Auf der SPS IPC Drives stellt HEIDENHAIN Messgeräte vor, die speziell auf die Anforderungen der Robotik, Medizintechnik und Antriebstechnik ausgelegt sind. Außerdem zeigt HEIDENHAIN in einer Vorführung, wie Connected Machining die Werkzeugmaschine zum Dreh- und Angelpunkt im digitalen Job-Management eines Unternehmens macht und so die Betriebsdatendiagnose erleichtert.
Signifikant höhere Genauigkeit am Tool Center Point von Robotern
Speziell für Anwendungen in der Robotik stellt HEIDENHAIN auf der SPS IPC Drives den absoluten, induktiven Drehgeber ECI 4000 für Hohlwellendurchmesser von 180 mm vor. Als modulares System mit Teilungstrommel und separater Abtasteinheit bringt er zusätzlich zu seiner Robustheit und Genauigkeit auch beste Montagevoraussetzungen für den Einsatz in Robotern mit. Dazu gehören der direkte Anbau und die flexiblen Anbaumöglichkeiten durch den modularen Aufbau ebenso wie die großen Anbautoleranzen. Außerdem ist der ECI 4000 für sicherheitsgerichtete Anwendungen bis SIL 2, Kategorie 3 PL d geeignet. Der Drehgeber ECI 4000 ermöglicht, ebenso wie die Winkelmessgeräte ECA 4000 von HEIDENHAIN und WMRA von AMO, eine signifikante Verbesserung der absoluten Positionsgenauigkeit am Tool Center Point von Industrierobotern um 70 bis 80 Prozent. Dazu wird er zusätzlich zum Motorfeedback als sogenannter Secondary Encoder an jeder Roboterachse jeweils nach dem Getriebe angebaut. Hier erfasst er die tatsächliche Position jedes Robotergelenks und berücksichtigt auf jeden Fall den Nulllagenfehler und das Umkehrspiel. Außerdem misst er an jeder Achse des Roboterarms die rückwirkenden Kräfte aus der Bearbeitung. So ausgestattet, können Roboter auch genauere Aufgaben in der Montagetechnik und bei der Bearbeitung von großen Werkstücken übernehmen.
Genauigkeit im Dienst der Gesundheit
Bei medizintechnischen Geräten und Anlagen ist der behutsame und sichere Umgang mit den Patienten und Untersuchungsgeräten besonders wichtig. Dazu gehört z. B. die möglichst ruhige, ruckelfreie Bewegung des Patiententischs oder Behandlungsstuhls während einer Untersuchung. Aber auch für die genaue Steuerung des Röntgensystems eines Computertomographen spielt dies eine wichtige Rolle, damit es möglichst viele Schnittbilder mit hoher Auflösung liefert. Und selbstverständlich ist die punktgenaue Ausrichtung des Linearbeschleunigers von Bestrahlungsgeräten für eine zielgerichtete Strahlentherapie entscheidend. Für die lineare und rotative Positionierung medizintechnischer Geräte stellt HEIDENHAIN Längen- und Winkelmessgeräte vor, die über die genaue Positionsmessung hinaus auch die Wünsche der Hersteller nach kompakten Baumaßen, hoher Zuverlässigkeit und Strahlungssicherheit erfüllen. Dazu gehören das absolute Längenmessgerät LIC 4000 und die induktiven Drehgeber ECI 4000 für Hohlwellendurchmesser von 90 mm.
Als absolutes Längenmessgerät stellt das LIC 4100 die aktuelle Position direkt nach dem Einschalten des Geräts zur Verfügung. Referenzfahrten sind nicht erforderlich, ein Patiententisch kann sofort ohne störendes Ruckeln bewegt werden. Das fast 16 mm² große Abtastfeld für den Maßstab macht das LIC 4100 außerdem besonders unempfindlich gegen Verschmutzungen. Der Abtastkopf selbst befindet sich in einem dichten Gehäuse, das die Schutzart IP67 erfüllt. Damit sind eine hohe Messgeräteverfügbarkeit und somit Systemausfallsicherheit gewährleistet. Gleichzeitig bietet das LIC 4100 eine hohe Auflösung bis zu 1 nm. Diese extrem kleinen Messschritte erzielt HEIDENHAIN, indem die Messsignale der Inkrementalspur sehr hoch interpoliert und mit der Absolutspur zu einer absoluten Positionsinformation verknüpft werden.
Die induktiven Drehgeber vom Typ ECI 4000 sind modular aus Abtasteinheit und Teilungstrommel aufgebaut. So ist ein Hohlwellendurchmesser von 90 mm bei einer Bauhöhe von nur 20 mm möglich. Zudem eignen sich die Geräte ohne Eigenlagerung für den einfachen Direktanbau in schwierigen oder beengten Einbausituationen. Sie bieten zudem hervorragende regelungstechnische Eigenschaften, wie sie in der Medizintechnik gefordert werden. Ihre Abtastung ist als Rundumabtastung ausgeführt, bei der die komplette Teilungsstruktur der Teilungstrommel (Rotor) mit dem zugehörigen Abtastband der Abtasteinheit (Stator) an der Positionssignalgewinnung beteiligt ist. Auf diese Weise wertet der Drehgeber zwei inkrementelle Abtastspuren unterschiedlicher Periodizität aus. Dieses Abtastprinzip wirkt sich auch äußerst positiv auf die Anbau- und Betriebstoleranzen und die Positionsgenauigkeit in der Applikation aus.
Induktive Drehgeber für hochdynamische Antriebe: sehr genau und sehr robust
Die lagerlosen induktiven Drehgeber vom Typ ECI/EQI 1100 mit einem Durchmesser von 37 mm und ECI/EQI 1300 mit einem Durchmesser von 65 mm dienen als Positionsfeedback für hochdynamische Anwendungen. Denn hier können sie ihre Stärken ausspielen: hohe Regelgüte und Systemgenauigkeit sowie sehr hohe Robustheit, insbesondere gegenüber Vibrationen und elektromagnetischen Einflüssen. Alle Varianten unterstützen den Sicherheitsintegritätslevel SIL 2, Kategorie 3 PL d. Mit Zusatzmaßnahmen in der Steuerung erreichen sie sogar SIL 3 bzw. Kategorie 4 PL e. Ein zusätzlicher Vorteil ist in diesem Zusammenhang der mechanische Fehlerausschluss gegen das Lösen der Wellen- und Statoranbindung. Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Eignung eines Messgeräts für eine Applikation ist die Systemgenauigkeit. Die induktiven Drehgeber vom Typ ECI/EQI 1100 und vom Typ ECI/EQI 1300 überzeugen hier mit stark verringerten kurzperiodischen Messabweichungen. Dank ihrer großen Bandbreite können leistungsfähige Systeme realisiert werden, in denen nicht die Messgeräte, sondern die komplexen Regelstrecken die erzielbare Dynamik des Gesamtsystems limitieren. Sie bieten sehr große mechanische Anbautoleranzen und unterstützen zahlreiche Diagnosefunktionen, z. B. die Überwachung der Drehgebertemperatur, der Motortemperatur und der Toleranzen des Motors im Betrieb. Diese Daten werten die Drehgeber aus, die Nachfolge-Elektronik kann sie ohne Unterbrechung des Regelzyklus digital über die rein serielle EnDat 2.2-Schnittstelle auslesen.
Einfache und durchgängige Betriebsdatendiagnose mit Connected Machining
Bei HEIDENHAIN steht der Anwender an der Steuerung seiner Fräs- oder Drehmaschine im Zentrum des digitalen Auftragsmanagements. Dafür eröffnen ihm die Optionen, Software- und Hardware-Lösungen von Connected Machining von der HEIDENHAIN-Steuerung aus den komfortablen Zugriff auf alle notwendigen Informationen im Firmennetzwerk. Gleichzeitig kann er Daten aus der Fertigung in die Prozesskette zurückspielen, damit alle Beteiligten ebenfalls immer mit Realdaten aus der Fertigung arbeiten können. Auf der SPS IPC Drives rückt HEIDENHAIN vor allem die Aspekte der durchgängig digitalen Betriebsdatendiagnose in den Fokus. Eine Demo-Anwendung an einer TNC 640-Steuerung zeigt eindrucksvoll, wie einfach es ist, mit Connected Machining Auftrags- und Fertigungsdaten direkt an der Steuerung zu empfangen und zu bearbeiten.
- Mit Hilfe der Software StateMonitor und der erweiterten Anzeige Extended Workspace können andere Anwendungen wie Prozessüberwachung und Statusinformationen an der Steuerung angezeigt werden. Ob Arbeitsraumkamera oder Anzeige eines Mehrmaschinenstatus auf Knopfdruck – die klare Übersicht unterstützt den Anwender dabei, Probleme an einer Maschine wie einen Werkzeugausfall schnell zu lokalisieren und zu beheben.
- In einer automatisierten Fertigung kann Connected Machining über die DNC-Schnittstelle einen gezielten Datenaustausch umsetzen. Damit stehen z. B. Übergabeeinheiten oder Werkzeug- und Werkstückhandlingsystemen immer die richtigen Informationen zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung, um den Automatisierungsfluss störungsfrei zu gestalten. Die Kommunikation erfolgt über die Ethernet-Schnittstelle, unterstützt durch marktübliche Feldbussysteme. Die Vorteile von Connected Machining sind Arbeitserleichterungen durch einfache Datennutzung, zeitsparende Abläufe und transparente Prozesse in den relevanten Bereichen: natürlich in der Werkstatt, aber auch in der Konstruktion und Arbeitsvorbereitung, in der Verwaltung, in der Logistik, im Service usw. Wegezeiten entfallen, Fehler sind durch den Direktzugriff auf Daten mit dem Remote Desktop Manager nahezu ausgeschlossen. Die Produktivität wird gesteigert, Prozesse werden verschlankt. So unterstützt das durchgängig digital vernetzte Auftragsmanagement mit Connected Machining die fertigungstechnischen Stärken moderner Maschinen.
HEIDENHAIN auf der SPS IPC Drives: Halle 7, Stand 190