Aerotech bietet neue Motion-Control-Systeme

Die Entwicklungsschmiede des Motion-Control-Spezialisten Aerotech präsentiert drei neue Produkte für die Laserbearbeitung.

25. September 2018
Das XR3-Rack verfügt über sechs Achsen mit vor Ort austauschbaren, frontseitigen 3U-Plug-In-Verstärkern. Die Aerotech-Entwicklung unterstützt sowohl lineare als auch PWM-Topologien.
Bild 1: Aerotech bietet neue Motion-Control-Systeme (Das XR3-Rack verfügt über sechs Achsen mit vor Ort austauschbaren, frontseitigen 3U-Plug-In-Verstärkern. Die Aerotech-Entwicklung unterstützt sowohl lineare als auch PWM-Topologien.)

Optimierter GL4-Scanner-Controller birgt zahlreiche neue Funktionen

Der bekannte GL4-Scanner-Controller von Aerotech wurde jetzt für die AGV-Scanner-Familie nochmals optimiert: Die Produktweiterentwicklung soll nun für Top-Einschwingzeiten sorgen sowie thermische Langzeitstabilität und Spurtreue auf Mikroniveau bieten. ,,Wir haben damit bereits sehr gute Ergebnisse erzielt", sagt Norbert Ludwig, Geschäftsführer bei der Aerotech GmbH. ,,Der AGV-optimierte GL4-Scanner überzeugt dank innovativer Funktionen wie beispielsweise Full-State-Feed-Forward, 192-kHz-Servo-Raten und Optik-ahead-basierte Geschwindigkeitskontrolle." So verwendet der GL4 eine hochentwickelte Interpolationselektronik, mit der eine effektive Auflösung von bis zu 26Bit erreicht werden kann, während die integrierte Echtzeit-2D-Kalibrierung eine genaue Strahlpositionierung über das gesamte Sichtfeld gewährleistet.

Präzise Laserbearbeitung möglich

Die Fähigkeit, einen Laserpunkt genau in Abhängigkeit von der X/Y-Achsenposition zu platzieren (PSO= Position Synchronized Output), ist ein Hauptmerkmal der Aerotech-Positioniersysteme im Bereich Laserbearbeitungsanwendungen. Mit dem Release des GL4 ist diese Funktionalität nun auch für Scanneranwendungen verfügbar. In Abhängigkeit von der Scanner-Position kann der Laserpuls exakt getriggert werden, so dass die zusätzliche Programmierung von Markierungs-, Sprung- und Polygonverzögerungen entfällt - was wiederum zu einer verringerten Programmierkomplexität führt. Mit der Funktion ,,Positionsynchronisierte Ausgabe" (PSO) können nun scannerbasierte Prozesse auf dieselbe Weise programmiert werden wie bei traditionellen X/Y-Systemen.

Verbesserte Systemgenauigkeit

Bei den meisten Scannern ist die Leistungselektronik zusammen mit den Galvo-Treibern und der Feedback-Elektronik direkt in den Scannerkopf integriert. Die durch die Elektronik verursachte Wärme wird dort direkt eingebracht, was zu einer Positionsdrift führen kann, einen Versatz zwischen den Spiegeln verursacht und auf diese Weise die Markierungsgenauigkeit verringert. Einige Systeme verwenden PWM-Leistungsstufen, um den Wärmeeintrag zu minimieren. Dieser Ansatz kann jedoch zu einer verringerten Spurgenauigkeit aufgrund von nichtlinearen Effekten beim Umpolen der Galvo-Steuerströme führen. Aerotech hat die Leistungsendstufen aus dem Scankopf separiert und kann so leistungsstärkere und rauschärmere Transistoren einsetzen ohne zusätzlichen Wärmeeintrag im Scannerkopf. Damit wird die Systemgenauigkeit deutlich verbessert.

Neuer Linearverstärker XL4s sorgt für bestmögliche Einschwingzeiten

Der Linearverstärker XL4s von Aerotech wurde für die Regelung von Tauchspulaktoren und Einphasenmotoren im geschlossenem Regelkreis entwickelt. Er eliminiert die bei PWM-Verstärkern üblichen Nichtlinearitäten. Der XL4s bietet deterministisches Verhalten, automatische Identifikation und eine einfache Software-Einrichtung. Zusätzlich verfügt er über einen Multi-Core-Gleitkomma-DSP mit doppelter Genauigkeit, der die digitale PID steuert.

,,Alle Parameter sind per Software einstellbar, einschließlich Regelkreisverstärkungen und Systemsicherheitsfunktionen", äußert sich Aerotech-Geschäftsführer Norbert Ludwig zum Produkt. ,,Mit den XL4s erreichen Anwender bestmögliche Einschwingzeiten - der Linearverstärker bietet thermische Langzeitstabilität für Positioniergenauigkeiten im Submikrometer-Bereich." Der XL4s biete außerdem zahlreiche erweiterte Funktionalitäten wie bspw. Full-State-Feed-Forward, 192-kHz-Servo-Raten sowie eine Look-Ahead-basierte Geschwindigkeitssteuerung.

Branchenführende Servo-Rate

Darüber hinaus übertrifft der XL4s andere einphasige Motorcontroller aufgrund seiner branchenführenden Servo-Rate von 192 kHz. Dies korreliert direkt mit verbesserter Tracking-Genauigkeit und der Bearbeitungsqualität bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Fast-Tool-Servos, hochdynamischen optischen Fokussierachsen sowie schnellenPick-and-Place-Maschinen.

Anwender in den Zielbranchen Präzisionsbearbeitung, optische Messtechnik oder Bestückungsmaschinen profitieren außerdem von einer Encoder-Interpolationsfunktion, dedizierten analogen und digitalen E/A, einer faseroptischen Schnittstelle sowie separaten Stromanschlüssen für Motor- und Versorgungsspannungen.

Im Gegensatz zu anderen Fast-Tool-Servo-Controllern lässt sich der XL4sals Modul direkt in ein Maschinengehäuse montieren, sodass bestmöglich Platz gespart werden kann.

XR3-Rack unterstützt sowohl lineare als auch PWM-Topologien

Das XR3-Rack verfügt über sechs Achsen mit vor Ort austauschbaren, frontseitigen 3U-Plug-In-Verstärkern. Die Aerotech-Entwicklung unterstützt sowohl lineare als auch PWM-Topologien. So kann das XR3 jede Kombination von bürstenlosen, DC-Bürsten- oder Schrittmotoren mit bis zu 320 VDC Betriebsspannung und einer Spitzenstromkapazität von 30 A steuern. Sowohl der Strom- als auch der Servoregelkreis wird digital geschlossen, um höchste Positioniergenauigkeit und Geschwindigkeitskonstanz zu gewährleisten. ,,Die besondere Signalverarbeitung ermöglicht es, Servoraten von bis zu 20 kHz bereitzustellen und sowohl digitale als auch analoge E/A-Verarbeitungs-, Datenerfassungs-, Prozesssteuerungs- und Encodersignal-Vervielfachungsaufgaben in Echtzeit abzuwickeln", erklärt Aerotech-Geschäftsführer Norbert Ludwig die wesentlichen Vorteile.

Für zahlreiche Anwendungsfälle geeignet

Zu den Standardfunktionen gehören die Bremssteuerung der Einzelachsen , die zusätzliche Encoderrückmeldung, die analoge E / A-Erweiterung sowie 16 optoisolierte Ein- und 16 optoisolierte Ausgänge.

Außerdem bietet das XR3-Rack bis zu zwölf differenzielle Ausgänge (High Speed), drei externe synchrone Eingänge Synchronisierung für PSO (Position Synchronized Output), drei TTL- oder isolierte PSO-Ausgänge, ein optoisolierter Datenerfassungseingang sowie zwei STO-Eingänge (Safe Torque Off). Das XR3-Rack unterstützt Open-Loop-Steuerung und verarbeitet Rechteck-, Analog- oder Absolut- Encodereingangssignale Drei Optionen zur Encodersignalverarbeitung Weitere Optionen des XR3 sind z.B. die verschiedenen Möglichkeiten von Encoderauswertungen (Eingangsfrequenz und Interpolation), Verarbeitung getrennter Encoder zur Geschwindigkeits- und Positionsregelung, aktive Kühlung des Racks, Einschubmodule / Schienengeführte Module oder mehrachsige positionssynchrone (PSO) I/Os zur Prozesssteuerung von Vorgängen mit sehr geringer Latenzzeit.

Das XR3 enthält ein Netzteil, das zwei wählbare Spannungsbereiche zulässt, um verschiedene Motoren mit unterschiedlichen Betriebsspannungen anzusteuern. Wenn nur eine Motorspannung benötigt wird, werden die beiden Spannungsbereiche für eine noch höhere Ausgangsleistung zusammengefügt.