Lineartechnik

6-Achs-Positioniersystem für schwere Lasten

17. November 2020, 09:31 Uhr   |  DESY

6-Achs-Positioniersystem für schwere Lasten
© DESY/Steinmeyer

Das 6-Achs-Positioniersystem EASy A3 setzt Maßstäbe in puncto Tragfähigkeit, Präzision, Modularität und Wirtschaftlichkeit.

DESY und Steinmeyer Mechatronik bringen EASy A3 aus der Forschung in die Industrie

Die Welt des winzig Kleinen ist ihr Zuhause, wenn auch auf ganz unterschiedliche Weise. Während die Forscher beim DESY (Forschungszentrum Deutsches Elektronen-Synchrotron) kleinste Elementarteilchen auf Rekordenergien bringen und so völlig neue Fenster ins Universum öffnen, ermöglichen die Lösungen von Steinmeyer Mechatronik eine exakte Positionierung im Submikrometerbereich. Bereits seit mehr als zehn Jahren arbeiten die beiden zusammen.

Patentierte Baureihe von Positioniersystemen

Neuestes Projekt: ein 6-Achs-Positioniersystem für präzises Positionieren von schweren Baugruppen in ultrakompakter Bauform namens EASy A3. Bei der EASy-Familie (Easy Alignment System) handelt es sich um eine patentierte Baureihe von Positioniersystemen. Die modulare Bauweise ermöglicht manuelle oder motorische Präzisionspositionierung mit bis zu sechs Achsen. Die Manipulatoren sind dank ihrer ausgeklügelten Konstruktion sehr präzise, hochbelastbar, steif und gleichzeitig kompakt gebaut. Sie erlauben eine weitgehend entkoppelte Ansteuerung aller sechs Freiheitsgrade und ermöglichen die Definition eines virtuellen Pivot-Punktes. 

Das Baukastenprinzip erlaubt es zudem, das System innerhalb kurzer Zeit individuell anzupassen. Denn das Basismodell, ausgerüstet mit einem manuellen Verstellmechanismus, lässt sich mit wenigen Handgriffen auch später noch auf ein motorisches Positionieren umrüsten. Entwickelt wurde das Konzept von DESY für Positionieraufgaben in Beschleunigeranlagen. Schnell wurde jedoch klar, dass sich die die Technik auf für industrielle Anwendungen nutzen lässt. 

EASy A3: Hochpräzise Schwerlastpositionierung

Für industrielle Anwendungen ist vor allem der EASy A3 aus der großen EASy-Familie interessant. Bei einer Größe von 350 x 500 mm positioniert das System bis zu zwei Tonnen schwere Lasten mit einer Genauigkeit im Bereich von Mikrometern. Der Schlüssel zu dieser unglaublich hohen Tragfähigkeit und Präzision liegt in der Bauweise. Insbesondere die minimalistische Herangehensweise, der Verzicht auf rollende Elemente sowie die intelligente Kombination aus orthogonalem Aufbau für die Translationen und einem Tripod für die Rotationen machen den Unterschied. Durch die kompakte Stapel-Architektur bestehend aus wenigen einfachen, dafür aber sehr steifen Stell-, Lager- und Strukturelementen wird eine extreme Gesamtsteifigkeit des Systems erreicht. 

Großes Anwendungspotenzial

Angesichts der hohen Präzision, Tragfähigkeit und Kosteneffizienz des EASy A 3 sowie des steigenden Bedarfs an kompakten Positioniersystemen ist das industrielle Einsatzpotenzial enorm. Das mögliche Anwendungsspektrum reicht dabei vom wissenschaftlichen Gerätebau über die Medizintechnik, die Halbleiterbranche und den Maschinenbau bis hin zur Automobilindustrie sowie Luft- und Raumfahrtanwendungen. 

Überall, wo sehr schwere Komponenten oder Bauteile hochgenau zueinander ausgerichtet werden, ist der EASy A3 eine sehr gute Wahl. Dabei ist das sechsachsige Positioniersystem gegenüber klassischen Technologien für die hochpräzise Schwerlastpositionierung wie Lenkergestell, gestapelten Linearachsen und Hexapoden sowohl hinsichtlich Leistungsfähigkeit als auch Wirtschaftlichkeit im Vorteil. Anwender profitieren außerdem vom modularen Konzept der Baureihe. 

Vor allem in der Medizintechnik eröffnen sich interessante Möglichkeiten, beispielsweise bei der Protonentherapie. So kann man zwar die Eindringtiefe der Protonen ins Gewebe sehr gut einstellen, doch ihre Richtung lässt sich nur schwer steuern. Daher müssen die Fokussiereinheiten und Strahlerzeuger, teilweise auch der Patient, ständig neu ausgerichtet und positioniert werden. Bei den riesigen Geräten und Anlagen, die zur Erzeugung der Protonen benötigt werden, ist dies kein leichtes Unterfangen. Für den EASy A3 stellen weder das große Gewicht der Gerätschaften noch die benötigte hohe Genauigkeit eine Herausforderung dar. Zudem ließe sich der Positioniervorgang vereinfachen und automatisiert gestalten.

Der Autor

Tobias Zilian ist Key-Account-Manager für DESY

Die Unternehmen

Steinmeyer Mechatronik ist Teil der weltweit agierenden Steinmeyer Gruppe. Als Kompetenzzentrum für Positionierlösungen, mechatronische Systeme und optische Komponenten bietet die GmbH Produkte und Lösungen für individuelle Aufgabenstellungen. Das Unternehmen beschäftigt am Standort Dresden mehr als 120 Mitarbeiter. Auf einer Fertigungsfläche von über 3.900 m² produziert das Unternehmen Positioniersysteme im Submikrometerbereich für höchste Qualitätsanforderungen – vom Prototypen bis zum fertigen Serienprodukt.

DESY zählt zu den weltweit führenden Beschleunigerzentren und erforscht die Struktur und Funktion von Materie. Die Teilchenbeschleuniger und Nachweisinstrumente, die DESY an seinen Standorten in Hamburg und Zeuthen entwickelt und baut, sind vor allem Werkzeuge für die Forschung. Das Forschungszeitrum ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft. 
 

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