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Aprile 2016 Automazione e Strumentazione
MISURA
approfondimenti 36
Gianluca Poli
La richiesta di posizionatori sempre più piccoli è in continuo aumento.
I micro-assemblaggi industriali, la fotonica, la metrologia laser e ottica, così come
gli istituti di ricerca dotati di apparati in ultra-alto vuoto e con forti campi magnetici,
necessitano di sistemi di posizionamento sempre più piccoli e precisi. Anche le
applicazioni di tipo commerciale sviluppate presso le Università hanno esigenze simili.
Esempi tipici sono la metrologia e i dispositivi di tipo medicale e tutti quegli strumenti
che necessitano di essere trasportabili.
I POSIZIONATORI MINIATURIZZATI DI PHYSIK INSTRUMENTE
L’AUTORE
G. Poli, Sales Engineer, Physik
Instrumente
A FIL DI RETE
I sistemi di posizionamento basati sui motori
piezo di tipo ‘Inerzia Drives’, rappresentano
una valida soluzione per le applicazioni, sem-
pre più frequenti, che richiedono precisione e
dimensioni estremamente ridotte. Essi infatti
sono caratterizzati da un design miniatu-
rizzato, offrono un’ elevata risoluzione su
corse teoricamente illimitate, sono dotati di un
sistema di auto-bloccaggio e per di più hanno
un ottimo rapporto qualità-prezzo.
Questi nuovi prodotti piezo forniscono una solu-
zione praticamente adatta per ogni applicazione
per la quale si necessaria un’elevata precisione
e dimensioni compatte, aspetti questi diretta-
mente legati al principio di funzionamento, che
si basa sul fenomeno piezoelettrico. Un attua-
tore piezoelettrico infatti converte l’energia
elettrica direttamente in energia meccanica,
creando un movimento a livello sub-nanome-
trico caratterizzato da tempi di risposta molto
brevi e con un’elevata accele-
razione. L’effetto piezoelettrico
è basato su campi elettrici, per
questo motivo questi attuatori
non generano campi magne-
tici, né vengono da essi influen-
zati, pertanto non sono soggetti a
usura. Inoltre, dal momento che
questi attuatori non richiedono
l’ausilio di lubrificanti, risultano
essere adatti anche per le appli-
cazioni in vuoto.
Precisione nanometrica
su lunghe corse
Tuttavia, lo spostamento pro-
vocato dall’effetto piezo è solo
una piccola percentuale della dimensione reale
del componente. Per questo motivo il raggiun-
gimento di corse maggiori può risultare com-
plesso e dispendioso. Physik Instrumente
(PI) ha trovato una risposta, introducendo la
serie dei sistemi di posizionamento Q-Motion,
migliorando la precedente tecnologia dei
motori ultrasonici PILine, così come quella
basata sui motori piezo del tipo stepping drive
(υfigura 1). Le unità a ultrasuoni raggiun-
gono velocità elevate con risoluzioni di circa
50 nm, per cui i motori piezo stepping sono
adatti per risoluzioni estreme fino a 0,1 nm,
oltre che per sviluppare forze elevate. La serie
Q-Motion quindi permette un’alta risoluzione
a livello nanometrico, con corse teoricamente
illimitate e un design miniaturizzato. Inoltre,
i sistemi basati sui piezo Inerzia Drives non
risultano affatto essere ‘pigri’ come il loro
nome potrebbe suggerire. Possono essere azio-
Figura 1 – La collocazione in termini di forza [N] e velocità [mm/s]
dei sistemi di posizionamento di Physik Instrumente (Immagine: PI)
Sistemi di posizionamento
miniaturizzati ad alta risoluzione