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Antreiben & Bewegen

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Erfolgreiche Zusammenarbeit

Text: Ulrich Schwarz, TR-Electronic; Simone Käfer, A&D
Was dabei herauskommt, wenn ein Sensorunternehmen und ein Antriebshersteller gemeinsame Sache machen? Kostengünstige und kompakte Linearsysteme, die ihre Leistungsfähigkeit bereits in hochdynamischen Pick&Place-Anwendungen für die Halbleiter­industrie beweisen durften.

In Zusammenarbeit der Antriebsfachleute von Bosch Rexroth und der Sensorexperten von TR-Electronic ist ein vollständiges Linear-Direktantriebssystem ohne verschleißanfällige Kabelverbindungen entstanden. Das ermöglichen die magnetostriktiven Lineargeber LP46 von TR. Bei diesem Messverfahren wird entlang des geschlossenen Messrohrs ein kleiner Permanentmagnet bewegt, das eigentliche Messsystem aber ist ortsfest. Dadurch können die Sensorkabel fest verlegt werden. Dafür invertierte Rexroth die übliche Anordnung der eisenlosen Linearmotoren IndraDyn L so, dass das kompakte Sekundärteil mit Permanentmagneten entlang des ortsfesten Primärteils bewegt werden kann. Durch die Einsparung der beweglichen Kabelführungen entstehen weniger Reibungsverluste, somit ist auch weniger Antriebsleistung nötig. Montage- und Wartungsaufwand sind deutlich geringer, ebenso die Zahl der Steckverbindungen. Das kabellose Linearantriebssystem ist weitaus unempfindlicher gegen Belastungen durch Schocks und Vibrationen.

Das Antriebssystem

Verfahrwege bis zu 450 mm Länge wurden bereits für eine Pick&Place-Anwendung in der Halbleiterindustrie realisiert, bis zu einem Meter könnte allerdings erreicht werden. Wiederholgenauigkeiten im Bereich weniger hunderstel Millimeter sind möglich. Referenzfahrten sind nicht erforderlich, da das System jederzeit absolute Positionswerte liefert. Für die Lösung konnte Rexroth die Linearführungen kleiner ausgelegen, da diese durch den symmetrischen Aufbau der eisenlosen Motoren nicht mit Querkräften belastet werden. Zudem sind Bewegungen mit hoher Dynamik und Präzision möglich, denn die Lageregelung der Regelgeräte wird nicht durch störende Rastkräfte beeinträchtigt. Somit können höhere Regelverstärkungen eingestellt werden. Den Entwicklern von TR-Electronic gelang es, die Zykluszeiten zu senken und die Auflösung des Linearmesssystems LP46 deutlich zu steigern. Gleichzeitig passte Rexroth seine kompakten Regelgeräte IndraDrive Cs an die gestiegene Bandbreite der Positionsdaten-Übertragung an und bereitete die eisenlosen Linearmotoren IndraDyn L für den invertierten Betrieb vor. Verfügbarkeit, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit sind gegenüber herkömmlichen Linearachsen deutlich gesteigert.

Das Messsystem

Das linear-absolute Positionsmesssystem LP46 besitzt ein Profilgehäuse aus extrudiertem Aluminium. Dieses flache Gehäuse enthält das eigentliche Sensorelement, das berührungslos und verschleißfrei die Position eines Dauermagneten absolut erfasst. Die Profilgeometrie erlaubt verschiedene Befestigungsvarianten. Für Linearantriebe werden offene Dauermagnete eingesetzt, die durch die Führung des Antriebs mit geführt werden und das Profil des Messsystems nicht berühren. Dies erlaubt vollständig berührungslose Positionserfassung bei maximaler Geschwindigkeit. Alternativ dazu können geführte Magnetschlitten verwendet werden. Sie umfassen den Profilkopf und werden über Gelenk-gelagerte Schubstangen bewegt, was höhere Toleranzen zwischen Antrieb und Messsystem erlaubt. LP46 ist mit den üblichen Schnittstellen für direkte Einbindung in lokale Regelkreise und Feldbus- wie Industrial-
Ethernet-Netzwerke verfügbar.

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