuum sowie Strahlung können die Funktionen beeinträchtigen, weswegen die Motoren meist außen angebracht werden müssen – mit immensen Nachteilen von mechanischem Spiel bis zu notwendiger Abdichtung. Anders als ein elektrischer Motor benötigt ein Piezomotor keine magnetischen Komponenten oder drehende Teile, die den Strom in Bewegung wandeln, und kann direkt im Vakuum angebracht werden. Für viele Anwendungen in der Medizintechnik und Nanotechnologie ist vor allem eine lineare Bewegung gefragt. PiezoMotor bietet seine Miniatur-Motoren in unterschiedlicher Größe als Linearversion an. Der große Vorteil: Ein Linearmotor erzeugt im Gegensatz zu einer herkömmlich rotierenden Maschine keine drehende Bewegung beim angetriebenen Objekt, die zunächst einer Übersetzung bedarf. Linearmotoren treiben direkt an, keine Zahnräder oder Leitspindeln werden benötigt. Das wirkt sich kosten- und platzsparend aus und trägt zur großen Präzision der Linearmotoren bei. 

Mikromotor mit großen Fähigkeiten

Der Präzisionsmotor basierend auf den patentierten Piezo LEGS entspricht der Forderung nach höchster Genauigkeit. Bei den Piezo LEGS handelt es sich um Stellglieder aus Keramik, die mit Strom beaufschlagt und so bewegt werden. Jedes der üblicherweise vier Beine kann so verlängert oder seitlich verbogen werden – jeweils zwei Beine synchron, wodurch eine laufende Bewegung erzeugt wird. Die an die Keramik angelegte Spannung kontrolliert die synchronisierte Bewegung der Beinpaare und macht sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsbewegungen möglich. Der Clou: Der Piezomotor – egal ob linear oder rotierend – stoppt mit Präzision auf Nanometer-Ebene. Die Reibungskopplung zwischen Schenkel und Antriebsstange sorgt darüber hinaus dafür, dass die Piezo LEGS über die gesamte Lebensdauer des Motors absolut spielfrei funktionieren.

Moving- and Hold-Anwendungen sind das Spezialgebiet von piezoelektrisch betriebenen Motoren: Die Beine sind aus sich heraus steif. Die phasenversetzte Bewegung der Beine bewirkt, dass immer mindestens ein Paar die Antriebsstange klemmt. Das hat zur Folge, dass für die Halteposition keine weitere Kraft benötigt wird und auch im ausgeschalteten Zustand die Haltekraft hoch ist. Die hohe Kraft pro Volumen – von wenigen Newton bis zu 450 N. –, eine sehr gute Dynamik und Miniaturisierbarkeit sowie die hohe Flexibilität in der Geschwindigkeit sind weitere Vorteile gegenüber herkömmlichen Elektromotoren. Egal, mit welcher Geschwindigkeit er betrieben wird: Ein Piezomotor stoppt stets präzise und sofort dort, wo er es soll.

Zahlreiche Kunden aus dem medizinischen Sektor setzen bereits im OEM-Anwendungen auf Piezomotoren. Und auch in der Forschung leisten die Miniatur-Alleskönner hervorragende Dienste. Neben Präzision, Stabilität und Haltbarkeit ist es die Einfachheit, die überzeugt: Das moderne und ausgeklügelte System kommt ohne viele mechanische Elemente aus und stellt mit seiner Agilität herkömmliche Elektromotoren in den Schatten.

Veröffentlicht am November 11, 2019 - (420 views)
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