kleinster kapazitive Sensoren

Kapazitiver Sensor für Abstandsmessung und Positionsregelung

Berührungslose, kapazitive Sensoren sind ideal für lineare Messungen, lineare Positionsmessungen und lineare Abstandsmessung. Die Sensoren erlauben sehr genaue Messungen mit hoher Bandbreite und werden unter anderem bei Anwendungen wie Festplattenlaufwerken, luftgelagerten Spindeln, Präzisions-Kreuztischen, optische Scheiben, Kfz-Teilen und Werkzeugmaschinen eingesetzt. Mit einer Auflösung von weniger als 0,05 nm und einer nahezu unbegrenzten Lebensdauer zählen sie zu den leistungsstärksten Sensoren.

Merkmale

  • Berührungslose, kapazitive Messung
  • Leitendes, geerdetes Zielobjekt (Sensoren für nicht leitende Materialien verfügbar)
  • Messabstand von ±10 μm bis ±1000 μm (maximal 25 mm möglich)
  • Messauflösung von < 1 nm bis 50 nm
  • Analoges Signal von ±10 V (andere a.A.)
  • Linearität von 0,02 % über gesamten Messbereich
  • Stabilität von bis zu 1 nm pro Tag
  • Messbandbreite von 10 kHz bis 100 kHz
  • UHV- bzw. nicht-magnetische Umgebung

Positionierung im Nanometerbereich

Mit kapazitiven Sensoren ist es möglich über kurze Entfernungen im Nanometer Auflösungsbereich zu arbeiten. Der Sensor benutzt die Struktur des Messpunkts und ist daher kompakter als ein Linearencoder. Die Kosten für kapazitive Sensoren betragen im Subnanometer Bereich nur einen Bruchteil der für Interferometer anfallenden.

Kapazitive Sensoren von MS sind ideale Rückführungssysteme für Nanopositionierungen mit Piezo- oder Voicecoil Motore. Sie können als Rückführungssensor im Regelkreis oder als unabhängiger Lagesensor wirken. In der Nanopositionierer sind typischerweise mit 1 – 3 Achsen ausgestatte, die über einige hundert Micrometer pro Achse verfahren. Meist sind sie mit Dehnungsbändern konstruiert, die aus soliden Metallblöcken heraus gefräst werden. Dadurch erreicht man sehr saubere Bewegungen. Als Aktuatoren kommen Pieomotoren oder Voice Coils in Betracht.

Vorteile

  • Auflösung im Nanometerbereich
  • außergewöhnliche Linearität
  • keine zyklischen Fehler
  • hohe Positionsstabilität

Kapazitive Sensoren mit hoher Bandbreite für Fast Tool Servo

Fast Tool Servo-Systeme werden in einer Vielzahl von Bearbeitungsanwendungen eingesetzt, um nicht rotationssymmetrische Oberflächen zu bearbeiten und verschiedene Oberflächenstrukturen zu erzeugen. Ein schnelles Werkzeugservo ist ein Werkzeughaltermodul mit einem Hochleistungslinearaktuator, der das Werkzeug bei einer bestimmten Bandbreite oszilliert. Kapazitätssensoren von MicroSense, die zur Rückmeldung des Servosystems verwendet werden, bieten sowohl die hohe Bandbreite als auch die hohe Auflösung, die für schnelle Werkzeugservoanwendungen erforderlich ist. Unser Modell 8810 ist mit Bandbreiten bis 20 KHz erhältlich.

Empfohlene Produkte

Demodulator

Sensor-Serie

Anwendung

Model 4810

2800er

Rückführungssignal für Positionierung im Nanometerbereich (Servoregelkreis)

Model 8810

2800er

Rückführungssignal für Positionierung im Nanometerbereich (Servoregelkreis)

Model 8810, 20 KHz Version

2800er

Fast tool servo

Model 6810

6000er

Positionierung mit sehr hoher Auflösung

Abstandsmessung

Unter den Messsystemen für Auslenkungsmessung, sind erreichen nur die kapazitiven Sensoren eine  Auflösung die vergleichbar mit der eines Interferometers ist. Da die Sensoren berührungslos messen, beeinflussen sie nicht das Objekt durch Kontakt oder Gewicht. Typische Anwendungen sind:

  • Messung von axialer Auslenkung von Schäften, hochpräzisen Kugellagern und Membranen
  • Messung der Wiederholgenauigkeit von präzisen Mechaniken und Tischen
  • Kontaktlose Vermessung von gefertigten Teilen
  • Vermessung von Präzisionslagern

Oberflächenmessung von Gradheit und Planheit

Kapazitive Sensoren ermöglichen eine direkte Messung von Geradheit und Planheit von hochpräzisen Fertigungsmaschinen und Tischen. Vorteilhaft ist, dass dies ohne Fehler möglich ist, wie es bei einer Messung mit Laserinterferometer vorkommt.

Empfohlene Produkte

Demodulator

Sensor-Serie

Anwendung

Model 4810

2800er

Messen von Auslenkung bei guter Stabilität

Model 8810

2800er

Messen von Auslenkung bei guter Stabilität; Test von Präzisionstischen

Rundlauf mit kapazitiven Sensoren

Für eine Überwachung einer Spindel eignen sich kapazitive Sensoren ebenfalls. Durch die Auflösung im Nanometerbereich, können wichtige Daten über wiederholbare und nicht wiederholbare Fehler erfasst werden. Die kontaktlose Messung mit den Probes kann direkt am Werkzeug erfolgen, denn die Messköpfe haben standardmäßig einen Durchmesser kleiner als 0,5 mm. 

Kapazitive Positionssensoren eignen sich besonders für den Einsatz in Hochgeschwindigkeitsspindeln und anderen rotierenden Anwendungen. Da die kapazitiven Sensoren eine sehr hohe Bandbreite für die Messung bereitstellen, kann der gesamte Geschwindigkeitsbereich einer Anwendung beziehungsweise einer Spindel überwacht werden.

Empfohlene Produkte

Demodulator

Sensor-Serie

Anwendung

Model 5810

5000er

Messung von Rundlauf

Model 6810

6000er

Messung von Rundlauf mit sehr hoher Auflösung

Model 8810

2800er

Messung von Rundlauf bei langsamer Geschwindigkeit und gut geerdeten Objekten

SpinCheck

Spindle Metrology System

Komplettes Messsystem mit Datenerfassung und Datenanalyse

Vibrations- und Schwingungsmessung

Berührungslose Präzisionskapazitätssensoren verfügen über kleine Sensorköpfe mit geringer Masse und eine schnelle Reaktionszeit. Sie eignen sich daher gut für die Messung von Schwingungen in einer Vielzahl von Hochleistungsmaschinen, einschließlich Präzisions-X-Y-Stufen, Werkzeugmaschinen, Hochgeschwindigkeitsdruckgeräten und Geräten zur Herstellung von Halbleitern.

Ideal für Schwingungsmessanwendungen, bei denen der Einsatz eines Beschleunigungsmessers nicht möglich oder sinnvoll ist. Für Präzisionsstufen, die bei der Halbleiterherstellung verwendet werden, ist es möglich, die Vibration des Stufenstapels in der Waferebene zu messen, ohne der Waferhalterung Masse hinzuzufügen.

Zur berührungslosen Messung von strukturellen Schwingungen in Präzisionsabtaststufen zur Bestimmung der vertikalen Schwingungen in Bezug auf die Systemoptik. Dies bietet dem Konstrukteur ein leistungsfähiges Diagnosewerkzeug zur Bewertung der strukturellen Steifigkeit von Scansystemen.
Kapazitive Sensoren liefern eine Rückmeldung des Servosystems für aktive Schwingungsisolationssysteme mit hoher Leistung.

Empfohlene Produkte

Demodulator

Sensor-Serie

Anwendung

Model 8810

2800er

Vibrationsmessung bis zu einer Bandbreite von 20 KHz

Model 6810

6000er

Vibrationsmessung bis zu einer Bandbreite von 100 KHz

Einstellung der Fokalebene

Kapazitätssensoren von MicroSense werden in einer Vielzahl von Anwendungen zur Steuerung der Brennebene oder zum Nullstellen in atmosphärischen und Vakuumumgebungen eingesetzt. Typischerweise erfordern diese Anwendungen, dass die Systemoptik relativ zu einem zu inspizierenden Teil im Mikrometer- oder Submikronbereich wiederholt positioniert werden muss, während das zu inspizierende Teil schnell unter der Systemoptik bewegt wird.

Empfohlene Produkte

Demodulator

Sensor-Serie

Anwendung

Model 6810

2800er

Positionssensor für Regelung der Fokalebene

Model 8810

2800er

Hochauflösender Sensor für Positionsregelung der Fokalebene


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