MP61D Benutzerhandbuch M-122 Mikrostelltisch Version: 1.0.0
Contents
1. Phone 49 721 48 46 0 Fax 49 721 48 46 299 E mail info pi ws Moving the NanoWorld www pi ws Piezo Nano Positioning PI Declaration of Conformity according to ISO IEC Guide 22 and EN 45014 Manufacturer Physik Instrumente PI GmbH amp Co KG Manufacturer s Auf der R merstrasse 1 Address D 76228 Karlsruhe Germany The manufacturer hereby declares that the product Product Name Translation Stage Model Numbers M 122 Product Options all complies with the following European directives 73 23 EWG Niederspannungsrichtlinie 73 23 EEC Low voltage directive 89 336 EWG EMV Richtlinie 89 336 EEC EMC Directive 98 37 EG Maschinenrichtlinie 98 37 EC Machinery Directive The applied standards certifying the conformity are listed below Electromagnetic Emission EN 61000 6 3 EN 55011 Electromagnetic Immunity EN 61000 6 1 Safety Low Voltage Directive EN 61010 1 Safety of Machinery EN 12100 July 31 2007 Vlog Karlsruhe G arlsruhe Germany Dr Karl Spanner President Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG Auf der R merstr 1 76228 Karlsruhe Germany Phone 49 721 48 46 0 Fax 49 721 48 46 299 E mail info pi ws Moving the NanoWorld www pi ws ber dieses Dokument Zielgruppe dieses Handbuches Dieses Handbuch soll dem Leser bei der Installation und Inbetriebnahme des Mikrostelltisches M 122 helfen Es wird vorausgesetzt dass der L2. entstehen 2 2 Mehrachsige Aufbauten Sie k nnen die M 122 Versteller zu gestapelten XY oder XYZ Systemen aufbauen Beachten Sie die Hinweise in Kapitel Montage S 7 Verwenden Sie zum Zusammenbau die im Lieferumfang enthaltenen Schrauben Gehen Sie folgenderma en vor siehe auch die nachfolgende Abbildung 1 Befestigen Sie den X Achsen Versteller auf der Unterlage 2 Y Achse Befestigen Sie den Y Achsen Versteller an zwei Gewindebohrl chern im beweglichen Schlitten des X Achsen Verstellers 3 Z Achse Befestigen Sie den Adapterwinkel in zwei Gewindebohrl chern im beweglichen Schlitten des X oder Y Achsen Verstellers 4 Befestigen Sie nun den Z Achsen Versteller am Adapterwinkel Achten Sie dabei auf die richtige Orientierung das bewegliche F hrungslager muss oben sein siehe Abbildung www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 8 2x M3x10 DI 84 Linear Stage Abbildung 4 M 122 XYZ Aufbau angegeben ist die maximale Schraubenl nge www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite Piezo Nano Positioning PI Bedienung 2 3 Inbetriebnahme WARNUNG QUETSCHGEFAHR N Platzieren Sie niemals Gegenst nde oder K rperteile dort wo sie von der bewegten Plattform oder von damit verbundenen Teilen erfasst werden k nnten Die bewegte Plattform kann sehr stark beschleunigen und gro e Kr fte generieren die Verletzungen oder Sachsch den verursachen k nnen Abbildung 5 Positive Bewegungsrichtung bei
3. Bewegen Sie die bewegliche Plattform blau um Zugang zu den Bohrungen im Grundprofil zu erhalten Dies kann auf zwei Arten geschehen m Schlie en Sie den Versteller an einen geeigneten Motorcontroller siehe Motorcontroller f r DC Motoren S 26 an und kommandieren Sie die entsprechende Plattformbewegung siehe Inbetriebnahme S 10 Details hierzu finden Sie in den Benutzerhandb chern des Controllers und der verwendeten Software m Bewegen Sie die Plattform manuell indem Sie die Spindel drehen Dazu ben tigen Sie einen 1 5 mm Inbusschl ssel im Lieferumfang Abbildung 3 M 122 mit Inbusschl ssel Abbildung 2 Bohrung zur Befestigung des M 122 auf einer Grundplatte Die zweite Bohrung befindet sich unter der beweglichen Plattform WWW pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 7 Piezo Nano Positioning PI Bedienung HINWEIS Drehen Sie die Spindel nur dann von Hand wenn der Versteller befestigt werden soll oder um den Verstellerschlitten vom Endschalter wegzubewegen 2 Befestigen Sie den Versteller von oben mit zwei Schrauben aus dem mitgelieferten Schraubenset und drehen Sie diese fest Achten Sie dabei darauf dass die Schraubenk pfe die Plattformbewegung nicht behindern 3 Der Verstellerschlitten hat sechs Gewindebohrungen f r Schrauben M3 um ein Objekt darauf zu befestigen HINWEIS Die Verstellerbewegung kann von zu langen Schrauben behindert werden Dadurch k nnen bleibende Sch den an der Mechanik
4. Bewegung die ein Positioniersystem durchf hren kann wird rechnerische Aufl sung genannt Die rechnerische Aufl sung wird durch Ermittlung von Werten wie z B Spindelsteigung Getriebeuntersetzung Aufl sung des Motors bzw Encoders etc ermittelt Dieser Wert darf nicht mit der kleinsten Schrittweite verwechselt werden Bei Systemen mit gro en Getriebeuntersetzungen oder Motoren mit Mikroschrittbetrieb kann die rechnerische Aufl sung oft Werte im Subnanometerbereich annehmen In der Praxis werden Werte unter 0 1 um schon durch die Reibung der F hrungen au er z B Luftlager und Flexures verhindert Umkehrspiel Umkehrlose Der Positionierfehler der bei einer Richtungs nderung auftritt wird Umkehrspiel oder Umkehrlose genannt Er wird durch Spiel im Antriebsstrang z B in Lagern oder Getrieben und durch Reibung der F hrungen verursacht Im Gegensatz zur Hysterese kann Umkehrspiel in positionsgeregelten Systemen zur Instabilit t f hren da es f r eine Totzeit im Regelkreis sorgt Einige Motorcontroller verf gen ber eine automatische Umkehrspielkompensation die bei jeder Richtungsumkehr den gesch tzten Wert des Spiels zur Positionsvorgabe addiert Leider funktioniert dieser Trick in der Praxis kaum weil das Spiel keine Konstante ist sondern von Temperatur Beschleunigung Belastung Spindelposition Stellrichtung Abnutzung usw abh ngt Unidirektionale Wiederholbarkeit Die Genauigkeit mit der jede Position innerhalb
5. Rolle Effekte wie z B Hysterese und Umkehrspiel wirken sich direkt auf die bidirektionale Wiederholbarkeit aus Siehe auch Unidirektionale Wiederholbarkeit S 30 DC Motor Servomotor DC Motoren sind Gleichstrommotoren die in der Positionierung meist im geschlossenene Regelkreis eingesetzt werden Vorteile von DC Motoren sind sehr gute dynamische Eigenschaften ein weiter Regelbereich zwischen minimaler und maximaler Geschwindigkeit und hohes Drehmoment bei geringen Drehzahlen Ein leistungsf higer Servocontroller mit PID Regler Proportional Integral Differenzial bildet dabei die Voraussetzung f r gute Positioniereigenschaften Kleinste Schrittweite Die kleinste Bewegung die wiederholbar durchgef hrt werden kann wird kleinste Schrittweite genannt und muss durch Messungen ermittelt werden Sie unterscheidet sich meist stark von der rechnerischen Aufl sung die numerisch wesentlich kleiner ausfallen kann Wiederholbare Bewegungen im Nanometer oder Subnanometerbereich k nnen mit Piezostelltechnik und reibungsfreien Flexuref hrungen durchgef hrt werden Weitere Informationen dazu finden Sie im Pl Katalog in den Kapiteln Piezo Nanopositioniersysteme und Piezoaktoren Maximale Druck Zugkraft Maximal aufgebrachte Kraft aktiv und passiv in Bewegungsrichtung bei mittiger Belastung Einige Versteller bringen evtl h here Kr fte auf bei reduzierter Betriebsdauer Rechnerische Aufl sung Die theoretisch kleinste
6. des Positionierbereichs nach einer beliebigen Positions nderung aus der gleichen Richtung wieder angefahren werden kann Weil Hysterese und Umkehrspiel nur einen geringen Einfluss auf die unidirektionale Wiederholbarkeit haben ist dieser Wert meist deutlich besser als die Bidirektionale Wiederholbarkeit S 29 10 Index A Abmessungen 20 21 Adapterwinkel und platte 6 22 Allgemeine Informationen zur Hardware 12 Altger ter ckgabe 19 Analoge DC Motoren e 23 Anhang 25 Auspacken 6 B Bedienung 7 Behebung von St rungen e 16 Bestimmungsgem e Verwendung 4 Bidirektionale Wiederholbarkeit 27 28 D DC Motor Servomotor 27 E Einleitung 3 Endschalter 12 17 F Fehlersuche 16 Inbetriebnahme 7 10 K Kleinste Schrittweite 27 Kundendienst 17 L Linearencoder 12 M Maximale Druck Zugkraft 27 Mehrachsige Aufbauten 8 Montage 7 8 Motorcontroller 13 Motorcontroller f r DC Motoren 7 11 25 D PC 13 Pinbelegung 23 Produktbeschreibung 3 R Rechnerische Aufl sung 27 Referenzschalter 13 S Sicherheitshinweise 4 Spezifikationen 4 20 T Technische Daten 20 U Umkehrspiel Umkehrlose 28 Unidirektionale Wiederholbarkeit 27 28 W Wartung 15 Z Zubeh r 6
7. kommandiert m berpr fen Sie ob die kommandierte Achse zum gew nschten Versteller geh rt Falsche Konfiguration m berpr fen Sie die Parametereinstellungen des Controllers SPA im GCS Befehlssatz siehe Controller und Softwarehandbuch M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 16 Piezo Nano Positioning PI Behebung von St rungen Der Versteller erreicht die angegebene Position nicht mit der erwarteten Genauigkeit Die Bewegungsparameter sind nicht optimal eingestellt m Passen Sie die Bewegungsparameter entsprechend der Angaben in diesem Handbuch an m Verwenden Sie die Einstelltools die von der PI Software bereitgestellt werden um die f r ihre Anwendung optimalen Parameters tze zu ermitteln Der Versteller bewegt sich ruckartig kein gleichm iger Lauf Die Bewegungsparameter sind nicht optimal eingestellt m Passen Sie die Bewegungsparameter entsprechend der Angaben in diesem Handbuch an m Verwenden Sie die Einstelltools die von der PI Software bereitgestellt werden um die f r ihre Anwendung optimalen Parameters tze zu ermitteln Der Versteller hat nicht rechtzeitig angehalten und ist bis zum Anschlag gefahren Der Controller hat die Bewegung nicht rechtzeitig unterbrochen m Geschwindigkeit zu hoch Lesen Sie dazu auch das Kapitel Endschalter S 12 m Schalten Sie die Servoregelung aus Das Spindelende ist mit einer Innensechskantbohrung versehen so dass die Spindel mit einem entspreche
8. 0 Seite 4 Piezo Nano Positioning PI Einleitung Hersteller ein neues Exemplar an oder laden Sie es von der PI Website http www pi ws herunter F gen Sie alle vom Hersteller bereitgestellten Informationen wie z B Erg nzungen und Technical Notes zur Bedienungsanleitung hinzu 1 WARNUNG QUETSCHGEFAHR Platzieren Sie niemals Gegenst nde oder K rperteile dort wo sie von der bewegten Plattform oder von damit verbundenen Teilen erfasst werden k nnten Die bewegte Plattform kann sehr stark beschleunigen und gro e Kr fte generieren die Verletzungen oder Sachsch den verursachen k nnen i WARNUNG M 122 Versteller werden von leistungsstarken Elektromotoren angetrieben und k nnen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen Beachten Sie dass der automatische Halt auf Basis der Endschalterfunktion m glicherweise vom Motorcontroller nicht unterst tzt wird oder im Controller nicht aktiviert ist Beim Versagen des Motorcontrollers kann der Versteller mit hoher Geschwindigkeit am mechanischen Endanschlag aufprallen Der Versteller kann beim Anschlie en an den Motorcontroller eine unerwartete Bewegung ausf hren VORSICHT Ein Aufprall am Ende des Stellbereichs kann irreparable Sch den verursachen Deaktivieren Sie die Endschalter nicht softwareseitig berpr fen Sie die Funktion der Endschalter bei niedrigen Geschwindigkeiten Falls n tig halten Sie die Bewegung an Lassen Sie den Versteller nicht gegen die mechanisch
9. M 122 2DD Lesen Sie zun chst die Anleitung zu Ihrem Motorcontroller Gehen Sie zur Inbetriebnahme folgenderma en vor 1 Installieren Verbinden Sie den Controller entsprechend den Anweisungen im Controllerhandbuch Falls Sie einen PC zur Steuerung verwenden installieren Sie bitte die Anwendersoftware auf Ihrem PC Eine Beschreibung finden Sie im Benutzerhandbuch des Controllers oder in den entsprechenden Softwarehandb chern 2 Schlie en Sie den Versteller mit dem im Lieferumfang enthaltenen Kabel Artikelnr C 815 38 an den Controller an Notieren Sie sich bei Mehrachsencontrollern die Achsenzuordnung der Verbindung 3 Passen Sie den Motorcontroller mit Hilfe der Software an den angeschlossenen Versteller an 4 Kommandieren Sie einige Bewegungen um die korrekte Funktion des Systems zu berpr fen WWW pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 10 Piezo Nano Positioning PI Bedienung F r bestm gliche Leistung und Systemkompatibilitat empfiehlt es sich Controller von PI zu verwenden Eine Auswahl geeigneter Controller finden Sie hier im Benutzerhandbuch siehe Motorcontroller f r DC Motoren S 26 Bei den meisten Controllern von PI ist im Lieferumfang eine leicht zu installierende Software mit grafischer Benutzeroberfl che enthalten mit der Tests schnell durchf hrbar sind HINWEIS Die meisten Motorcontroller von PI verwenden eine Datenbank die Informationen zu allen Standardverstellern enth lt und automatisch m
10. Positioning P I Piezo Nano MP61D Benutzerhandbuch M 122 Mikrostelltisch Version 1 0 0 Datum 01 08 2007 Dieses Dokument beschreibt folgendes Produkt m M 122 2DD Hochpraziser Mikrostelltisch mit Linearencoder Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG Auf der R merstr 1 76228 Karlsruhe Germany Tel 49 721 4846 0 Fax 49 721 4846 299 Moving the NanoWorld www pi ws a info pi ws www pi ws Piezo Nano Positioning PI Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG ist Inhaberin der nachfolgend aufgef hrten Firmennamen Marken PI Bei den nachfolgend aufgef hrten Bezeichnungen handelt es sich um gesch tzte Firmennamen bzw eingetragene Marken fremder Inhaber LabVIEW 1999 2007 Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG Karlsruhe Deutschland Die Texte Bilder und Zeichnungen dieses Handbuches sind urheberrechtlich gesch tzt Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG beh lt insoweit s mtliche Rechte vor Die Verwendung dieser Texte Bilder und Zeichnungen ist nur auszugsweise und nur unter Angabe der Quelle erlaubt Erstdruck 01 08 2007 Dokumentnummer MP61D BSc Version 1 0 0 M122_User_MP61D doc nderungen vorbehalten Dieses Handbuch verliert seine G ltigkeit mit Erscheinen einer neuen Revision Die jeweils aktuelle Revision ist unter www pi ws http www pi ws zum Herunterladen verf gbar Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG Auf der R merstr 1 76228 Karlsruhe Germany
11. Version 1 0 0 Seite 22 Technische Daten Piezo Nano Positioning PI 7 2 2 Adapterwinkel und platte Za AW So N Abbildung 7 Adapterwinkel M 122 AP1 Abmessungen in mm 42 www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 23 PI Piezo Nano Positioning Technische Daten Abbildung 8 Adapterplatte M 110 01 zur Montage auf Honeycomb Tische Seite 24 M 122 MP61D Version 1 0 0 www pi ws Technische Daten Piezo Nano Positioning PI 7 3 Pinbelegung 7 3 1 Analoge DC Motoren WWW pi ws Stecker am Motor D Sub15m ee ee more m Motorzuetng Q e Re ee _ 3 Masse power ie a o En EE 2 W er Negativer Endschalter active high TTL BEE PLIM Output Positiver Endschalter active high TTL Referenzschalter TTL ei i ata 8 Output Enkodersignal B Inverter TIL M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 25 Anhang Piezo Nano Positioning PI 8 Anhang 8 1 Motorcontroller fur DC Motoren Die VerstellerM 122 k nnen sowohl mit der Motorcontrollerkarte C 843 oder mit dem Mercury Controller C 862 betrieben werden Antriebstyp DC Motor Controller C 862 Mercury C 843 Motorcontrollerkarte Achsen pro Controller Jt 2 oder 4 PC Schnittstelle ee 232 oder Daisy Chain Intern PCI Bus Mehrere Controller am ja am selben Anschluss ja verschiedene Steckplatze selben PC HINWEIS Die meisten Motorcont
12. e Begrenzung prallen 1 4 Auspacken Packen Sie den M 122 Mikrostelltisch vorsichtig aus Vergleichen Sie die erhaltene Lieferung mit dem Inhalt laut Vertrag und mit der Packliste www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 5 Einleitung Piezo Nano Positioning PI Die folgenden Komponenten sind enthalten m M 122 Mikrostelltisch m C 815 38 Motorkabel f r die Verbindung mit dem Motorcontroller m 000018146 Schraubenset m MP61D Benutzerhandbuch f r M 122 in gedruckter Form berpr fen Sie den Inhalt auf Sch den Bei Anzeichen von Besch digungen oder fehlenden Teilen wenden Sie sich bitte sofort an PI Bewahren Sie das komplette Verpackungsmaterial auf f r den Fall dass das Produkt zur ckgeschickt werden muss 1 5 Zubeh r WWwW pi ws Folgendes Zubehor siehe Adapterwinkel und platte S 23 kann zum M 122 Mikrostelltisch bestellt werden m M 110 01 Adapterplatte zur Montage von M 122 Tischen auf Honeycomb Tischen metrisch und Zoll M 400 und M 500 Mikrostelltischen und Drehtischen m M 122 AP1 Adapterwinkel fur die vertikale Montage von M 122 Tischen Kontaktieren Sie Ihren PI Vertriebsingenieur oder schreiben Sie an info pi ws wenn Sie Zubeh r ben tigen M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 6 Bedienung Piezo Nano Positioning PI e Bedienung 2 1 Montage Gew hnlich wird das Grundprofil eines M 122 Verstellers fest auf einer Grundfl che montiert Gehen Sie dazu folgenderma en vor 1
13. ene Fuhrungsgenauigkeit zu erreichen m ssen die Versteller auf einer ebenen Fl che montiert werden damit das Grundprofil nicht verdreht wird Die Versteller d rfen nur gem der jeweiligen Ger tespezifikation verwendet werden Beachten Sie die Sicherheitshinweise in diesem Benutzerhandbuch Der Betreiber ist verantwortlich f r korrekten Einbau und Betrieb der M 122 Versteller Die genaue Pr fung der technischen Spezifikationen durch den Hersteller beinhaltet keine G ltigkeitspr fung f r komplette Anwendungen Vielmehr ist der Betreiber verantwortlich f r die Pr fung von Prozessen und die entsprechenden Freigaben M 122 erf llen die Anforderungen der Norm EN 61010 f r den sicheren Betrieb unter normalen Umgebungsbedingungen Details finden Sie in der Datentabelle siehe Spezifikationen S 20 1 3 Sicherheitshinweise www pi ws Lesen Sie auch alle weiteren f r die Verwendung des Produktes relevanten Anleitungen sorgf ltig durch Nichtbeachten der nachfolgenden Sicherheitshinweise kann zu einer gesundheitlichen Gef hrdung f r den Benutzer oder zu Sachsch den und zum Verlust der Ger tegarantie f hren VORSICHT Installieren und benutzen Sie das Produkt erst nach genauem Studium der Bedienungsanleitung Bewahren Sie die Bedienungsanleitung in der N he des Ger tes an einem sicheren Ort griffbereit auf Sollte die Anleitung verloren gehen oder unbrauchbar werden fordern Sie beim M 122 MP61D Version 1 0
14. eser ber grunds tzliches Wissen zu Konzepten der Bewegungssteuerung und zu geeigneten Sicherheitsma nahmen verf gt Das Handbuch beschreibt die Spezifikationen und Abmessungen des Mikrostelltischs M 122 sowie die Installationsprozeduren die zur Inbetriebnahme des entsprechenden Positioniersystems erforderlich sind Vereinbarungen Die in diesem Handbuch verwendeten Hinweise und Symbole haben folgende Bedeutungen WARNUNG Kennzeichnet eine m gliche Gef hrdung mit mittlerem Risiko die zu K rperverletzung oder Tod f hren kann VORSICHT Kennzeichnet eine Gef hrdung mit geringem Risiko die Sachschaden zur Folge haben k nnte HINWEIS Zus tzliche Informationen oder Anwendungshinweise Alle in dieser Dokumentation erw hnten Motorsteuerungen und Softwaretools werden in separaten Handb chern beschrieben S mtliche Dokumente stehen in ihrer aktuellsten Version auf der Pl Website als PDF Dateien zum Herunterladen bereit www pi ws http www pi ws Aktuelle Versionen erhalten Sie auch von Ihrem Physik Instrumente Vertriebsingenieur oder per E Mail an info pi ws mailto info pi ws Inhaltsverzeichnis Einleitung 11 Prod ktbeschreib ung r n see 12 Bestimmungsgem e Verwendung uussseseeerseennnneen 13 Sicherheitshinweise nun enenleeenee 14 Auspacken a rninehahlike 18 7 Zubeh t as ae Bedienung 2 1 Montage ae 22 Mehrachsige Aufbauten 4444444444nnnnennnn
15. ie die Bewegung an Lassen Sie den Versteller nicht gegen die mechanische Begrenzung prallen www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 12 Allgemeine Informationen zur Hardware Piezo Nano Positioning PI Endschalter Spezifikationen Typ magnetischer Hall Effekt Sensor Versorgungsspannung 5 V Masse vom Controller mittels des Motorsteckers zur Verf gung gestellt Signalausgang TTL Pegel Sink Source capab 20 mA bei 18 C Signal Logik active high ordnungsgem er Betrieb des Motors low Endschalter erreicht high beim Uberfahren des Schalters ndert sich der Signalpegel von 0 auf 5 V 3 3 Referenzschalter Die Versteller verfugen Uber einen magnetischen Hall Effekt richtungserkennenden Referenzschalter der ungefahr in der Mitte des Stellbereichs angebracht ist Dieser Sensor sendet ein TTL Signal das anzeigt ob sich der Versteller auf der positiven oder negativen Seite eines bestimmten Punktes befindet Sowohl die ansteigende als auch die fallende Flanke des Signals k nnen als Referenz dienen Genauigkeit ca 0 5 um abh ngig vom Controller Die Differenz zwischen den Referenzierungspunkten betr gt circa 0 2 bis 0 4 mm wenn sie aus positiver oder negativer Richtung angefahren werden Die Befehle die das Referenzsignal verwenden sind im Benutzerhandbuch des Controllers und oder in den entsprechenden Softwarehandb chern beschrieben HINWEIS F r die Wiederholbarkeit des Positionierens empf
16. iehlt es sich den Referenzschalter immer von derselben Seite anzufahren 3 4 Motorcontroller www pi ws Die Versteller M 122 k nnen mit denselben Controllern betrieben werden die auch f r andere Versteller von PI geeignet sind DC Motorcontroller von PI k nnen sowohl analoge als auch ActiveDrive PWM Motorversionen ansteuern Der erforderliche Betriebsmodus wird automatisch gesetzt je nach Controllermodell entweder direkt beim Anschalten des Controllers oder sobald der Benutzer den angeschlossenen Verstellertyp in der Steuersoftware ausw hlt Eine Auswahl passender Controller finden Sie in diesem Handbuch M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 13 Allgemeine Informationen zur Hardware Piezo Nano Positioning PI 3 5 PC WWwW pi ws Die meisten Controller von PI werden wiederum Uber einen kundenseitigen PC gesteuert Der Controller wird dabei entweder direkt im PC installiert wie z B die C 843 Karte oder Uber eine Schnittstelle mit ihm verbunden Einzelheiten finden Sie im Benutzerhandbuch des Controllers F r die PC basierte Systemsteuerung stellt Pl Software und Treiber zur Verf gung blich sind ein Steuerprogramm mit grafischer Benutzeroberfl che f r Tests und erste Inbetriebnahme sowie zus tzlich Programmbibliotheken DLL COM Server und oder LabVIEW Treiber f r Benutzer die ihre eigene Software verwenden wollen Falls der Controller aus einer PC ISA oder PCI Karte besteht m ssen auch noch Hard
17. it der Software installiert wird Diese Datei pistages dat enth lt unter anderem einen Basissatz von PID Regelparametern f r jeden Verstellertyp Geeignete PID Parameter finden Sie auch hier im Benutzerhandbuch siehe Motorcontroller f r DC Motoren S 26 www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 11 Allgemeine Informationen zur Hardware Piezo Nano Positioning PI 3 Allgemeine Informationen zur Hardware 3 1 Linearencoder Der M 122 ist mit einem optischen Linearencoder ausgestattet der eine Aufl sung von 0 1 um erm glicht Optische Linearencoder messen die Istposition direkt Direktmetrologie und schalten so den Einfluss von Fehlern im Antrieb wie z B Nichtlinearit t Umkehrspiel oder elastischer Deformation aus 3 2 Endschalter Alle M 122 Versteller sind mit ber hrungslosen Hall Effekt Endschaltern mit TTL Treibern ausgestattet Jeder Endschalter sendet sein Signal auf einer eigens zugewiesenen Leitung zum Controller Der Controller sorgt dann f r den Abbruch der Bewegung F hrt er dies nicht rechtzeitig aus f hrt der Versteller bis an den mechanischen Anschlag Das Endschaltersignal ndert beim berfahren seinen Signalpegel von 0 auf 5 V active high VORSICHT Ein Aufprall am Ende des Stellbereichs kann irreparable Sch den verursachen Deaktivieren Sie die Endschalter nicht softwareseitig berpr fen Sie die Funktion der Endschalter bei niedrigen Geschwindigkeiten Falls n tig halten S
18. n Bewegung und Positionieren Stellweg Integrierter Sensor Sensoraufl sung Rechnerische Aufl sung Kleinste Schrittweite Umkehrspiel Unidirektionale Wiederholgenauigkeit Neigen Gieren Max Geschwindigkeit Referenzschalter Wiederholgenauigkeit Mechanische Eigenschaften Spindel Spindelsteigung Steifigkeit in Stellrichtung Max Belastbarkeit Max Druck Zugkraft Max Querkraft Antriebseigenschaften Motortyp Betriebsspannung Motorleistung Referenz u Endschalter M 122 MP61D Version 1 0 0 M 122 2DD X 25mm Linearencoder 0 1 um 0 1 um 0 2 um 0 2 um 0 15 um 150 urad 150 urad 20 mm s 1 um Kugelumlaufspindel 0 5 mm 0 25 N um 50 N 20 N 25 N DC Motor 0 bis 12 V differentiell 2 25 W Hall Effekt Seite 20 Piezo Nano Positioning PI Technische Daten Anschl sse und Umgebung Betriebstemperaturbereich 20 bis 65 C Material Aluminium Stahl Abmessungen 86 x 60 x 20 5 mm Masse 0 22 kg Empfohlene Controller Treiber C 862 einachsig C 843 PCI Karte bis 4 Achsen 7 2 Abmessungen Abmessungen in mm HINWEIS Angegeben ist die maximale Einschraubtiefe Zu lange Schrauben k nnen die Mechanik besch digen www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 21 Piezo Nano Positioning PI Technische Daten 7 2 1 Abmessungen 86 __ 31 75 12 5 20 5 19 5 0 5 Abbildung 6 M 122 2DD Abmessungen in mm www pi ws M 122 MP61D
19. nden Schraubenschl ssel manuell vom Endanschlag weg bewegt werden kann www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 17 Behebung von St rungen Piezo Nano Positioning PI 5 2 Kundendienst Noch Probleme Wenden Sie sich an Ihre PI Vertretung oder schreiben Sie an info pi ws bitte mit folgenden Systeminformationen m Geratecodes und Seriennummern von allen Produkten im System m Aktuelle Firmware des Controllers sofern vorhanden m Version des Treibers oder der Anwendersoftware sofern vorhanden m Anwenderbetriebssystem sofern vorhanden www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 18 Altger ter ckgabe Piezo Nano Positioning PI 6 Altger ter ckgabe Gem EU Richtlinie 2002 96 EG WEEE d rfen Elektroger te ab dem 13 August 2005 in den Mitgliedsstaaten der EU nicht mehr ber den kommunalen Restm ll entsorgt werden Um der Produktverantwortung als Hersteller gerecht zu werden bernimmt die Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG kostenfrei die umweltgerechte Entsorgung eines Pl Altgerates sofern es nach dem 13 August 2005 in Verkehr gebracht wurde Falls Sie ein solches Altger t von PI besitzen k nnen Sie es versandkostenfrei an folgende Adresse senden Physik Instrumente Pl GmbH amp Co KG Auf der R merstr 1 D76228 Karlsruhe www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 19 Technische Daten PI Piezo Nano Positioning 7 Technische Daten Spezifikationen Aktive Achse
20. nennen 23 Inbetriebnahme ee Allgemeine Informationen zur Hardware 3 14 Linearencoder uessssnsnessenseeeesnnnnnnennnnnenennnnnnnnnnnenne nennen 32 x Endsch lteri 3 s 8 2 a an 33 ReferenZschallter sissien e aN 34 Motorcontroller ccccccccecesssesecceceeceeeeseeseeceeeeeeeeuseaeees 39 OG weed TE E EEE ENA Wartung Behebung von St rungen 51 Fehlersuche nee age en 52 Kundendienst un2444neeeenneennennenn nenn nennen nnnnnnnnnnnn Altger ter ckgabe Technische Daten 7 4 Spezifikationen scnssssssssssennsnnnnnnnnnnnnnnnnnenneennn essen T2 Abmessungen ok eh hate Teto ADMESSUNGEM o aier i Aeae AEAN E E TE ERA 722 Adapterwinkel und platte 2244444444 nennen 73 Pinbelegung ans u ae 731 Analoge DC Motoren usssnnennsnnnnnnnnsnnnnnnnnnnn nenn 10 Anhang 26 81 Motorcontroller f r DC Motoren uu 244224eneennennennennennnn nennen 26 Glossar 29 Index 3l Einleitung 1 Piezo Nano Positioning PI Einleitung 1 1 WWW pi ws Produktbeschreibung Abbildung 1 M 122 2DD Mikrostelltisch Golfball zum Gr envergleich Der kompakte Mikrostelltisch M 122 2DD bietet hohe Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit bei kleinen Abmessungen zu einem sehr g nstigen Preis Servomotor und Antriebsspindel sind hierbei in einem gefalteten Antriebsstrang besonders platzsparend parallel angebracht Ein ko
21. ntaktloser Linearencoder und eine geschliffene spielfrei vorgespannte Kugelspindel erm glichen deutlich h here Genauigkeiten und bessere Wiederholbarkeit als herk mmliche Positioniertische mit Schrittmotoren oder DC Servomotor Rotationsencoder Kombinationen Reibungsarm schnell wartungsfrei Durch ihre geringe Reibung arbeitet die umkehrspielfreie Kugelspindel mechanisch deutlich effizienter als Gewindespindeln und erm glicht wartungsfreien Betrieb ber lange Lebenszyklen bei hohen Geschwindigkeiten bis zu 20 mm s Kompakte XY und XYZ Kombinationen Die M 122 Mikrostelltische k nnen zu sehr kompakten XY oder XYZ Systemen kombiniert werden f r die Z Montage ist der Adapterwinkel M 122 AP1 erforderlich M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 3 Einleitung Piezo Nano Positioning PI 1 2 Bestimmungsgem e Verwendung Die ordnungsgem e Verwendung der M 122 Versteller ist nur m glich in Verbindung mit einem geeigneten Controller Treiber separat zu bestellen und Software Der Controller muss in der Lage sein die Signale der Referenz und Endschalter sowie inkrementeller Positionsencoder auszulesen und weiterzuverarbeiten damit die Servoregelung einwandfrei funktioniert Entsprechend ihrer Bauform sind M 122 Versteller vorgesehen fur die Positionierung Justierung und Verschiebung von Lasten in einer Achse bei verschiedenen Geschwindigkeiten M 122 Versteller k nnen horizontal oder vertikal montiert werden Um die angegeb
22. roller von PI verwenden eine Datenbank die Informationen zu allen Standardverstellern enth lt und automatisch mit der Software installiert wird Diese Datei pistages dat enth lt unter anderem einen Basissatz von PID Regelparametern f r jeden Verstellertyp Geeignete PID Parameter finden Sie auch hier im Benutzerhandbuch Parameter f r den C 862 Mercury DC Motorcontroller Der C 862 Mercury Controller ist ein kompakter Einachsencontroller Die C 862 k nnen in einem Daisy Chain Netzwerk eingesetzt werden und ein Mehrachsensystem l sst sich dann ber eine einzige RS 232 Schnittstelle des PCs steuern Im Betriebsprogramm des C 862 Mercury das zur Verwendung unter Windows vorgesehen ist kann man den entsprechenden Versteller zuweisen Der korrekte Betriebsmodus analog oder PWM ist automatisch gesetzt und muss nicht speziell aktiviert werden www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 26 Anhang www pi ws Piezo Nano Positioning PI Geeignete Parameter f r M 122 2DD Parameter Empfohlener Wert Max Geschwindigkeit Impulse s 200 000 Max Geschwindigkeit mm s 20 0 Beschleunigung cts s 400 000 Beschleunigung mm s 40 0 M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 27 9 Glossar Bidirektionale Wiederholbarkeit Die Genauigkeit mit der jede Position innerhalb des Stellbereiches nach einer beliebigen Positions nderung erneut angefahren werden kann Dabei spielt die Richtung der Positions nderung keine
23. waretreiber installiert werden N here Angaben dazu finden Sie im Benutzerhandbuch des Controllers und in den Softwarehandb chern M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 14 Wartung Piezo Nano Positioning PI 4 Wartung In einer sauberen Betriebsumgebung ist keine Wartung erforderlich www pi ws M 122 MP61D Version 1 0 0 Seite 15 Behebung von St rungen Piezo Nano Positioning PI 5 Behebung von St rungen 5 1 www pi ws Fehlersuche Der Versteller bewegt sich nicht Die Kabel sind nicht korrekt angeschlossen oder defekt m berpr fen Sie die Verbindungskabel Versteller oder Verstellerkabel sind defekt m Ersetzen Sie den Versteller durch einen funktionierenden Versteller gleichen Typs und testen Sie diese neue Controller Versteller Kombination bei Verstellern eines anderen Typs kann es aufgrund ungeeigneter Parametereinstellungen im Controller zu Fehlfunktionen kommen Falscher Befehl oder falsche Syntax m berpr fen Sie den Fehlercode mit ERR im PI GCS Befehlssatz siehe Controller und Softwarehandb cher f r die Fehlercode Erl uterungen Der Versteller ist nicht referenziert m Im GCS Befehlssatz werden Bewegungskommandos f r den geregelten Betrieb nicht ausgef hrt solange die Achse nicht referenziert ist ERR ergibt die R ckmeldung 5 siehe Controller und Softwarehandb cher Referenzieren Sie die Achse wie in Controller und Softwarehandb chern beschrieben Falsche Achse
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