Newsletter | Impressum | Mediadaten | Kontakt

Storefront !

Logo von 3D-Micromac AG
Logo von Amplitude Systèmes
Logo von Arges GmbH
Logo von COHERENT
Logo von COLANDIS GmbH
Logo von Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG
Logo von GFH GmbH
Logo von InnoLas Solutions GmbH
Logo von Kugler GmbH
Logo von LaserJob GmbH
Logo von LASERPLUSS AG
Logo von Leonhardt Graveurbetrieb
Logo von LPKF Laser & Electronics AG
Logo von maxon motor ag
Logo von Nanoscribe GmbH
Logo von piezosystem jena GmbH
Logo von POSALUX SA
Logo von Pulsar Photonics GmbH
Logo von SCANLAB GmbH
Logo von SPHINX Werkzeuge AG
Logo von STARLIM Spritzguss GmbH
Logo von WITTMANN BATTENFELD GmbH

Welcher Kreuztisch für welche Anwendung?


Für die Architektur eines hochgenauen XY-Positioniersystems sind unterschiedliche Grundkonzepte möglich, die spezifische Vor- und Nachteile aufweisen. Unter anderem sind Achsanordnung, Antriebsart, Messsystem, Lagerungsvariante sowie Motion Control auf die konkrete Anwendung auszulegen und zu optimieren.

Bild 1. Der ›KT310DC‹ mit monolithischer Mittelplatte und mittigen Mess­systemen
[zum Vergrößern in das Bild Klicken]

Das Hauptziel in der Entwicklungsarbeit von Positionierlösungen ist es, ein wiederhol­genaues System zu konstruieren. Hochgenaue XY-Tische, auch Kreuztische genannt, werden bei Steinmeyer Mechatronik aus Dresden seit rund 25 Jahren entwickelt und gefertigt. Dabei werden teilweise Genauigkeiten erreicht, die
sonst nur bei Luftlagersystemen möglich sind. Als Strukturwerkstoff wird für Kreuztische fast ausschließlich Aluminiumguss verwendet. Denn die notwendige Biegesteifigkeit ergibt sich in erster Linie aus der Plattenhöhe und nur untergeordnet aus dem E-Modul des Materials. Für magnetfreie Systeme kommt aber auch Titan zum Einsatz.

 

Als Antriebssystem kommen je nach Anwendung unterschiedliche Typen infrage: Entweder ein geschliffener Kugelgewindetrieb mit SM-Motor, DC-Motor oder AC-Servo (abhängig von Last und Anwendungsfall), ein elektrodynamischer Linearmotor, der je nach Dynamik- und Ebenheitsforderung eisenlos oder eisenbehaftet ist, Piezomotoren vom Typ ›Piezo-Legs‹ oder ›Nanomotion‹. Darüber hinaus lässt sich die Genauigkeit durch hochpräzise Feedback-Systeme erhöhen. Diese Messsysteme beziehungsweise Linear-Encoder werden durch lineare oder Polynomkompensation der systematischen Fehler ergänzt.

 

Genauigkeitsanforderungen beleuchten
Als Feedback-System setzt Steinmeyer in den meisten Fällen auf inkrementelle Maßstäbe aus Stahl oder ›Zerodur‹ beziehungsweise ›Zeromet‹. Für eine Genauigkeit im einstelligen Mikrometerbereich ist dies ausreichend. Bei Genauigkeitsanforderungen von weniger als einem Mikrometer ist es dagegen sinnvoll, interferometrisches Positionsfeedback zu verwenden. Bei Open-Loop-Systemen, die ohne Messsystem auskommen, lässt sich nur eine Präzi­sion im zweistelligen Mikrometerbereich erzielen. Wegen des einfacheren Controllers und des fehlenden Messsystems ist das jedoch die kostengünstigere Lösung.

 

Bei den Controllern handelt es sich entweder um einfache 24-V-Systeme mit Punkt-zu-Punkt-Regelung und USB-Anschluss oder um dynamisch interpolierende Systeme mit 2D-Bahnsteuerung und Fehlerkompensation mit industrietauglichen 600 V und Busanbindung. Die Wahl ist abhängig von den Genauigkeits- und Dynamikerwartungen sowie dem übergeordneten System des Anwenders.

 

Konstruktion des Systems
Bei der Konstruktion eines Präzisionspositionier­systems gilt es, allgemeine Grundregeln zu beachten. So darf das Führungsverhältnis nicht unter 1,5:1 (Länge zu Breite) liegen. Zudem sollte das Abbésche Prinzip so weit wie möglich eingehalten werden: Der Maßstab sollte möglichst mittig und so nah wie möglich am positionierenden Objekt liegen.

 

Eine mittige Maßstabsmontage ist bei Durchlichtsystemen kaum realisierbar. Einen Kompromiss stellen zwei seitlich montierte Maßstäbe dar, die zu einem virtuellen mittigen Maßstab verrechnet werden. Je nach Position der Querachse ist auch ein seitlicher, virtuell verschiebbarer Maßstab möglich.

 

Antriebe und Anschläge, insbesondere bei hochdynamischen Systemen, sollten im Masseschwerpunkt liegen. In den meisten Fällen führt dies ebenfalls zu einem mittigen Antrieb, wo sich eigentlich schon das Messsystem befindet. Die Kompromiss­lösung ist hierbei eine steife Führung oder zwei seit­liche, parallel geschaltete Antriebe, was jedoch nur bei Linearmotoren oder Piezomotoren praktikabel ist.

 

Hersteller
Steinmeyer Mechatronik GmbH
01259 Dresden
Tel.  +49 351 88585-0
mechatronik[at]steinmeyer.com
www.steinmeyer-mechatronik.de

Den vollständigen Artikel lesen

Zum freien PDF-Download