Die neue Luftlagerspindel ABS2000 von Aerotech wurde vor allem für die Anwendungsbereiche Datenspeicherung, Waferverarbeitung, Hochgeschwindigkeits-Imaging und Diamantdrehen entwickelt. Sie besteht aus einem bürstenlosen Direktantrieb-Servomotor mit einer Drehzahl von 6000 U/min. ohne Cogging sowie einem direkt gekoppelten, hoch präzisen Rotationsencoder, wodurch eine Winkelpositionierung im Sub-Winkelsekundenbereich und eine außergewöhnliche Geschwindigkeit erreicht werden.
Die neue Luftlagerspindel ist nach ISO 1940 auf eine G-Toleranz von 0,4 eingestellt. Für steife Rotoren ist dies der höchste Grad, der eine extrem geringe Vibration bei größtmöglicher Positioniergenauigkeit gewährleistet. Zudem verfügt die ABS2000 über ein einzigartiges, von außen zugängliches Wuchtsystem, so dass im beladenen Zustand Anpassungen vorgenommenen werden können. Dadurch können die Systemreaktionsfähigkeit, der Produktionsdurchsatz und die Qualität noch weiter verbessert werden.
Da die ABS2000 mit einer Labyrinthdichtung ausgestattet ist, die die Partikelmigration von der Spindel auf ein Minimum beschränkt, ist sie für den Betrieb in Reinräumen der Klasse 1 entwickelt und zertifiziert. Für Vakuumanwendungen kann eine Rotationsverbindung verwendet werden. Zu den Sonderversionen zählen Montageplatten für optische Anwendungen sowie Vakuum-Spannvorrichtungen mit automatischer Teilehandhabung. Darüber hinaus können Spezialversionen für ladungsgefährdete Bauelemente zur Verfügung gestellt werden, einschließlich Vorrichtungen für Erdungskugeln.
Der eigens konstruierte, höchst effiziente Direktantriebsmotor liefert eine konstante Drehzahl von über 0,25 Nm bei vernachlässigbarer Wärmeübertragung. Dadurch wird die thermische Ausdehnung minimiert, und Kühlrippen oder eine externe Kühlung sind überflüssig. Bei dieser störungsfreien Motorkonstruktion kommt ein nutenloser/eisenloser Stator zum Einsatz, der für eine ultraleichte Beschleunigungssteuerung ohne Cogging sowie für eine Stabilität der Spitzenklasse sorgt. Die Drehmomentwelligkeit ist äußerst gering und ein Höchstmaß an Kontrolle garantiert. Der Motor ohne Umkehrspiel ist direkt an den hochpräzisen Encoder gekoppelt, wodurch Torsionsspiel und Hysterese vermieden werden, was für auf mechanischer Kupplung basierende Motor-/Rückmeldungssysteme typisch wäre.
Die Geschwindigkeitswelligkeit liegt unter 0,1 %, wobei asynchrone Bewegungen unter 20 nm liegen und die Fehlerbewegung insgesamt weniger als 100 nm beträgt. Zu den gemessenen und zertifizierten Spezifikationen zählt auch eine Lagersteifigkeit von 50 N/μm radial und 140 N/μm axial. Wie man es von einem solchen Präzisionsgerät erwarten kann, wird die Spezifikation durch dokumentierte Grafiken der axialen und radialen Fehlerbewegung belegt.
Die Encoderauflösungen betragen 2048 Linien/Umdrehung und 36000 Linien/Umdrehung. In Kombination mit der digitalen Automationsplattform A3200 von Aerotech und dem Npaq®-Antriebsrack kann die Spindelauflösung ohne Geschwindigkeitseinbußen bis zu 0,05 Winkelsekunden betragen. Damit ist die Luftlagerspindel ideal für Anwendungen, bei denen es auf hohen Durchsatz und hohe Präzision ankommt.
Mit einem Durchmesser von 130 mm am Montageflansch ist die ABS2000 etwa 160 mm lang. Die Bohrungsmuster für die Montage sind entweder für das metrische oder für das englische System erhältlich. Die axiale und radiale Tragfähigkeit beträgt 178 N bzw. 66 N. Die gesamte Baugruppe hat eine Gesamtmasse von 6,0 kg. Die Standardausführung der Einheit besteht aus Aluminium, ist aber auch als Edelstahlausführung erhältlich. Die Aluminiumausführung kann mit Chemisch-Nickel oder einer schwarzen "Hartschalen"-Oberfläche beschichtet werden. Die Spindel ist für eine extrem lange Lebensdauer ausgelegt und praktisch wartungsfrei. Zum Lieferumfang gehören Kabel und Anschlüsse für Antriebsmotor und Rückkopplung, die an die jeweiligen Anforderungen der Kunden angepasst werden können.
Für die ABS2000 bietet Aerotech ein breites Spektrum an bürstenlosen Antrieben. Zu den Steuerungsoptionen zählen die digitale Automationsplattform A3200. Dabei handelt es sich um ein softwarebasiertes Bewegungs-/Maschinensteuerungssystem für PCs, die mit IEEE-1394 (Firewire®) ausgestattet sind. Die Plattform ermöglicht die Kombination von synchronisierter Bewegungssteuerung für bis zu 32 Servoachsen mit vollständig integrierten Modulen für HMI-, Maschinenansichts- und Soft-PLC-Funktionen.
Als Steuerungslösung kommt außerdem SoloistTM in Frage, die digitale Einachsen-Servosteuerung. Durch das integrierte Netzteil und den bürstenlosen Servoverstärker stellt sie eine Ethernet-basierte, verteilte Antriebslösung mit einer lose koordinierten Punktsteuerung für maximal 1000 Achsen dar.
Typische Systemkonfigurationen werden komplett geliefert und auf Einhaltung der Kundenspezifikationen geprüft. Produktschulungen und voller technischer Support vor und nach dem Kauf runden die angebotenen Lösungen ab. Neben den Motor- und Encoderkabeln beinhaltet der Lieferumfang auch alle leistungs- und kalibrierungsbezogenen Dokumente, einschließlich einer CD mit kompletten Anschlussschaltbildern als Hilfe für Systemintegratoren für deren eigene Systemdokumentation. Darüber hinaus sind sämtliche Daten für die Einrichtung der Systemkonfiguration einschließlich der Parameter für die Servo-Feinabstimmung in der Lieferung inbegriffen und erleichtern damit die Systeminbetriebnahme. Diese erfordert lediglich den Anschluss einiger Kabel und das Einschalten, bevor mit der Programmierung der Anwendungssoftware begonnen werden kann. Dieses Zusatzmaterial ist im Lieferumfang aller Aerotech-Produkte enthalten, um möglichst niedrige Gesamtbetriebskosten zu gewährleisten.
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