Waldkirch / Donaueschingen, im November 2008 – Das lineare Messsystem TTK70 ist das aktuell kompakteste Motorfeedback-System mit HIPERFACE®-Schnittstelle auf dem Markt. Das magnetische Funktionsprinzip, die großen Messlängen und die sehr hohe Auflösung eröffnen vielfältige Einsatzmöglichkeiten bei der absoluten Positionserfassung z. B. an Linearmotoren. Als derzeit weltweit einziger Hersteller ist SICK STEGMANN in der Lage, Antriebsherstellern, sowohl rotative als auch lineare Motorfeedback-Systeme mit integrierter HIPERFACE®-Schnittstelle anbieten zu können.

Hintergrund der Entwicklung des TTK70 ist, dass besonders in High-Tech-Anwendungen ein Trend hin zur Direktantriebstechnik zu beobachten ist, denn diese bietet gegenüber rotativen Antrieben – deren Bewegung dann letztlich doch „linearisiert“ wird – deutlich mehr Präzision, Geschwindigkeit, Dynamik, Steifigkeit und Regelgüte. Während also mechanisch gekoppelte Systeme wie Spindeln oder Zahnriemen immer mehr durch Linearantriebe ersetzt werden, weisen die Regelkreise der Maschinen in vielen Fällen aus „rotativen Zeiten“ eine HIPERFACE®-Infrastruktur zur Datenübertagung auf. Das lineare Motorfeedbacksystem TTK70 vereint die genannten antriebs- und kommunikationstechnischen Aspekte und trägt so dem Trend zur Direktantriebstechnik insbesondere in High-End-Applikationen Rechnung.

Magnetisch und absolut: Das Funktionsprinzip

Das lineare Messsystem TTK70 besteht aus einem „absoluten“ Lesekopf und einem 10 mm breiten und bis zu 4.096 mm langen Magnetband als Maßverkörperung. Gegenüber optischen Linearsystemen bietet das magnetische Funktionsprinzip deutliche Vorteile hinsichtlich Preis, Verschmutzungsanfälligkeit und Verfügbarkeit. Das robuste Metallgehäuse des Lesekopfes ist einschließlich des Steckeranschlusses kaum größer als eine Streichholzschachtel. Damit ist es das derzeit kleinste System seiner Art am Markt. Spezifiziert ist es auf einen maximalen Arbeitsabstand von 0,4 mm zwischen Band und TTK70-Sensorkopf. Dieser weist im Inneren neueste Sensor- und Auswertetechnologie auf. Die zur Messebene ausgerichtete Sensorplatine ist auf zwei parallelen Spuren mit Hall-Sensoren bestückt. Ihre Anordnung entspricht der Teilung des Magnetbandes in eine inkrementale und eine absolute Komponente. Zur Berechnung der absoluten Positionswerte während des Betriebes erfasst der Lesekopf beim Start des Linearmotors über die Manchester-Kodierung zunächst die absolute Anfangsposition und ermittelt dann über die Inkremente auf der Magnetspur bzw. Sinus-/Cosinussignale alle weiteren Ist-Positionen des Antriebes.

Datenübertragung im HIPERFACE®-Standard

Die so vom TTK70 gebildeten Werte werden an die übergeordnete Auswerteelektronik des Linearantriebes übertragen – über die asynchrone Halbduplex-HIPERFACE®-Schnittstelle. Über zwei der insgesamt acht Leitungen liegt die Versorgungsspannung am Motorfeedback-System an. Zwei weitere Leitungen werden für den bidirektionalen, busfähigen Parameterkanal benötigt, über den u. a. die absoluten Positionsdaten digitalisiert an den Regler übertragen werden. Die beiden verbleibenden Leitungspaare stellen den Echtzeit-Prozessdatenkanal dar. Über diese werden in analoger Form sinusförmige Inkrementalsignale übertragen und im Regler interpoliert. Dank HIPERFACE® steht für alle gängigen Servoantriebe ein Schnittstellenstandard zur Verfügung, der mit nur einer Art von Signalleitung alle Anwendungen abdeckt. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Eigeninitialisierung des Antriebsystems durch Nutzung eines elektronischen Typenschildes im Motorfeedback-System.

Hohe Genauigkeit und Auflösung, sehr gutes Toleranzverhalten

Durch die analoge Übertragung der sinusförmigen Inkrementalsignale mit einer Pol- bzw. Periodenlänge von 1 mm sowie einer z. B. 10 Bit Interpolierung erreicht das TTK70 eine sehr hohe Auflösung von 1 µm. Auch die Systemgenauigkeit weist mit < 10 µm einen Spitzenwert auf. Zudem ist das Messsystem auch bestens für die hohen Geschwindigkeiten gerüstet, die in der Direktantriebstechnik an der Tagesordnung sind. So kann das TTK70 bis zu Verfahrgeschwindigkeiten von 10 m/s analoge Sinus-/Cosinus-Ausgangssignale generieren und ausgeben. Hinsichtlich Justierung und Inbetriebnahme bietet das Messsystem ein sehr gutes Toleranzverhalten bezogen auf die Ausrichtung des Sensorkopfes zum Magnetband. Dies erleichtert die Montage und Inbetriebnahme deutlich und optimiert die Verfügbarkeit beim Betrieb der Lineareinheit.

TTK70 für zahlreiche Applikationen interessant

Linearantriebe werden als anschlussfertige Lösungen künftig immer öfter das Messsystem TTK70 enthalten. Zugute kommt dies einer Reihe von Maschinen und Anwendungen, u.a. Erodiermaschinen, Handlingsystemen in der Halbleiter-Herstellung, Montage- und Bestückungsautomaten, Vertikalhubsystemen, Pick-&-Place-Anwendungen in der Elektronikfertigung oder der Lebensmittelindustrie, Mess- und Prüfmaschinen, Kennzeichnungsanlagen oder Mehrachs-Portalsystemen.