antriebstechnik 3/2015

LINEARTECHNIK 03 Die

LINEARTECHNIK 03 Die sechsachsige Parallelkinematik ist symmetrisch aufgebaut, wobei jeweils drei „Beine“ mit fester Länge an der Plattform angreifen 04 3-D-Abbildung von Mikrostruktur und Fehlstellen in Lötverbindungen in der Mikroelektronik unterbaus kann nachjustiert werden. Ein absolut messendes Lineal ermöglicht die präzise und wiederholbare Ausrichtung auf wenige Mikrometer genau. Ange steuert wird der komplette Aufbau über einen Controller mit Positionsanzeige und Joystickbedienung. Ebenfalls anspruchsvoll ist die Konstruktion des Detektortischs. Die auskragende Last der 50 kg schweren Detektoren muss in einem Bereich von 850 mm × 300 mm × 500 mm bewegt werden. Dabei darf die Absolutabweichung nicht mehr als 100 nm betragen und Verkippungen sind lediglich bis bis +/- 30 µrad tolerierbar. Die Längsachse des Detektortischs wurde deshalb direkt in die Granitbasis integriert. Weitere Garanten für die hohe Positioniergenauigkeit sind präzise aufeinander abgestimmte Komponenten, beispielsweise der Antrieb über mittig angeordnete Kugelumlaufspindeln, Nadelführungen und ein sehr genauer optischer Linearencoder. Ein hohes Übersetzungsverhältnis in einem spielfreien Getriebe sorgt für die Selbsthemmung der vertikalen Achse. Mit Mikrometergenauigkeit positionieren Jetzt müssen nur noch die Proben ebenso genau für die Untersuchungen positioniert werden. Hier kommt das sechsachsige Positioniersystem zum Einsatz. Dieser Space- FAB ist symmetrisch aufgebaut, wobei drei Beine mit fester Länge jeweils auf einem XY- Tisch in einem Kugelgelenk gelagert sind. Die Plattform des SpaceFAB ist jeweils über ein Zylinderlager an den Beinen befestigt. Die unteren Tische der XY-Kombinationen sind mit Führungen in den Granitblock integriert. Die Proben können so in sechs Freiheitsgraden positioniert werden. Wesentlich dabei sind der frei wählbare Drehpunkt des parallelkinematischen Systems sowie seine hohe Steifigkeit. Die linearen Stellwege betragen 50 mm × 150 mm × 50 mm, bei 0,2 µm Positionsauflösung eine Kippung ist bis ± 12.5 ° für die Achsneigung bzw. ± 5 ° in den anderen Richtungen möglich. Für die Präzision sorgen optische Linearencoder sowie die hochgenauen mechanischen Komponenten, die von Kombinationen aus Schrittmotoren und spielfreien Kugelumlaufspindeln angetrieben werden. Auf dieser Parallelkinematik befindet sich dann ein kombinierter Rotations- und Kipptisch, der den eigentlichen Probenhalter trägt. Der Rotationstisch ermöglicht eine 360 °-Rotation mit nur 0,24 µm Absolutabweichung in der Ebenheit. Die Reproduzierbarkeit der Probenpositionierung des SpaceFabs nach einer Referenzmessung ist mit kleiner 0,5 µm spezifiziert und realisiert worden. Die Exzentrizität der Rotation liegt bei unter 0,5 µm. Das ist wichtig, damit die verschiedenen Projektionswinkel dasselbe projizierte Rotationszentrum haben. Bei geringerer Genauigkeit würden bei der Rekonstruktion Artefakte entstehen. Die niedrige Bauhöhe ermöglicht flache Kippwinkel, ohne dass der Synchrotronstrahl durch mechanische Elemente dringt und dadurch eine Projektionsaufnahme unmöglich wird. Ein optischer Encoderring stellt die hohe Winkelauflösung sicher. Zusätzlich kann über den Kipptisch der Winkel der Probe zum Röntgenstrahl um bis zu 45 ° mit einer Auflösung von 0,001 ° justiert werden. Dieser Aufbau hat einen selbsthemmenden Zahnstangenantrieb und steht während der Untersuchung stabil. Der eigentliche Probenhalter, ein sehr dünner Rahmenträger, ist ebenfalls ein technischer Leckerbissen. Er liegt auf Teflonpolstern und wird magnetisch gehalten. Zur Zentrierung des Probenhalters in Relation zur Rotationsachse dienen zwei im 90 °- Winkel angebrachte Lineartische, die den Probenhalter über 150 mm × 150 mm verschieben, diesen aber im Betrieb nicht berühren. Die magnetische Halterung kann ein- und ausgeschaltet werden, ein Festkörpergelenk und Luftlager sorgen für optimale Parallelität. Von den Untersuchungsergebnissen, die sich heute mit einem solchen Synchrotronlaminografie-Verfahren erzielen lassen, können die unterschiedlichsten Bereiche profitieren, angefangen von der industrienahen Forschung bis hin zu Geologie oder Life-Science. Die von den Spezialisten der „Beamline Instrumentation“ maßgeschneiderte Positionierlösung, die selbst großformatige Proben und entsprechend große Lasten auf den Mikrometer genau ausrichtet, trägt dazu wesentlich bei. Fotos: Aufmacher und Bild 01: ESRF, Bild 02: Physik Instrumente, Fraunhofer EZRT, ESRF, Bild 03: Physik Instrumente, Bild 04: KIT www.pi.de 22 antriebstechnik 3/2015

LINEARTECHNIK Optimiertes Modell erweitert Linearaktuatoren-Serie Exlar hat seine FT-Serie mit Zylinderantrieben fü r Linearaktuatoren um das Modell FT 45 erweitert. Dieses bietet eine kontinuierliche Kraftausgabe von 44,5 kN und schließt damit die Lü cke zwischen den Modellen FT 35 und FT 60. Dazu kann es mit einigen Optimierungen aufwarten: Mit Schutzklasse IP65 ist es gegen Umwelteinflü sse in jeder Montagekonfiguration gewappnet. Die Konstruktion der Riemenfü hrung vereinfacht die Installation des Motors ebenso wie die Spannung und Wartung des Riemens. Die Schmiermittelversorgung, ü ber die die Mutter gefettet werden kann, erfolgt ohne dass die Einheit auseinandergenommen werden muss. Durch die abnehmbare Ausfü hrung werden zudem Wartung und Austausch der stirnseitigen Dichtung vereinfacht. Die von Kugelrollspindeln angetriebenen Aktuatoren der FT-Serie haben eine konstante Kraftü bertragung von 178 kN, eine Geschwindigkeit von bis zu 1 500 mm/s und eine Hublänge von 150-2 400 mm. www.exlar.com Modulare Positioniersysteme mit Kupplungsklauen Aus über 200 verschiedenen patentierten Aluminiumprofilen montiert das Unternehmen Bahr Positionierachsen in beliebigen Längen bis zu 60 m, wobei die Profile quasi als „Meterware“ bedarfsgerecht zugeschnitten werden können. T-Nuten in den Profilen dienen als genormte Anschlussprofile und ermög - lichen den schnellen Aufbau von Portalachsen in jeder Abmessung. Die Führungsschlitten der Positioniereinheiten können wahlweise mit Zahnriemen-, Zahnstangen-, Spindelantrieb, Rollenführung oder alternativen Antriebskonzepten verfahren werden. Sämtliche Systeme verfügen über Kupplungsklauen zum Anschluss elektrischer Motoren und Steuerungen aller gängigen Fabrikate und sind daher einfach in die vorhandenen Steuerungsnetzwerke integrierbar. www.bahr-modultechnik.de Kleinere Baureihe von Kraftspannspindeln erhöht Bedienkomfort Das Unternehmen Jakob Antriebstechnik bietet mechanische und hydromechanische Kraftspannspindeln in unterschiedlichsten Gewindegrößen an, die in der Regel in Klauenkästen oder Planscheiben von Dreh- und Sondermaschinen installiert werden. Die zuletzt entwickelte, kleinere Kraftspannspindel ist nun auch für Trapezgewindegrößen von TR 50×3 erhältlich. Bei einem Anzugsmoment von nur 60 Nm generiert die kleinste Spannspindel Außenspannkräfte von 100 kN. Auch im Hinblick auf die Ergonomie am Arbeitsplatz und die Altersentwicklung in den meisten Betrieben wird diese somit zunehmend interessanter. So erleichtert die neue Kraftspannspindelgröße die Bedienung erheblich und kann auch noch von älteren oder körperlich schwächeren Mitarbeitern komfortabel bedient werden. www.jakobantriebstechnik.de DIE LOGISCHE KONSEQUENZ 6 Technologien – ein starkes Team Handhabungstechnik Dämpfungstechnik Lineartechnik Verfahrenstechnik Werkzeugtechnik Maschinentechnik THE KNOW-HOW FACTORY www.zimmer-group.de