Bußgeld

Die richtige Kombination aus Positionierungstisch und digitalem Antrieb ermöglicht präzise Einstellungen mit schnellen Reaktions- und Einschwingzeiten.

Da automatisierte Geräte in Industrie-, Medizin- und Life-Science-Märkten immer schneller und genauer werden, müssen sich Ingenieure auf leistungsstärkere lineare Bewegungs- und Positionierungssysteme einstellen. Gleichzeitig schrumpft jedoch der Spielraum für die Bewegungssteuerung, sodass es schwierig wird, ein schnelles, präzises System zu entwickeln, das in enge Räume passt. Trotz dieser Herausforderung ist es möglich, ein lineares Bewegungssystem zu entwerfen, das die hohe Leistung liefert, die diese Maschinen erfordern. Beispielsweise erreicht eine Kombination aus linearem Positionierungstisch und digitaler Steuerung, die für Hochgeschwindigkeitskommunikation und schnelle Reaktion optimiert ist, eine ideale Balance aus präziser Positionierung und außergewöhnlicher Steuerung. In diesem Artikel werden einige der wesentlichen Aspekte beschrieben, die Maschinenkonstrukteure bei der Implementierung eines Präzisionslinearbewegungssystems für automatisierte Hochgeschwindigkeitsmaschinen berücksichtigen sollten, sowie ein sofort einsatzbereites Setup, das außergewöhnliche Ergebnisse liefert.

Linearmotor-Positionierungstische sind für die Bereitstellung kontrollierter Bewegungen auf kleinem Raum konzipiert und eignen sich gut für dynamische Anwendungen wie Halbleiterfertigung und -prüfung, Pick-and-Place-Montage, Mikrobearbeitung, militärische COTS, Photonik und Laborgeräte.

Positioniertische der NT-Serie von IKO International – standardmäßig erhältlich mit einem eingebauten Linearmotor, einer linearen Rollführung und einem hochauflösenden optischen Linear-Encoder – bieten diese Fähigkeiten. Da sie einen Neodym-Magneten und eine optische Linearskala auf einem beweglichen Tisch integrieren, können sie bei präziser Positionierung eine hohe Schubkraft von bis zu 70 N erreichen. Tatsächlich kann ein 170-Gramm-Tisch mit 25 N Schub eine Beschleunigung und Verzögerung von bis zu 10 G erreichen. Positioniertische der NT-Serie können eine Auflösung von bis zu 0,01 Mikrometer und Geschwindigkeiten von bis zu 1.300 Millimetern pro Sekunde erreichen. Die NT-Serie unterstützt die Protokolle EtherCAT®, SSCETII/H und MECHATROLINK zum Aufbau eines Echtzeit-Bewegungsnetzwerks. Das kleinste Gerät der Familie ist nur 38 Millimeter breit, hat eine Gesamtlänge von 62 Millimetern und nur eine Schnitthöhe von 11 Millimetern.

Ohne mechanische Kraftübertragungskomponenten zur Eliminierung von Schwingungen und Vibrationen erfordert das System einen leistungsstarken digitalen Antrieb, der höherfrequente Positions- und Stromregelkreise sowie eine hohe Stromkreisbandbreite bereitstellen kann. Diese Fähigkeiten sind entscheidend, damit das Laufwerk die schnellen Aktualisierungsraten erreichen kann, die zur Maximierung der Positionierungsgenauigkeit und des Durchsatzes erforderlich sind. Darauf sollten Konstrukteure bei einem digitalen Servoantrieb als Teil eines Präzisionslinearbewegungssystems für automatisierte Maschinen achten:

In Verbindung mit einem fortschrittlichen, ultrakompakten Linearmotortisch wie der NT-Serie von IKO können Maschinenkonstrukteure die lineare Positionierung im Mikrometerbereich erreichen, die automatisierte Maschinen zunehmend benötigen.

In unserem Aufbau ist ein zweiachsiger (X- und Y-)Tisch IKO NT-55-V-25/5L mit einem Copley AccelnetPlus-Antrieb gepaart. Der Positionierungstisch verfügt über eine stationäre Basis, einen optischen 500-Nanometer-Encoder, eine Auflösung von 0,5 Mikrometer und eine Magnetpaarlänge von 30 Millimetern. Der Antrieb verfügt über eine Aktualisierungsrate des Positionsregelkreises von 250 Mikrosekunden, mit 1,2 A Spitzenstrom und 0,3 A Dauerstrom. Die Stromversorgung beträgt 80V. Die Motorspezifikationen sind eingestellt auf: Masse: 0,18 kg Spitzenkraft: 25 N; Dauerkraft: 7NKraftkonstante: 16,9706 N/A, SpitzeGegen-EMK-Konstante: 8 V/m/sWiderstand: 66ΩInduktivität: 22 mH Hier ist eine Zusammenfassung einiger bemerkenswerter Einstellungen:Motordaten: Die Geschwindigkeitsgrenze beträgt 1.300 Millimeter pro Sekunde.Strom Schleife: Der Benutzer hat mit geringfügigen Anpassungen die maximale Geschwindigkeit ausgewählt. Geschwindigkeitsschleife: Der Benutzer hat die Geschwindigkeitsbegrenzung überschritten, um die Schnellstopprampe auf 13.000 Millimeter pro Sekunde einzustellen2. In der Filterkonfiguration maximierte der Benutzer die Geschwindigkeitsschleife, indem er die Standardeinstellung 2-polig, 200 Hz auf 1-polig, 800 Hz verschob. Die Proportional- und Integralverstärkungen wurden auf 15.000 Vp bzw. 5.000 Vi eingestellt. Positionsregelkreis: Der Positionsregelkreis wurde auf 5.000 Pp eingestellt und die Vorsteuerung auf 10.000 Vff gesenkt, damit sich der Benutzer auf das Bewegen und Einschwingen konzentrieren kann. Das Tracking-Fenster wurde auf 50 Zählungen bei 3 Millisekunden eingestellt und blieb innerhalb der Einschwingzeit von 6 ms. Der Benutzer ließ auch zu, dass sich während des Umzugs ein gewisser Schleppfehler entwickelte. Damit führt der NT-55-V eine lineare Bewegung von 30 Millimetern aus, und die Flugbahnbegrenzung wurde auf 2.000 Millimeter pro Sekunde2 mit einer maximalen Beschleunigung von 75.000 Millimetern pro Sekunde2 festgelegt. Der maximale Ruck beträgt 20.0000.000 Millimeter/Sekunde3.

Die gesamte Bewegungszeit beträgt etwa 44 Millisekunden bei einer Abtastrate von 125 Mikrosekunden – außergewöhnliche Bewegungs- und Einschwingzeiten für die anspruchsvollsten Hochgeschwindigkeits-Bewegungssysteme.

Mit der richtigen Kombination aus Positionierungstisch und Servoantrieb können Sie eine präzise lineare Positionierung, eine genaue Abstimmung sowie schnelle Reaktions- und Einschwingzeiten erreichen. Die breite Palette an Positionierungstischanwendungen von IKO und die digitalen Servoantriebe von Copley Controls bieten eine ideale Kombination aus Präzision, Geschwindigkeit und kompakten Größen, um zuverlässige Hochgeschwindigkeitsbewegungen zu liefern, die den anspruchsvollen Anforderungen automatisierter Systeme gerecht werden. Weitere Informationen zu IKO-Linearmotor-Positionierungstischen Besuchen Sie die Produktseite. Weitere Informationen zu den digitalen Servoantrieben von Copley Controls finden Sie auf der Website.

​Dean Crumlish, Produktmanager und leitender Anwendungsingenieur bei Analogic Copley Controls Corp., ist Absolvent der Northeastern University, Boston, MA, und verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Automatisierungsbranche. Karl Wickenheisser, Vizepräsident, Marketing & Vertrieb, IKO International , verfügt über 38 Jahre Branchenerfahrung und ist aktives Mitglied der BSA (Bearing Specialist Association) und der PTDA (Power Transmission Distributors Association). Er hat einen Bachelor of Engineering, Maschinenbau vom Stevens Institute of Tech, NJ, und einen MBA von der Fairfield University, CT.

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