Die fortschreitende Miniaturisierung in der Industrie erhöht die Anforderungen an die Präzision der Produktionsanlagen für Halbleiter, Displays und andere elektronische Komponenten. Insbesondere bei Prozessen wie Inspektion, Ionenimplantation und Belichtung ist die derzeitige Positioniergenauigkeit in einigen Fällen nicht ausreichend. Gleichzeitig müssen Anlagen im Stoppfall schnell und vollständig zum Stillstand gebracht werden, um Qualität und Sicherheit zu gewährleisten. Neben technischen Verbesserungen sind auch die Kostenreduktion sowie die Vermeidung von Hunting-Effekten zentrale Ziele der Branche. Die Weiterentwicklung von Positionierungs- und Stoppmechanismen ist daher ein entscheidender Schlüssel zur Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit.
Hochgenaue Open-Loop-Steuerung
Der CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber von Oriental Motor verbindet die Einfachheit einer Open-Loop-Steuerung mit der Präzision eines externen Encoders. Klassische Servosysteme verfügen zwar über hochwertige integrierte Encoder am Motor, aber diese erfassen nur die Motordrehung und nicht die tatsächliche Position der Last. Eine Positionsabweichung an der Mechanik bleibt daher unerkannt. Schrittmotoren können zwar ohne integrierten Encoder positionieren und sind dadurch einfach und kostengünstig – sie sind ohne Feedback aber insbesondere bei komplexen Mechaniken anfällig für Abweichungen.
Der CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber fährt den Schrittmotor zunächst im schnellen Open-Loop-Modus an, überprüft dann mit einem externen Encoder direkt an der Mechanik, ob die Zielposition erreicht wurde – und korrigiert bei Bedarf nach. Um Herstellern hochgenauer Anlagen und Geräte eine kostengünstige, aber zugleich präzise Antriebslösung zu bieten, hat Oriental Motor diesen Treiber speziell für 5-Phasen-Schrittmotoren entwickelt. In Kombination mit einem externen Encoder erzielen diese Motoren eine Positioniergenauigkeit im Submikro-Bereich, entsprechend der Auflösung des in Kombination verwendeten linearen Encoders. Zusammen mit den High-Torque-PKP-Schrittmotoren von Oriental Motor eignet sich das System selbst für anspruchsvolle Anwendungen wie optische Tische und Mikroskop-Achsen in der Halbleiterfertigung.
Kombination verschiedener Modi
Zu Beginn einer Positionierung arbeitet der CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber im Open-Loop Modus, um das schnelle Ansprechverhalten des Motors zu nutzen. Nach der Positionierung schaltet der Treiber bei entsprechender Rückmeldung des externen Sensors in den Closed-Loop Modus, um eventuell nötige Korrekturen vorzunehmen. Ist die Positionskorrektur abgeschlossen, schaltet der Treiber in den Open-Loop Modus zurück. In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
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Die von Oriental Motor entwickelte Lastpositionskorrektur hat gegenüber der Positionskorrektur von Servomotoren einige Vorteile: Im Gegensatz zu Servoantrieben, die ihre Position nicht statisch halten können und deshalb permanent nachregeln, bleibt ein Schrittmotor mit dem CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber nach der Korrektur absolut still. Da Servos selbst im Stillstand kontinuierlich in Regelung sind, entstehen feine Vibrationen, die insbesondere bei Anwendungen im Submikro-Bereich zu Messfehlern führen können.
Ein Schrittmotor hingegen erzeugt durch das Anlegen eines konstanten Stroms eine Kraft, die den Motor ohne Vibration in der Position hält. Der CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber führt die Lastpositionskorrektur nur einmal am Ende der Bewegung durch und hält die Position anschließend vibrationsfrei. Messungen von Oriental Motor bestätigen diesen Vorteil: Während im reinen Open-Loop-Betrieb eine Abweichung von 0,51µm gemessen wurde, reduziert der CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber diese auf nur 0,15µm (bei einer Abweichung der Linearskala von ±0,2µm) – und das ohne die für Servos typischen Schwingungen im Stillstand. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
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Laufruhige und vibrationsarme Schrittmotoren
Der CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber wurde speziell für die 5-Phasen-Schrittmotoren der PKP-Serie von Oriental Motor entwickelt. Die High-Torque-Stepper erreichen im Vergleich zu anderen Motoren derselben Größe ein höheres Drehmoment. Sie können daher die Kapazität und den Produktionsdurchsatz einer Maschine erhöhen, ohne, dass dafür die Maschinenfläche vergrößert werden muss.
Dank der 5-Phasen-Technologie verfügen die High-Torque-Schrittmotoren der PKP-Serie über einen kleineren Basisschrittwinkel von 0,72° im Vergleich zu 1,8° bei herkömmlichen 2-Phasen-Schrittmotoren. Spezielle Varianten erreichen sogar einen Basisschrittwinkel von nur 0,36°, der durch die Verdoppelung von Rotor- und Statorzähnen realisiert wird. Diese Bauweise sorgt für eine hohe Laufruhe, und geringe Vibrationen.
Verschiedene Treiberausführungen lieferbar
Mit dem CVD-Fully-Closed-Loop-Treiber hat Oriental Motor ein zuverlässiges, hochpräzises Positionierungssystem entwickelt, das die hohen Anforderungen an Präzision mit der Benutzerfreundlichkeit und Einfachheit von Schrittmotoren kombiniert. Das CVD-Treiberportfolio bietet flexible Lösungen für vielfältige Anwendungen. Neben dem Fully-Closed-Loop-Typ für hohe Positioniergenauigkeit stehen weitere Ausführungen zur Verfügung: Dazu zählen Pulse-Input-Varianten für eine klassische Puls/Richtung-Ansteuerung, RS-485-Versionen mit integrierter Fahrdatenspeicherung und Diagnose sowie Multi-Axis-Ethercat-Treiber für kompakte, synchrone Mehrachssysteme. Board-Mount-Modelle (CVD-S) sparen Bauraum in Embedded-Designs, während Speed-Control-Typen (SC-Paket) eine einfache, drehzahlgeregelte Lösung bieten. Einheitliche Bauformen, leiser Lauf und flexible Schnittstellen machen die Serie zur skalierbaren Plattform – vom einfachen Standardantrieb bis zur hochpräzisen Achse.
