Positioniersystem High-speed bewegen und Mikrometer-genau positionieren

Autor / Redakteur: Dr.-Ing. Utz-Volker Jackisch, Dr.-Ing. Andreas Grotz / Ute Drescher

Nur in abgestimmter Einheit von mechanischer Struktur, Antriebs- und Steuerungstechnik sowie Software sind adäquate High-speed Bewegungs- und High-precision Positioniersysteme für zukunftsfähige Märkte darstellbar.

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Montage eines mehrachsigen Positionier- und Bewegungssystems einer hochdynamischen Pick- & Place-Applikation.
Montage eines mehrachsigen Positionier- und Bewegungssystems einer hochdynamischen Pick- & Place-Applikation.
(Bild: Epucret)

Kunden stellen hohe Anforderungen an Positioniersysteme. So bedarf zum Beispiel das Beschreiben einer Druckwalze mit einem Laserstrahl einer hohen Gesamtsystemsteifigkeit. Dabei hat die Druckwalze eine Drehzahl von wenigen Umdrehungen pro Minute, jedoch bei einer Geschwindigkeitskonstanz im Promillebereich und wenigen µm Positioniergenauigkeit.

Positionierbewegungen in der kristallinen Solarzellenherstellung sind an den derzeitigen Benchmark von 3600 Wafer/h gekoppelt, so dass pro Positioniervorgang, meist in mehreren Achsen, weniger als eine Sekunde verbleibt. Somit ergeben sich, um Waferbruch zu vermeiden, ruckbegrenzte Verfahrgeschwindigkeiten von ca. 4 m/s und 30 m/s². Weitere Anforderungen der Technologieführer sind:

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  • Höchste Absolut- und Wiederholgenauigkeit
  • Präzises, ruckfreies Positionierverhalten
  • Minimale Geschwindigkeitswelligkeit
  • Hohe Eigensteifigkeit
  • Hohe Verfügbarkeit
  • Wirtschaftliche Lösung

Zur Sicherung des Vorsprungs im internationalen Wettbewerb müssen die bestehenden Alleinstellungsmerkmale der Technologieanbieter ausgebaut und weiterentwickelt werden. Zusätzliche und sehr komplexe maschinen-, steuerungs- und sicherheitstechnische Aufgabenstellungen sind nur mit integrierten und aufeinander abgestimmten Methoden der Produktentwicklung und -herstellung zu begleiten. Der ganzheitliche Ansatz einer vertikalen und horizontalen Wertschöpfungskette ist dafür Voraussetzung.

Die Basis einer ganzheitlichen Entwicklung und Herstellung komplexer Positionier- und Bewegungssysteme sind Engineering-, Applikations- sowie Fertigungs- und Integrations-Know-how. Eine fachkundige, individuelle und ausführliche Anforderungsanalyse (Genauigkeit, Prozesszeit, Werkzeuge, Werkstücke, Automatisierung, Modularisierung, Stück- und Investitionskosten, Lebensdauer) erzeugt wichtige Eingangsdaten für den ersten Maschinenentwurf.

Ein steter Informationsaustausch begleitet das aktive Anforderungs- und Projektmanagement von der Kundenidee bis hin zur Realisierung. Dabei umfasst das Leistungsspektrum alle Projektphasen vom Design (Beratung und Konzepte) über die Auslegung (Berechnung, Simulation) bis hin zur Fertigung, Beschaffung und Montage.

Alle Komponenten eines Positionier- und Bewegungssystems werden durch entsprechende Leistungspakete einbezogen:

  • Struktur-Paket (Maschinenbett, Achsen, Schlitten, Tisch, Portal)
  • Mechanik-Paket (Führungen, Aufstellelemente, Kabel, Medienzuführung)
  • Antriebs-Paket (Motor, Sensoren, Schleppketten)
  • Steuerungs-Paket (Steuerung, Schaltschrank, Software)

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