Bewegung präzise steuern

Im Mai öffnet die Control 2023 in Stuttgart ihre Tore. Auch Aerotech nutzt die internationale Fachmesse für Qualitätssicherung, um sich wieder dem Publikum zu präsentieren. In Halle 5, Stand 5425 steht die Bewegungssteuerungsplattform Automation1 mit neuen Funktionen des Release 2.4 im Fokus. Demonstriert wird die Leistungsstärke der Steuerungsplattform an dem zweiachsigen, direkt angetriebenen mechanisch gelagerten Lineartisch PlanarDL. Und mit den Hexapoden HEX150 und HEX300 stehen sich ein sechsfüßiger Zwerg und sein mittlerer Bruder gegenüber. Außerdem zeigt Aerotech am Messestand sein hochpräzises Mehrachsensystem SMP für Oberflächenmessanwendungen.

Unser Ansatz ist es, sowohl einzelne Komponenten für den Automatisierungsprozess zu liefern als auch komplette Positionier- und Automatisierungssysteme, natürlich genauso im Umfeld der Qualitätssicherung“, betont Norbert Ludwig, Geschäftsführer der Aerotech GmbH in Fürth. Was nützen jedoch hochpräzise Positionier- und Automatisierungslösungen ohne eine hochpräzise Bewegungssteuerung? Mit dem neuen Automation1-Release hat Aerotech abermals Grenzen in Sachen Motion-Control durchbrochen. „Unser Messehighlight sind die Funktionserweiterungen der Bewegungssteuerungsplattform Automation1 im Release 2.4“, so Norbert Ludwig. „Durch die API-Unterstützung von Python-API stehen nun auch alle Python-Hilfsdateien unserer Steuerung zur Verfügung. Bei Fragen zur Python-Schnittstelle kann jederzeit darauf zurückgegriffen werden.“

Auch das Maschinen-Setup, die Datenvisualisierung und das Homing-Hilfsmodul wurden nochmals deutlich verbessert. Außerdem haben die Aerotech-Programmierer das Up- und Downloaden von MCD-Dateien (mit MiniCAD Design Files) weiter vereinfacht. Und Automation1 unterstützt jetzt den Gantry-Mode für XI4- und iXI4-Antriebe mit Absolut-Encodern sowie einen Gerätekatalog und Maschinen-Setup für lineare Gantries. Auch 3-Achsen-PSO mit dem GL4-Modul mit IFOV (Infinite Field of View) und BiSS-Absolut-Encoder werden jetzt optimal unterstützt, was für die Einbindung von Galvoscannern und anderen Lasern wichtig ist, um lineare oder rotierende Servoachsen mit Laserscannern zu synchronisieren. Das erhöht den Durchsatz, verbessert nochmals die Positioniergenauigkeit und eliminiert Nahtfehler, sog. Stitching. Bei den Maschinen-Apps können Anwender jetzt auf einen Modul-Container zugreifen und so mehrere Module in einem separaten Bereich einer MachineApp platzieren. Zur Erhöhung der Usability lassen sich mittels Indikatoren Benachrichtigungen und Animationen direkt in der MachineApp ausführen.

Verfahrbereich von bis zu 55 mm linear und 50 Grad Drehung: Im Bild der HEX150, laut Aerotech der derzeit präziseste Hexapod am Markt.

Oberflächen exakt vermessen

Einen Schwerpunkt der Control-Messe bildet der Bereich Oberflächenmesstechnik. Gerade die Fertigung optischer Komponenten in der Lasermaterialbearbeitung, der Biotechnologie, Medizintechnik wie auch Halbleitertechnik erfordert hochpräzise Oberflächenmessungen inklusive zerstörungsfreier Qualitätssicherung. Mit dem SMP Mehrachsen-Bewegungssystem spricht Aerotech die QS-Verantwortlichen dieser Hersteller an. „Optische Komponenten werden überall verwendet, beispielsweise in der Medizintechnik zur Prävention, Diagnostik und Therapie oder zur Laserbearbeitung von Materialien in der additiven Fertigung“, weiß Aerotech-Geschäftsführer Norbert Ludwig aus der Praxis. Hochpräzise Optik erfordere jedoch hochpräzise Messungen sphärischer, asphärischer und zylindrischer Formen und zwar im Nanometerbereich. Voraussetzung dafür sei deshalb eine flexible 2D- und 3D-Konturierung. „Wir konnten in Feldversuchen wie auch in der Praxis zeigen, dass sich aufgrund der hervorragenden Positioniereigenschaften die Bearbeitungszeit bei Oberflächenmessungen um bis zu 40 Prozent reduzieren lässt“, sagt Norbert Ludwig. Und das SMP benötigt bis zu 60 Prozent weniger Stellfläche als kartesische Messsysteme.

Norbert Ludwig, Geschäftsführer bei der Aerotech GmbH, Fürth.

Planar-Lineartische – präzise auf ganzer Länge

Die Lineartische der Serie PlanarDL bieten laut Hersteller Aerotech eine hervorragende geometrische und dynamische Performance. Der integrierte XY-Tisch mit Niedrigprofil wird durch einen Linearmotor angetrieben, verfügt über Präzisionskreuzrollenlager mit Kriechsperre und ist abhängig vom Verfahrweg und Genauigkeit in neun Modellvarianten verfügbar. Als Standardoptionen sind Servoachsen, Luft-/Vakuumleitungen für Vakuumspannvorrichtungen oder andere Prozesspneumatik-Komponenten verfügbar. Aufgrund vieler verschiedener Verfahrweg- und Performance-Optionen sind Planar-Lineartische ideal für eine Reihe von Anwendungen geeignet, vom Oberflächen-Profiling bis hin zum LED-Wafer-Scribing.

Die XY-Bauweise mit ihrer planaren geometrischen Performance spielt ihre Stärken insbesondere bei Anwendungen aus, bei denen es auf Geradheit und Ebenheit ankommt – Geradheit bis ± 0,4 μm; Ebenheit bis ± 1 μm. Die Bauelemente des Lineartischs sind unter dem Aspekt einer hohen Dynamik und Steifigkeit optimiert, um auch den anspruchsvollsten dynamischen Anwendungen gerecht zu werden. Der Lineartisch erlaubt Geschwindigkeiten von 1 m/s und Beschleunigungen von 1,5 g und sorgt so für hohen Durchsatz und höchste Genauigkeit.

Zwerg auf sechs Beinen

Die Automation1-Steuerungsplattform ist die Standardversion für eine softwarebasierte, intelligente Maschinensteuerung und für das Motion Development Kit, unterstützt iSMC PC-basierte oder antriebsbasierte Hardwareplattformen und bietet den Anwendern Flexibilität bei der Einrichtung ihrer Bewegungssteuerungslösungen.

Die Hexapoden von Aerotech sind wahre Bewegungskünstler mit hervorragender Tragfähigkeit. Davon, wie sich der sechsbeinige Zwerg (HEX150) und sein mittlerer Bruder HEX300 mit Automation1 positionieren lassen, können sich die Fachbesucher am Messestand 5425 selbst überzeugen. Norbert Ludwig kennt die herausragenden Eigenschaften der Bewegungskünstler: „Mit der Gegenüberstellung der beiden Hexapoden wollen wir die deutlich bessere minimale inkrementelle Bewegung an einem kleinen und großen Hexapod-Positioniersystem demonstrieren, gepaart mit größeren linearen Verfahrwegen als bei Wettbewerbsprodukten, und das alles bei einer kompakten und dennoch steifen Plattform.“ Zudem ermöglichen sechs Freiheitsgrade (DOF) eine präzise Translation in X-, Y- und Z-Richtung sowie eine Rotation um jede dieser Achsen. Welchen Hexapoden ein Anwender für seine Positionieraufgaben wählt, hängt von der zu bewegenden Last und sicher auch vom verfügbaren Platz ab. „Unser Miniatur-Hexapod eignet sich ideal für platzbeschränkte Anwendungen mit mehreren DOFs, die eine feine Positionierungsauflösung erfordern.“ Hier empfiehlt Aerotech insbesondere Anwendungen wie Justage, Aufbau und Verbindungstechnik von Photonik-Komponenten, Optikinspektion und -ausrichtung, optisches Wafer-Probing, Sensortests in der Luft- und Raumfahrt und bei Satelliten sowie Probenausrichtung bei Synchrotron- und Beamline-Anwendungen. Der große Bewegungsbereich wie auch die einfache Steuerung und Programmierung mit virtueller Drehpunkteinstellung vereinfachen die Integration in komplexe Anwendungen und komplette Systeme. Schnelle Einschwingzeiten sorgen für einen hohen Durchsatz bei Wiederholgenauigkeiten von weniger als 2 μm bei hoher Traglast von bis zu 7,5 kg und einer Blockierkraft von bis zu 100 N, auch die Schrittweiten gestatten vielfältige Einsatzgebiete des HEX150.

Gut positioniert bspw. bei schwierigen Scann-Anwendungen: Mit dem Planar-System deckt Aerotech ein breites Feld an Positionierungsanwendungen ab: vom Oberflächen-Profiling bis hin zum LED-Wafer-Scribing. Im Bild: ein PlanarDL mit integriertem Kabelmanagement – die Kabel sind sicher im Tisch verstaut.

In der Steuerungsplattform Automation1 ist die eigene Simulationssoftware „HexGen Hexapod“ integriert. Dadurch ist eine einfache Programmierung und Steuerung der Hexapoden in jedem benutzerdefinierten Koordinatensystem möglich. Für Kollisionsbetrachtungen kann der Benutzer den verfügbaren Arbeitsraum visualisieren und simulieren. Auch stehen vorkonfigurierte Modelle aus einer hinterlegten Bibliothek mit Standarddesigns zur Verfügung.

SMP Oberflächenmessungs-Bewegungsplattform: Die SMP ist ein komplettes Mehrachsen-Bewegungssystem, das als ideale Bewegungsplattform für Oberflächenmessungsanwendungen konzipiert wurde.