Die Stromzufuhr erfolgt über die sogenannten Bürsten. Im unbelasteten Zustand ist die Drehzahl des DC-Motors annährend proportional zur angelegten Spannung. Da ein Gleichstrommotor nicht über definierte Schritte verfügt, ist zur Positionsrückmeldung ein inkrementales Wegmeßsystem, bzw. ein Drehgeber notwendig., Einstellempfindlichkeit, ist die minimale Stellgröße, die eine Bewegung bewirkt. Sie wird auch beschrieben als das Verhältnis von resultierender Bewegung und ursächlichem Antrieb., Führungsabweichung, ist der lineare Anteil einer Abweichung von der Verstellachse. Die Führungsabweichung setzt sich aus zwei orthogonalen Komponenten zusammen:, Geradheit (Abweichung in der Ebene des Verschiebeschlittens) und die Ebenheit (Abweichung außerhalb der Ebene des Verschiebeschlittens)., Führungsgenauigkeit, durch Ungenauigkeiten der Führung (z.B. Toleranzen der Wälzkörper) bewegt sich die Aufspannfläche des Messschlittens nicht auf einer idealen Geraden. Typische Abweichungen sind Gierfehler Gz und Neigefehler Gy. Diese Abweichungen werden zusätzlich als absolute und relative Abweichungen definiert. Die relative Abweichung ist die Abweichung bezüglich der mittleren Geraden (Ausgleichsgerade)., Geradheitsabweichung Gz (Gieren), Ebenheitsabweichung Gy (Neigen), Genauigkeit, Sie beschreibt die erwartete Abweichung zwischen der Ist- und der Sollposition. Die Genauigkeit eines Positionierers hängt u.a. von der Messmethode der Istposition ab., Geschwindigkeit, Wegänderung pro Zeiteinheit, Geschwindigkeit ,  Weg / Zeit (v ,  s / t), Die jeweiligen Geschwindigkeiten hängen von der Spindelsteigung, der Motordrehzahl und eventuellen Getriebestufen ab., Geschwindigkeitsstabilität, ist die Fähigkeit, eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit auszuführen. Die Geschwindigkeitsstabilität hängt von der mechanischen Messtischkonstruktion, den Steuerungsmechanismen und -algorithmen, den Encodern und der Geschwindigkeit selbst ab., Haftreibung, Haftreibung ist die statische Reibung, die überwunden werden muss, um einen Körper aus der Ruheposition zu bewegen. Da die statische Reibung immer höher als die Gleitreibung ist, muss eine höhere Kraft angewendet werden um einen Körper aus der Ruheposition zu bewegen als einen Körper in Bewegung zu halten. Daher bewegt sich ein Körper unter Krafteinwirkung zunächst nicht und dann oberhalb einer nicht reproduzierbaren Schwelle plötzlich mit einem nichtlinearen "Sprung", der von modernen Steuerelektroniken ausgeglichen werden kann (Stick-Slip-Effekt)., Hysterese, bezeichnet unterschiedliche Bewegungen bei denselben Eingangssignalen, die bei verschiedenen Richtungen auftreten. Hysterese wird durch elastische Kräfte in verschiedenen Komponenten des Antriebsstranges (z. B. Verwindung der Antriebsspindel) verursacht. Die Hysterese wird häufig mit Umkehrspiel verwechselt, welches jedoch genau gestimmt und mit geeigneter Steuerelektronik ausgeglichen werden kann., Kozentrizität und Taumelfehler, Beim Rotationsmesstisch bezeichnet die Kozentrizität (Exzentrizität) die Abweichung des Drehmittelpunktes von seiner mittleren Position im Verlauf einer Drehung. Bei einem perfekt zentrierten Rotationsmesstisch würde bei der Drehung keine Exzentrizität auftreten. Taumeln eines Rotationsmesstisches ist die Winkelabweichung der Rotationsachse im Verlauf einer Umdrehung., Längenmeßsystem, Bei hohen Forderungen an Positioniergenauigkeit und Reproduzierbarkeit bzw. bei den Tischen wo ein Linearantrieb den Spindelantrieb ersetzt, dient ein hochauflösendes inkrementales Längenmeßsystem der höchsten Genauigkeitsklasse zur Positionsrückmeldung. Spindelsteigungsfehler und Umkehrspiele werden dabei kompensiert. Die maximale Auflösung des zum Einsatz kommenden Standardmeßsystems beträgt 0,1 µm. Höhere Auflösungen können mit Sondermeßsystemen erreicht werden., MTBF Lebensdauer, MTBF oder Mean Time Between Failures ist ein Maß für die Zuverlässigkeit eines Messtisches., Nanotechnologie, Die Silbe "Nano" (griech. Zwerg) bezeichnet einen Größenbereich, der 1000fach kleiner ist als Strukturen derzeitiger Bauelemente des Mikrometerbereiches (1nm entspricht dem milliardsten Teil eines Meters). Die Nanotechnologie beschäftigt sich mit Systemen, deren Komponenten aufgrund ihrer Kleinheit (nm-dünne Schichten, nm-glatte Präzisionskörper, nanoskalige Einzelstrukturen, Materialien aus Nanopartikeln sowie Analyseverfahren, die auf nanoskaligen Effekten basieren) völlig neue Eigenschaften und Funktionen für Produkte und Verfahren ermöglichen., Unter Wissenschaftlern werden die Erkenntnisse der Nanotechnologie bereits seit mehreren Jahren als Schlüssel für zukünftige Technologien und Produkte diskutiert. Um die neuartigen Effekte in der Nanometerdimension genau zu verstehen, sind Kenntnisse aus vielen spezialisierten Fachdisziplinen notwendig, die einen branchen- und fachübergreifenden Ansatz erforderlich machen. Erst das Verständnis der Vorgänge in atomarer Dimension ermöglicht es, Produkteigenschaften zu optimieren und neue Verfahren bzw. Produkte zu entwickeln., Experten erwarten enorme Fortschritte in den Bereichen neuer ressourcenschonender Materialien, intelligenter Oberflächen, hochpräziser Formkörper sowie ultradichter Datenspeicher. Die Beherrschung der Analyse-, Herstellungs- und Strukturierungstechniken im nm-Maßstab, bis hin zu Manipulationen im atomaren und molekularen Bereich, ist Voraussetzung für langfristige Entwicklungen in der Fahrzeug-, Maschinentechnik, Optik und Analytik sowie der Chemie, Biologie, Umwelt- und Medizintechnik., Positioniergenauigkeit (dx), ist die maßliche Abweichung der tatsächlich erreichten Istposition XIST von der gewünschten Sollposition XSOLL:, Dx ,  XIST - XSOLL, Die Positioniergenauigkeit ist im Gegensatz zur Positionsauflösung die tatsächlich erreichte Genauigkeit des Systems. Sie wird hauptsächlich von folgenden Faktoren beeinflusst:, Spindelsteigungsfehler, Lagerspiel, Encoder-Teilungsfehler, Belastungen auf das System, Positionsauflösung, Die Positionsauflösung ist definiert als kleinstmögliche Verstellung einer Translation oder Rotation., Positionsstabilität, Die Positionsstabilität ist die Fähigkeit, eine genaue Position über längere Zeit konstant zu halten. Die Abweichung von der stabilen Position wird Drift genannt. Drift wird durch Abnutzung, Gleitmittelbewegung und Temperaturschwankungen verursacht., Präzision, bezeichnet den Positionsbereich, innerhalb dessen 99,7 % der Endpositionen bei wiederholten Positionieren liegen. Die Präzision wird auch Wiederholgenauigkeit genannt., Reibung, Reibung wird als Widerstand bei einer Bewegung zwischen Kontaktflächen definiert. Reibung kann konstant oder von der Geschwindigkeit abhängig sein. Verschiedene Faktoren tragen zur Gesamtreibung eines Systems bei: z. B. Gleitreibung oder Abnutzung und Gleitmittelviskosität., Reproduzierbarkeit, Die Reproduzierbarkeit bezeichnet den Bereich, in dem eine Istposition variiert, wenn eine bestimmte Sollposition beliebig oft unter gleichen Bedingungen angefahren wird. Man unterscheidet zwischen unidirektionaler und bidirektionaler Reproduzierbarkeit., Rotationsencoder, Standardmäßig sind die DC-Motoren mit einem hochauflösenden elektro-optischen Impulsgeber ausgestattet. Dieser Impulsgeber erzeugt mittels einer Metallscheibenblende im Durchlichtverfahren zwei um 90 Grad phasenverschobene Ausgangssignale. Pro Umdrehung liefert der Encoder beispielsweise 500 Impulse. Durch die elektronische Auswertung beider Signale erhält man neben der Richtungserkennung eine Vervierfachung der Impulse auf 2000 Impulse pro Umdrehung. Bei einer vorhandenen Spindelsteigung von 1 mm ergibt sich somit bei einem Steuerimpuls eine Veränderung der Sollposition von 0,0005 mm, d.h. eine maximale Auflösung von 0,5 µm., Schrittweite, kleinste, ist die kleinste Bewegung, die ein Gerät zuverlässig ausführen kann. Sie ist nicht mit der Auflösung der jeweiligen Anzeige zu verwechseln, den die Anzeige darstellen kann und der wesentlich unter der eigentlichen Schrittweite des Systems liegen kann., Spiel, ist die unkontrollierte Bewegung aufgrund von Toleranzen bei mechanischen Teilen. Bei älteren Geräten, die überlastet oder unsachgemäß behandelt wurden, kann sich das Spiel verstärken., Systematik der Postioniersysteme, Jeder Positioniertisch hat sechs Freiheitsgrade: drei geradlinige Bewegungen entlang der Achsen X,Y und Z sowie die Rotation um diese Achsen. Die beschriebenen Bewegungen beziehen sich meist auf ein rechtshändiges Koordinaten-System, in dem jede Bewegung als eine Zusammensetzung verschiedener geradliniger Bewegungen entlang und/oder Rotationen um die Koordinatenachse betrachtet werden kann. Die Tische der Feinmess Dresden GmbH zeichnen sich durch eine besonders präzise Bewegung aus. Dies bedeutet, dass einem gewünschten "geradlinigen" Verfahren in Richtung der Bewegungsachse ein Ausbrechen des Positioniertisches in die anderen Richtungen verhindert wird., Trägheit und Trägheitsmoment, ist das Maß des Widerstandes einer Masse gegen eine (Dreh-) Geschwindigkeitsänderung. Je höher die Trägheit oder das Trägheitsmoment, desto größer ist die zur Beschleunigung oder Abbremsung einer Last erforderliche Kraft (Drehmoment). Die Trägheit (Trägheitsmoment) hängt von der Masse (und der Form) der Last ab., Umkehrspiel, ist der Positionierfehler, der bei einem Richtungswechsel auftritt. Das Umkehrspiel kann durch unzureichende axiale Vorspannung oder ungenaues Ineinandergreifen der Antriebskomponenten, z.B. der Getriebezähne, verursacht werden. Das Umkehrspiel tritt meist gleichmäßig auf und kann durch eine geeignete Steuerelektronik ausgeglichen werden. Steinmeyer-Kugelgewindetriebe und -spindeln zeichnen sich durch ein besonders geringes Umkehrspiel aus., Verkippung und Taumeln, ist die als Winkel gemessene Abweichung von der Verstellachse. Verkippung und Taumeln setzen sich aus drei orthogonalen Komponenten zusammen, die häufig mit Rollen, Nicken und Gieren bezeichnet werden. Diese Fehler dominieren meist den gesamten geometrischen Fehler von mehrachsigen Positioniersystemen., Wiederholgenauigkeit, ist die Fähigkeit eines Systems eine Position zuverlässig wiederholt auf denselben Befehl hin anzufahren. Häufig wir die unidirektionale Wiederholgenauigkeit angegeben, womit die Fähigkeit des Gerätes bezeichnet wird, eine Bewegung in einer Richtung zu wiederholen. Bei dieser Angabe werden Phänomene wie Umkehrspiel und Hysterese nicht berücksichtigt., In manchen Fällen ist die bidirektionale Wiederholgenauigkeit wichtiger. Sie setzt sich aus der unidirektionalen Widerholgenauigkeit und der Hysterese des Systems zusammen. Die Fähigkeit der Wiederholgenauigkeit ist bei Systemen der Feinmess Dresden GmbH besonders ausgeprägt., II. Mechanik, Seitenanfang , Aluminium, Aluminium besitzt eine geringe Dichte, ist widerstandsfähig gegen Kaltfluss, hat ein günstiges Verhältnis zwischen Steifheit und Gewicht und eine gute Wärmeleitfähigkeit. Deshalb eignet sich Aluminium besonders für Anwendungen mit thermischen Gradienten oder Anwendungen, bei denen eine schnelle Anpassung an die Temperatur erforderlich ist. Aluminium lässt sich gut bearbeiten und das Rohmaterial ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Deshalb wird Aluminium häufig für Bauteile von Messtischen eingesetzt. Selbst bei unbehandelter Oberfläche gibt es in normaler Umgebung keine störende Korrosion. Eloxiertes Aluminium besitzt eine besonders widerstandsfähige Oberfläche.Eloxierte Oberflächen sind porös und daher für Vakuumanwendungen nicht geeignet., Oberflächencharakteristik Aluminium, Eloxiertes Aluminium besitzt eine korrosionsbeständige und widerstandsfähige Oberfläche. Meist wird die Farbe schwarz verwendet um bei optischen Geräten die Blendwirkung zu verringern. Eloxieren härtet die Oberfläche und erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Kratzen und Abnutzung., Aktuatoren, Bei den hier beschriebenen Aktuatoren wird ein Schlitten durch Ein- und Ausfahren einer Welle mittels einer elektromagnetischen Einheit bewegt. Zur Minimierung von Umkehrspiel und Hysterese wird der Schlitten häufig mit einer Feder gegen die Antriebswelle vorgespannt., Rotierende Spindel, Bei vielen Aktuatoren wird das Drehmoment des Motors zum Drehen und Ausfahren einer Spindel genutzt. Bei dieser Methode dreht sich die Aktuatorspitze auf der Oberfläche des Schlittens. Dadurch treten an der Spitze Probleme wie Exzentrizität und Unebenheit auf, die durch Abrunden der Aktuatorspitze, d.h. eine Verringerung der Kontaktfläche, minimiert werden können. Ein Vorteil der rotierenden Spindelantriebe ist ihre kompakte Größe. Bei allen Tischen der Feinmess Dresden GmbH wird dies standardmäßig durch eine spezielle Kupplung, welche zwischen Tischplatte und Spindel entkoppelt, erreicht., Nicht-rotierende Spindel, Besser sind hingegen Aktuatoren wie Piezoaktuatoren und elektrostiktive Aktuatoren oder aber Aktuatoren mit spezieller Spindelkonstruktion., Obwohl Piezoantriebe sich hervorragend für die Mikropositionierung eignen, ist ihre Wiederholgenauigkeit aufgrund der hohen Hysterese und Langzeitdrift nur ungenügend., Deshalb wurden elektrostriktive Antriebe entwickelt, die eine ebenso feine Positionierung mit weitaus weniger Hysterese und Drift ermöglichen. Das kleinste realisierbare Bewegungsintervall beträgt bei diesen Antrieben 5nm., Elektrostriktive und piezoelektrische Materialien arbeiten nach dem gleichen Prinzip: Abhängig von der angelegten Spannung dehnen sie sich aus oder ziehen sich zusammen. Jedoch nutzt der elektrostriktive Antrieb einen Stapel aus PMN-Kristallen, während der piezoelektrische Antrieb einen Stapel von Blei-Zirkonat-Titanat-Kristallen (PZT) verwendet. Der PMN-Stapel besteht aus vielen einzelnen Schichten mit ca. 120 µm bis ca. 250 µm Dicke, die mittels "diffusion bonding" miteinander verbunden sind. Die Gesamt-Verschiebung ergibt sich aus der Verformung der einzelnen Lagen., Bei PMN-Materialien ist diese Längenänderung proportional zum Quadrat der angelegten Spannung und etwa in der gleichen Größenordnung wie bei PZT. Im Gegensatz zu piezoelektrischen Materialien sind PMN-Keramiken nicht gepolt. Positive oder negative Spannungsänderungen bewirken eine Ausdehnung in Richtung des elektrischen Feldes - unabhängig von der Polarität. Da PMN nicht gepolt ist, verhält sich das Material beträchtlich stabiler und weist auch keine Langzeitdrift auf., Antriebe, manuell, Manuelle Antriebe bestehen meist aus einer Feinverstellschraube mit gerändeltem Drehknopf. Die Einstellempfindlichkeit hängt von der Spindelsteigung ab. Bei allen von Feinmess Dresden gelieferten manuellen Antrieben wird eine Einstellempfindlichkeit von 1 µm angegeben. Dabei hat der Drehknopf meist einen Durchmesser von 30 mm und die Gewindesteigung beträgt 1 mm. Mit Untersetzungsgetrieben lässt sich eine Einstellempfindlichkeit von bis zu 0,1 µm erreichen., Antriebssysteme, Im Allgemeinen werden bei Linear- und Rotations-Präzisionspositionierern folgende Antriebe verwendet: Gewindespindel, Kugelumlaufspindel und Schneckenantrieb. Zwischen Antrieb und Motor befinden sich Kupplungen und Getriebe, d. h. Komponenten, die die Dynamik des Systems (z.B. Drehzahl, Belastbarkeit, Umkehrspiel, Steifheit des Antriebs) beeinflussen. Das Getriebe ist häufig im Motor integriert. Anders der Piezokeramikmotor, hier ist lediglich eine Keramikleiste vorhanden., Ausdehnung, thermisch, Temperaturschwankungen verursachen Größen- und Formänderungen von Komponenten. Die Änderung hängt von der Größe des Bauteils, des Aufbaus des Produktes (Bimetalleffekt) der Temperaturänderung und von dem verwendeten Material ab., Encoder, Absolute Encoder, Absolute Encoder besitzen mehrere Detektoren und mehrere Spuren mit Schwarz-Weiß-Mustern. Jeder Encoderposition ist ein spezifisches binäres Ausgangssignal zugeordnet, d. h. die Achsenposition wird absolut bestimmt. Absolute Encoder liefern den absoluten Positionswert direkt nach dem Einschalten oder nach einer Störung., Inkrementale Encoder, Bei besonders auflösenden Anwendungen oder wenn nur relative Informationen gebraucht werden, sind inkrementale Encoder vorzuziehen. Hierbei werden die elektronischen Ausgangssignale durch die Bewegung eines Lineals oder einer Scheibe mit Strichmuster erzeugt., Viele inkrementale Encoder besitzen einen sogenannten Indeximpuls. Der Indeximpuls wird bei Rotationsencodern einmal pro Umdrehung abgegeben. Er kennzeichnet eine absolute mechanische Referenzposition der 360° Kreisteilung und ist genau einem Messschritt zugeordnet. Der Indeximpuls stellt die Verbindung von relativen Gerätekoordinaten zu absoluten Systemkoordinaten dar., Linearencoder, Linearencoder kommen zum Einsatz, wenn eine Direktkontrolle von Positioniergenauigkeit, Auflösung und Wiederholgenauigkeit gewünscht wird. So können Ungenauigkeiten in mechanischen Messtischen, die durch Umkehrspiel, Hysterese und Spindelfehler verursacht werden, ausgeglichen werden. (siehe auch Längenmeßsystem), Optische Encoder, Optische Encoder werden in der Regel als Rotations- oder Linearencoder zur Bewegungs- und Positionserfassung verwendet., Eine Scheibe bzw. Lineal mit durchsichtigen und undurchsichtigen Feldern wird zwischen einer Lichtquelle und einem Detektor bewegt, wobei der Lichtstrahl unterbrochen wird. Aus der Lichtstärke werden dann Rückschlüsse auf die jeweilige Position gezogen. Die dadurch erzeugten elektrischen Signale werden an den Controller gesendet, der dann die Position und Geschwindigkeit aufgrund der empfangenen Signale berechnet. Bei optischen Encodern wird zwischen absoluten und inkrementalen Encodern unterschieden., Quadratur-Encoder, Quadratur-Encoder sind ein spezieller Typ von inkrementalen Encodern mit mindestens zwei Ausgangssignalen, die häufig mit Kanal A und Kanal B bezeichnet werden. Durch den zweiten Kanal wird die Bewegungsrichtung angegeben. Die Fähigkeit, ist dann wichtig, wenn die Encoderrotation an der Flanke eines Impulses stoppt. Ohne die Richtungsangabe könnte der Zähler jeweils die ansteigende Signalflanke zählen und die Position verlieren., Ein weiterer Vorteil des Quadratur-Signale: Die Anzahl der Impulse pro Umdrehung kann elektronisch erhöht werden. Im 1-Takt-Modus werden die Impulse durch die ansteigenden Flanken auf Kanal A erzeugt. Im 2-Takt-Modus werden die ansteigenden und absteigenden Flanken auf Kanal A benutzt. Und im 4-Takt-Modus werden die ansteigenden und absteigenden Flanken auf Kanal A und Kanal B benutzt. Dadurch lässt sich die Auflösung vervierfachen. Bei Encodern mit sinusförmigen Ausgangssignalen kann durch Interpolation der Signale eine sehr hohe Auflösung erzielt werden., Führungen, Führungen ermöglichen grundsätzlich leichtgängige Rotations- oder Linearbewegungen mit geringer Reibung zwischen zwei Körpern. Führungen beinhalten entweder eine Gleitbewegung oder eine Rollbewegung., Die Belastbarkeit und die Führungsgenauigkeit eines Rotations- bzw. eines Linearmesstisches werden in erster Linie von der Art der Führung beeinflusst., Kreuzrollenführungen, Kreuzrollenführungen bieten alle genannten Vorteile von Kugelführungen bei erhöhter Belastbarkeit und Steifheit. Dies rührt aus den Punktkontakten der Kugelführung die durch die Linienkontakte der zylindrischen Rollen ersetzt werden., Kreuzrollenführungen sind in der Herstellung etwas aufwendiger. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen höchste Stabilität, Steifheit und Widerstandsfähigkeit gefordert wird., Kugelführungen, Bei Kugelführung wird die Gleitbewegung durch Rollbewegung ersetzt, was die Reibung vermindert.