X-Y-Positioniersysteme auf Basis der Planarmotor ......• 8 frei konfigurierbare digitale Ein oder...
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X-Y-Positioniersysteme
auf Basis der
Planarmotor-Technologie
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INA – Drives & Mechatronics GmbH & Co.
KG, ein Unternehmen der Schaeffler
Gruppe, ist Spezialist für lineare und
rotative Direktantriebe. Ergänzt werden
diese Produkte durch direkt angetrie
bene Posi tioniersysteme mit den dazu
benötig ten Steuerungen und
Mechatronik bau grup pen.
Neben Standardprodukten werden bei
IDAM ebenso kundenspezifische Antriebs
lösungen entwickelt und produziert.
Direktantriebe ersetzen in modernen
Maschinen und Geräten aufgrund
steigender Anforderungen an Dynamik,
Präzision und Kostenreduzierung mehr
und mehr herkömmliche Antriebs
lösungen.
Die direkte Verbindung von Motor und
bewegter Masse erhöht die dynamische
und statische Steifigkeit und erlaubt
somit Positionierbe we gun gen mit
höchster Performance.
Direktantriebe arbeiten verschleißarm.
Dadurch können Wartungs und Betriebs
kosten bei gleich zeitiger Er höhung der
Verfüg barkeit gesenkt werden.
Für die Branchen Werkzeug und Pro
duk tionsmaschinen, Automati sierung,
Pro ductronic/Semicon sowie Mess und
Medizin technik entwickeln und produ
zieren die Teams von IDAM seit über
20 Jahren Direkt an triebe und komplexe
Antriebs systeme.
Die Entwicklung der Direktantriebe und
der Positioniersysteme wird durch die
Einbindung von Modellen und Simula
tionen effizient unterstützt.
IDAM verfügt über ein Qualitätsmanage
ment nach modernsten Gesichts punk
ten. Qualitätsmanagement bei IDAM ist
ein dynamischer Prozess, der täglich
überprüft und so permanent verbessert
wird. IDAM ist nach DIN EN ISO 9001:2008
zertifiziert.
Für jede Anwendung der perfekte Antrieb.
Für die Entwicklung und Konstruktion der Motoren verwendet IDAM speziell ent
wickelte Tools, unter anderem zur mechanischen und thermischen Simulation.
Diese Ergebnisse können zur Optimierung der Anschlusskonstruktion bei unseren
Kunden herangezogen werden.
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Inhalt
Planarmotoren – Merkmale, Vorteile, Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Systembeschreibung – Basiskonfiguration, SPSBibliothek, Servo Drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Systembeschreibung – Systemkonfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Technische Zeichnung – Planarläufer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Technische Zeichnung – Planarstator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Applikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
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PlanarmotorenMerkmale, Vorteile, Anwendungen
Die luftgelagerten Planarmotoren bestehen aus einer strukturierten Statorplatte, auf
der sich ein oder mehrere Läufermodule orthogonal ausgerichtet bewegen.
Motoren und Messsysteme sind in idealer Weise in derselben Ebene miteinander
vereint.
Merkmale
Vorteile Anwendungen
Besonders geeignet für die effiziente
Realisierung von Applikationen in der
• Automatisierung
• Mikromontage
• Lasertechnik
• Labortechnik
• Druckanwendungen
• Mess und Testanwendungen
Planarstator: skalierbar auf eine Größe bis max. 1500 x 1000 mm
Leiterplattenbestückung
Leichtbaustator DieBonding
• Einfacher Aufbau von XYBewegungssystemen
• Bewegungsbereich und Anzahl der Läufer skalierbar
• GeringeBauhöhe,daalleAchsenineinerEbenesind
• Freie Einbaulage im Raum
• Mit anderen Achsen kombinierbar
• Verschleißfreie Luftlagerung
• Einsatz modernster, standardisierter Steuerungstechnik
• Leichte Bauweise durch den Einsatz von Verbundwerkstoffen (140 kg/m2)
• Hohe Genauigkeit in Parallelität, Ebenheit und Positionierung über ganzen
Bewegungsbereich
• HoheDynamik(2 m/s, 33 m/s2) und kurze Einschwingzeiten
• Verdrehkorrektur(Phi)derLäufermöglich
• HoheGeschwindigkeitskonstanz
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SystembeschreibungBasiskonfiguration, SPSBibliothek, Servo Drive
Planarstator
Planarläufer
Druckluft
IPC mit SoftSPS TwinCAT
PlanarServoBibliothek
Servo Drive, Typ: DMD078.12
Netzteil
• SPS-BibliothekzurSteuerungderIDAM®ServoPlanarläufer mit jeweils
drei unabhängigen closedloop Achsen (X, Y, Phi)
• AnwenderfreundlichkonfigurierbardurchSoft-SPSTwinCAT-System-Manager
• EinfachprogrammierbardurchSPS-ProgrammierumgebunginallenSprachennach
IEC611313
• GraphischeEntwicklungsumgebunginkl.Scope-FunktionfüreinfacheInbetrieb-
nahme und Service
• AutomatischerKalibriermodus
• Software-SchnittstelleCANopen(CiA-402)
• OptimiertzurAnsteuerungvonPlanarläufern
• Konfigurierbarfür8Ein-Phasen-Motoren,4 ZweiPhasenMotoren
oder 4 DreiPhasenMotoren
• Nennstrom:7 Aeff je Phase
• Zwischenkreisspannungbis120 VDC
• Feldbus:EtherCAT®
• Encoder-EingängefürHall-SensorenundoptischeSensoren(sin/cos,1 Vss)
zur Positionsmessung
• 8 frei konfigurierbare digitale Ein oder Ausgänge
Basiskonfiguration
IDAM®Servo Control E – SPS-Bibliothek
Servo Drive, Typ: DMD-078.12
Industrie-PC(Windows)
SoftSPS (TwinCAT)
Motion Controller
PlanarServoBibliothek
Netzteil Druckluft
–~
Servo Drive(DMD078.12)
X
Y
3
6
7
5
4
1 2
1
2
3
4
5
6
7
6
SystembeschreibungSystemkonfiguration
Systemkonfiguration (Beispiel)
6 Stück IDAM® Servo Drive E
DMD078.12
EtherCAT®
TerminalSystem
ZAchse
PhiAchse
4 StückPhiAchsen
4 StückZAchsen
für andere EtherCAT®Baugrupppen
Bedienterminal
1 StückIPC
1 StückPlanarstator
4 StückPlanarläufer
Beispiel mit 4 Stück Planarläufern, 4 Stück Mehrachssystemen (4 Stück ZAchsen und 4 Stück PhiAchsen), 6 Stück DMD078.12 und 1 Stück IPC als Motion Controller
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Technische Daten
*Läuferausrichtung: Läufer um 90° gedreht
X-Y-Positioniersystem Symbol Einheit Wert
System
Maximaler Hub: XAchse mm 1264 (1286*)
Maximaler Hub: YAchse mm 786 (764*)
Maximale Geschwindigkeit: XAchse vmax m/s 2
Maximale Geschwindigkeit: YAchse vmax m/s 2
Teilungsperiode TZ mm 1
Messsystem, magnetisch 3 x sin/cos, 1 Vss
Absolute Genauigkeit: XAchse μm ±8
Absolute Genauigkeit: YAchse μm ±8
Wiederholgenauigkeit: XAchse μm ±1
Wiederholgenauigkeit: YAchse μm ±1
Arbeitsluftdruck p bar 4
Arbeitsluftspalt hmin – hmax μm 8 – 12
Planarläufer: XDDS-236-214-S-E-S-PRIM
Abmessungen L x B x H mm 236 x 214 x 33
Kraft FH N 130 ± 10%
Masse m kg 3,9
Nennstrom Is A 6
Planarstator: XDDS-L1-L2-X-SEK
Maximale Statorlänge L1 mm 1500
Maximale Statorbreite L2 mm 1000
Ebenheit μm auf Anfrage
Masse/Fläche kg/m2 140
Höhe H1 mm 86 bei L1 und L2 < 700
116 bei L1 oder L2 N 700
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Technische Daten
X-Y-Positioniersystem Symbol Einheit Wert
Steuerung
Servo Drive, Typ: DMD078.12
IPC mit Soft SPS TwinCAT
PlanarServoBibliothek
Netzteil
Kraft vs. Geschwindigkeit
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Krat
f F [N
]
Geschwindigkeit v [mm/s]
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Maximale Motorkraft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bei Phasenstrom
I = 12 Apeak
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Technische ZeichnungPlanarläufer
Befestigung für AnschlussbaugruppenM5 x 10(4x)
Luftanschluss
Motorkabel18 x 0.34 Ø10.7
Sensorkabel18 x 0.14 Ø7.7
204 H = 33
B = 214
226
L=
236
Unterseite
(Kontaktseite zu Planarstator)
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Technische ZeichnungPlanarstator
L1
Strukturierte Fläche für Planarläufer
DreipunktauflagePosition ist abhängig vonder Größe der Arbeitsfläche
Diverse Befestigungsmöglichkeiten
L2
H1
IDAMPlanarstatoren werden in Hybrid
bauweise aus Stahl und Aluminium
schaum hergestellt. Daraus resultiert ein
geringes Statorgewicht bei höchster
Steifigkeit. Der Nutzen gegenüber einer
reinen Stahlkonstruktion besteht in
einer Kostenreduzierung durch eine
einfache Montage sowie geringem
Aufwand für Handling und Transport.
Beispiel:
Statorgröße: 850 mm x 850 mm
• MassebeikonventionellerStahl-
bauweise 275 kg
• MassebeiHybridbauweise100 kg
Die Massereduktion beträgt ca. 60%.
Die Höhe H1 ist abhängig von den
Dimensionen L1 und L2.
H1 = 86 mm bei L1 und L2 < 700 mm
H1 = 116 mm bei L1 oder L2 N 700 mm
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Applikationen
Open Frame Planar Table für die
Waferpositionierung
Kombination aus zwei Läufern zur
Realisierung von Bewegungen in X, Y
und Phi
Miniaturisierte modulare
Produktionsplattform
Geeignet zur Mikromontage in der flexi
blen Kleinserienproduktion.
Die LäuferModule transportieren und
positionieren die Produktträger zu den
einzelnen austauschbaren Fertigungs
modulen an den Seiten des Planar
stators.
Planarläufer sind durch andere
Antriebsachsen erweiterbar
Bei dieser Applikation: Ergänzung durch
einen Drehtisch
12Stand: März 2014 I Änderungen im Sinne des technischen Fortschrittes vorbehalten ohne Vorankündigung. I Fotos: IDAM GmbH & Co. KG
INA – Drives & Mechatronics GmbH & Co. KG
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98527Suhl
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