Moderne Handling- und Positioniersysteme müssen hohe Ansprüche an Geschwindigkeit und Präzision erfüllen, erfordern jedoch auch ein hohes Maß an vorbeugender Instandhaltung. Insbesondere Kabel und Schleppketten unterliegen einem andauernden Verschleiß, der mit steigender Bewegungsdynamik deutlich zunimmt. Die magnetostriktiven Lineargeber LP46 bieten hier einen entscheidenden Vorteil. Das Sensorkabel kann fest verlegt werden, denn das eigentliche Messsystem ist ortsfest, lediglich ein kleiner Permanentmagnet wird entlang des geschlossenen Messrohrs bewegt (siehe Kasten). In Zusammenarbeit mit den Antriebsspezialisten von Bosch Rexroth entstand ein vollständiges Linear-Direktantriebssystem ohne verschleißanfällige Kabelverbindungen, für das auch die übliche Anordnung der eisenlosen Linearmotoren IndraDyn L invertiert wurde. Das kompakte Sekundärteil mit Permanentmagneten wird entlang des ortsfesten Primärteils bewegt. Durch die Einsparung der beweglichen Kabelführungen entstehen weniger Reibungsverluste, so wird die erforderliche Antriebsleistung reduziert. Montage- und Wartungsaufwand sind zudem deutlich geringer und die Zahl der Steckverbindungen kann verringert werden. Das kabellose Linearantriebssystem ist unempfindlicher gegen Belastungen durch Schocks und Vibrationen als bisherige Systeme. Verfahrwege mit bis zu 450mm Länge wurden bereits realisiert, bis zu einem Meter können erreicht werden. Mit den verschleißfreien, berührungslosen magnetostriktiven Linear-Messsystemen LP 46 sind Wiederholgenauigkeiten im Bereich weniger 1/100mm möglich. Referenzfahrten sind nicht erforderlich, da das System jederzeit absolute Positionswerte liefert. Den Entwicklern gelang es, die Zykluszeiten zu senken und die Auflösung des magnetostriktiven Linear-Messsystems LP46 deutlich zu steigern. Gleichzeitig wurden die kompakten Regelgeräte IndraDrive Cs an die gestiegene Bandbreite der Positionsdaten-Übertragung angepasst und die eisenlosen Linearmotoren IndraDyn L für den invertierten Betrieb vorbereitet. In hochdynamischen Pick&Place-Anwendungen für die Halbleiterindustrie zeigt sich bereits die Leistungsfähigkeit der neuen Systemlösung. Verfügbarkeit, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit sind gegenüber herkömmlichen Linearachsen deutlich gesteigert.
Vollständiges Antriebssystem
Das linear-absolute Positionsmesssystem LP46 besitzt ein Profilgehäuse aus extrudiertem Aluminium. Das flache Gehäuse enthält das eigentliche Sensorelement, das berührungslos und verschleißfrei die Position eines (oder mehrerer) Dauermagnete absolut erfasst (siehe Kasten). Die Profilgeometrie erlaubt verschiedene Befestigungsvarianten. Für Linearantriebe werden offene Dauermagnete eingesetzt, die durch die Führung des Antriebs mitgeführt werden und das Profil des Messsystems nicht berühren. Dies erlaubt vollständig berührungslose Positionserfassung bei maximaler Geschwindigkeit. Alternativ dazu können geführte Magnetschlitten verwendet werden. Sie umfassen den Profilkopf und werden über gelenkgelagerte Schubstangen bewegt, was höhere Toleranzen zwischen Antrieb und Messsystem erlaubt. Kostengünstige und kompakte Linearsysteme entstehen durch die Kombination mit den eisenlosen Linearmotoren IndraDyn L. Linearführungen können somit kleiner ausgelegt werden, da diese durch den symmetrischen Aufbau der Motoren nicht mit Querkräften belastet werden. Zudem sind Bewegungen mit hoher Dynamik und Präzision möglich, denn die Lageregelung der Regelgeräte wird nicht durch störende Rastkräfte beeinträchtigt. Daher können höhere Regelverstärkungen eingestellt werden. Die Servoregler IndraDrive Cs zeichnen sich neben platzsparender Bauweise und ihren Leistungsdaten durch ein umfangreiches Portfolio an Ethernet-basierten Kommunikationsschnittstellen aus. Integrierte, zertifizierte Sicherheitsfunktionen ermöglichen die Umsetzung moderner
Magnetostriktive lineare Positionssensoren erfassen lineare Bewegungen und geben diese als elektrisches Signal aus. Das Messprinzip der Lineargeber basiert auf einer Laufzeitmessung. In einem Schutzrohr ist ein magnetostriktiver Draht (Wellenleiter) gespannt, durch den Stromimpulse fließen. Dadurch entsteht um den Draht ein ringförmiges Magnetfeld. Als Positionssensor dient ein berührungslos zu führender Permanentmagnet, dessen Magnetfeld den Wellenleiter tangiert. Am Messpunkt treffen die beiden verschieden ausgerichteten Magnetfelder aufeinander. Dort wird ein Torsionsimpuls ausgelöst, der sich mit Schallgeschwindigkeit in beide Richtungen entlang des Drahtes bewegt. Die Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden des Stromimpulses und der Ankunft des Torsionsimpulses am Messwertaufnehmer im Sensorkopf des Lineargebers setzt die Messelektronik in ein wegproportionales Signal um und stellt dieses als digitales oder analoges Ausgangssignal zur Verfügung.
