
壓電納米定位臺作為精密運動控制的核心部件廣泛應用于精密制造、光學檢測、半導體加工等高精尖領域,而高精度定位與場景適配性常常是這些應用的核心需求——既要保證納米級的定位精度,又要適配不同工況。
基于此前廣受認可的P15系列,我們全新推出P15A.XYZ50S25壓電納米定位臺。它不僅將負載能力提升至10kg,還通過結構創新增強了場景適應性。80μm/軸的行程在保證高精度的同時,也兼顧了實際應用中的運動范圍需求。從定制化需求精準落地,到標準化產品全面推廣,P15A.XYZ50S25的研發為多行業精密定位提供了新的方案。

一
技術基礎: 為什么選擇壓電驅動?
壓電納米定位臺主要利用逆壓電效應:當在壓電陶瓷材料上施加外部電壓時,其內部晶格結構會發生微觀形變,從而產生可控的精密位移。通過精確控制輸入電壓,即可直接、快速地控制這種機械位移。
基于此原理的壓電驅動技術,為納米定位系統帶來了幾個關鍵優勢:
? 1.納米級分辨率與高精度:平臺的驅動源于壓電材料的直接微觀形變,無需通過中間傳動機構進行轉換,從根本上避免了回程間隙、摩擦等因素的影響。通過高性能閉環控制,可輕松實現納米級的分辨率與定位精度。
? 2.毫秒級響應:壓電陶瓷的響應時間通常在毫秒量級,這使得平臺能夠執行高速、高頻率的掃描與定位運動,滿足動態應用的需求。
? 3.高剛性與強推力:壓電陶瓷在變形時能產生較大的作用力,這使得運動平臺具有很高的靜態與動態剛度。
? 4.潔凈無磁:壓電驅動過程不產生電磁場,也不會因相對運動而產生磨損顆粒。這使其非常適用于一些對真空環境和清潔度要求高的場景,以及需要避免電磁干擾的精密測量場合。
二
設計演進:從方形通用平臺到全場景兼容承載臺面
P15系列壓電納米定位臺一直以來都是多維納米定位的可靠選擇,其多尺寸設計、可選通孔的架構,充分滿足光學、顯微、微操作等領域對通用性、靈活性的廣泛需求。
P15A.XYZ50S25壓電納米定位臺的中心通孔為圓形。該結構讓其受力更均勻,為重型負載下的三維納米級運動提供一種更穩定、更一致的解決方案。
? 1.提升剛度的方向一致性:當負載接近10kg,且需在80μm行程內進行動態掃描或定位時,這種圓形結構天然具備更高的對稱性,經過優化設計,有助于實現X與Y軸方向剛度和動態響應特性更趨一致,從而確保重載條件下,平臺在全平面內的運動精度更加均勻。
? 2.優化負載應力分布:圓形輪廓讓負載產生的應力更平滑地傳遞至柔性鉸鏈系統,有利于改善長期重載運行下的結構穩定性與疲勞壽命,從設計上保障了長期精度穩定性。
? 3.增強兼容性:圓形的載臺設計打破負載的安裝方位限制,可實現適配多種用途,大幅提升設備集成效率,與負載連接更自由。另外,許多精密加工與檢測場景需要平移與旋轉運動的協同。圓形臺面為后續與旋轉軸的集成提供了物理與概念上的便利,易于實現同軸對準,簡化多自由度系統的設計。

三
場景延伸: 從定制到標準,覆蓋多行業核心需求
P15A.XYZ50S25壓電納米定位臺源于精準的定制化需求,但憑借結構與性能的通用性,現已成為P15系列的重要補充,可廣泛適用于多行業精密定位場景:
? 1.透射光應用:完美適配近場掃描、共焦顯微鏡、掩模定位等透射光場景,圓形通光孔更貼合光學通路的圓形特性,有效避免遮擋,提升成像質量;
? 2.精密調平場景:在晶圓加工或光學鏡片檢測中,樣品平臺需在微米甚至納米尺度上動態調平。P15A.XYZ50S25的對稱結構和均勻受力特性,能有效保障調平過程的穩定性與重復性;
? 3.特殊環境適配:得益于無摩擦的結構設計,真空版P15A.XYZ50S25可在真空、潔凈室等特殊環境中穩定運行,無顆粒產生,滿足半導體制造、計量校準等高端場景需求。
實測曲線

電壓與位移曲線

線性度曲線

重復度曲線
技術參數
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型號 |
P15A.XYZ50S/K25 |
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運動自由度 |
X,Y,Z |
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驅動控制 |
4路驅動,3路傳感/4路驅動 |
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標稱行程范圍(0~120V) |
64μm/軸 |
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Max.行程范圍(0~150V) |
80μm/軸 |
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傳感器類型 |
SGS/- |
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中心通孔 |
φ25mm |
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外形尺寸 |
175×170×34mm^3 |
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分辨率 |
3nm/0.1nm |
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重復定位精度 |
X0.05%F.S.,Y0.04%F.S.,Z0.06%F.S./- |
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俯仰/偏航/滾動 |
<20μrad |
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推/拉力 |
200N/10N |
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運動方向剛度 |
2.5N/μm |
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空載諧振頻率 |
X315Hz/Y355Hz/Z365Hz |
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帶載諧振頻率 |
X30Hz/Y32Hz/Z40Hz@10kg |
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閉/開環空載階躍時間 |
200ms@10kg/30ms |
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承載能力 |
10kg |
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靜電容量 |
20.8μF/軸 |
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工作溫度范圍 |
-20~80℃ |
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材質 |
不銹鋼、鋁合金 |
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重量 |
1800g |
推薦控制器
E70.D4S-L多通道壓電控制器是基于標準E70壓電控制器進行通信接口變換的四通道壓電控制器,可通過串口、USB或網口進行數字通信,適用于驅動P15A.XYZ50S25系列壓電納米定位臺。E70.D4S-L控制器采用DC24V供電,可通過模擬或數字信號進行閉環控制,上位機軟件支持二次開發。

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