Linear Motion Control - 07/02/2021
NSK muestra su competencia en posicionamiento ultrafino
Como experto en control de movimiento, NSK suministra con frecuencia a los clientes manipuladores y posicionadores que cumplen con los requisitos de precisión micrométrica e incluso nanométrica. Estas soluciones realizan operaciones de posicionamiento fino bajo el campo de visión de un microscopio, lo que exige la aplicación de ingeniería y conocimientos especializados. Un ejemplo de ello es el Nanopositioner de NSK, que ejemplifica la experiencia de la empresa en mecatrónica integrada y tecnología de accionamiento de posicionamiento de precisión. Este conocimiento es el resultado de décadas como pioneros en el desarrollo de tecnologías relacionadas como rodamientos, productos de movimiento lineal y soluciones de procesamiento de imágenes.
La demanda del mercado de mecanismos de posicionamiento con precisión nanométrica continúa expandiéndose en sectores que incluyen equipos de fabricación de semiconductores, biotecnología, dispositivos de comunicaciones ópticas y sistemas microelectromecánicos (MEMS), por mencionar tan solo unos pocos. Las etapas de posicionamiento fino destinadas a cumplir con estos requisitos están disponibles desde hace algún tiempo, y por lo general comprenden un husillo a bolas, un motor paso a paso y un elemento piezoeléctrico. Sin embargo, estas soluciones generalmente carecen de rigidez y no alcanzan la ultra alta resolución necesaria a altas velocidades.
El Nanopositioner de NSK supera estos desafíos. Con una unidad propietaria de rodamiento de soporte fijo del husillo a bolas con elemento piezoeléctrico, el dispositivo proporciona un posicionamiento fino con una precisión nanométrica a altas velocidades sin comprometer la rigidez mecánica. La velocidad máxima es de 72 mm/s, mientras que la resolución es de 5 nm y la precisión de posicionamiento de ±15 nm.
Entre las principales características diferenciadoras del Nanopositioner se encuentra su configuración y estructura. Las etapas de posicionamiento fino convencionales utilizan un elemento piezoeléctrico apilado como una forma de actuador piezoeléctrico, pero este diseño es vulnerable a la tensión, momento y fuerzas radiales. La implementación de muelles de compresión puede contrarrestar este efecto, pero carecen de la rigidez adecuada y pueden dificultar el funcionamiento a alta velocidad.
En cambio, el Nanopositioner de NSK incorpora un elemento piezoeléctrico en el rodamiento de soporte fijo del husillo a bolas. Montar el elemento piezoeléctrico en el mismo eje que los rodamientos precargados significa que no se producen momentos no deseados ni fuerzas radiales. Además, la provisión de precarga del rodamiento como fuerza de compresión sobre el elemento piezoeléctrico evita la tensión, mientras que la rigidez no se ve comprometida.
El Nanopositioner ofrece una fácil aplicación en las etapas de posicionamiento XYZ. A modo de ejemplo, el dispositivo se encuentra en el corazón de un sistema probado de micromanipulación de NSK para un posicionamiento preciso. Con la capacidad de manipular elementos tan diminutos como una sola célula, el sistema es ideal para una gran variedad de aplicaciones de biotecnología y medicina, mientras que los nanotecnólogos encuentran el sistema útil para ensamblar herramientas microscópicas.
Impulsado por un motor giratorio, el Nanopositioner proporciona el control de posicionamiento de movimiento fino que exigen varias configuraciones y micromanipuladores, lo que garantiza facilidad de funcionamiento y movimiento de alta precisión de los múltiples accesorios acoplados.
Hay dos tipos de Nanopositioners de NSK disponibles: la serie M compacta de un solo eje; y la serie CD con mesa XY de doble eje.
Imagen 1): La estructura del Nanopositioner de NSK evita la aplicación de fuerzas radiales, momentos y de tensión que se detectan en equipos convencionales similares
Imagen 2): El Nanopositioner de la serie M de NSK cuenta es una unidad compacta de un solo eje
Imagen 3): Nanopositioner de la serie CD de NSK con mesa XY de doble eje
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