Kreuztisch

Positionieren übers Internet

Vernetzte Positioniersysteme. Mit dem Kreuztisch KT210 und dem Lineartisch LTP90 von Steinmeyer lassen sich in Geräten und Anlagen Bewegungssysteme mit beliebiger Achsenzahl realisieren. Interne Motioncontroller mit CAN-Bus ermöglichen es, mehrere Tische zu einem System zu verknüpfen. Das bietet auch die Möglichkeit des Remote-Zugriffes und der Eigenüberwachung.

Der Kreuztisch KT210 und der Lineartisch LTP90 von Steinmeyer bilden in Kombination ein XY-Z-Positioniersystem für eine Vielzahl von Anwendungen. (Bild: Steinemyer)

Die Vernetzung von Maschinen, Geräten und Sensoren dringt in immer mehr Bereiche der Industrie vor. Mit dem Ziel der völligen Informationstransparenz werden im Rahmen von Industrie 4.0 alle wichtigen Komponenten der Produktion zu einem Cyberphysischen System zusammengeschlossen. Sensordaten erweitern Informationssysteme digitaler Fabrikmodelle, sodass ein virtuelles Abbild der realen Welt entsteht. Technische Assistenzsysteme unterstützen den Menschen mit Hilfe der aggregierten Informationen, um Entscheidungen treffen und auftretende Probleme schnell lösen zu können. Im Optimalfall sind Cyberphysische Systeme in der Lage, dezentral eigenständige Entscheidungen zu treffen und Aufgaben weitgehend autonom erledigen zu können.

Steinmeyer beschäftigt sich aktuell mit der Frage, welchen Mehrwert die Vernetzung in der Positioniertechnik bieten kann. Die jüngsten Neuentwicklungen stellen der Kreuztisch KT210 und der Lineartisch LTP90 dar. „Gemeinsam bilden sie die perfekte Basis für die Positionierung in der Smart Factory“, verspricht Elger Matthes, Leiter Entwicklung und Konstruktion bei Steinmeyer Mechatronik.

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Beim Kreuztisch KT210 handelt es sich um ein XY-System für die horizontale Gebrauchslage. Bei kompakten Abmessungen von 210 mal 210 Millimeter hat der Tisch Verfahrwege von 100 mal 100 Millimeter. „Der leistungsfähige und präzise elektrische Linearmotor erlaubt extrem geräuscharme, dynamische Bewegungen und ermöglicht wesentlich höhere Taktzeiten, als es mit einem Spindelantrieb möglich wäre“, erklärt Matthes. Damit eigne sich der KT210-Kreuztisch für schnelle Scananwendungen und andere Applikationen wie Batchbearbeitungen von Proben oder Inspektion kleiner Teile, bei denen häufige Start-Stopp-Phasen üblich sind. Positioniertische mit herkömmlichem Spindelantrieb seien hierbei unterlegen. Da der Linearmotor berührungsfrei arbeitet und die Führungen mit einem Schmierstoffreservoir ausgestattet sind, ist der Betrieb des Tisches praktisch wartungsfrei. Der Lineartisch LT90 hat dagegen einen Schrittmotorantrieb und eignet sich – je nach Montage – gleichermaßen für horizontale wie vertikale Anwendungen. Sein steifer Grundkörper soll eine hohe Genauigkeit auch bei wechselnden Lasten garantieren.

Mithilfe einer intuitiven Software lassen sich die Positioniertische schnell und einfach konfigurieren. (Bild: Steinemyer)

Die Ingenieure von Steinmeyer entwickelten die beiden Tische als kombiniertes XY-Z-System für den Einsatz in Geräten, Maschinen und Experimentalaufbauten. „Sie kommen beispielsweise in der Messtechnik, in Laseranlagen oder in der Automatisierung sowie in der robotergestützten Wafer-Produktion oder bei Mikroskop-Anwendungen zum Einsatz“, so Matthes. Dabei lässt sich der Lineartisch entweder auf den Kreuztisch montieren oder separat in einen Portalaufbau integrieren. Die Programmierung sowie die Anbindung an die vernetzte Fabrik erfolgt über USB oder CAN-Bus. Mithilfe eines entsprechenden Hosts wird das XY-Z-System zudem internetfähig. Die CAN-Schnittstelle erlaubt es den Positioniertischen, Statusdaten zu senden und Rückmeldung über Programmzustände sowie des Systemzustands (History, Betriebsstundenzähler, Lebensdaten) über das Netzwerk auszugeben. Realisiert wird dies durch einen integrierten, von außen unsichtbaren Controller mit eigenem Programmspeicher.

Bei entsprechender Einbindung des CAN-Hosts kann der Anwender zudem per Remote-Zugriff über das Internet auf das Positioniersystem zugreifen; in der Praxis eröffnet dies neue Möglichkeiten: „Die Tische gleichen sich im Netzwerk mit der übergeordneten Steuerung, beispielsweise einem Bahngenerator zur Erzeugung mehrdimensionaler Trajektorien, ab und lassen sich somit dezentral steuern“, erklärt Matthes. Eventuelle Probleme wie Abweichungen bei der Genauigkeit lassen sich per Remote frühzeitig erkennen – auch aus der Ferne. Zudem ist die Synchronisierung vieler Achsen in komplexen Systemen sowie die Verteilung der Intelligenz auf das Errechnen der Bewegungsvektoren im übergeordneten System (Bahngenerator) und Ausregeln der Bewegung unter Last in der Achse (Tisch mit integriertem Controller) möglich.

Lediglich ein dünnes Steuerungskabel ist notwendig, um Positioniertische miteinander zu vernetzen. Die eindeutige Zuordnung der Daten erfolgt mittels individueller Kennung, vergleichbar mit einer MAC-Adresse. Die sonst üblichen dicken und teuren sternförmigen Verkabelungen entfallen.

Eine Besonderheit der beiden Steinmeyer-Tische ist laut Hersteller die Software-Kalibrierung: Die Genauigkeit der Positionierung wird bei der Montage gemessen und die gewonnenen Daten dauerhaft im internen Controller gespeichert. Bei der Bewegung werden die aktuellen Messwerte mit den gespeicherten Daten abgeglichen und anhand der Abweichung die korrekte Position ermittelt. „Im Prinzip erzeugt das System aus Tisch und Controller die nötige Präzision selbst. Dadurch, dass wir weniger genaue Komponenten einsetzen können, erreichen wir deutliche Kosteneinsparungen, die wir an unsere Kunden weitergeben können“ fasst Matthes zusammen. as

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