倍福kl2732端子模塊kl2809 BECKHOFF原裝PLC 機(jī)械設(shè)計(jì)是確保精度的前提 機(jī)架由一個(gè)手動(dòng)放置(精度為 2 µm)的防振花崗巖基體、 一個(gè)懸空的花崗巖架及兩個(gè)懸空的滑塊構(gòu)成。激光和一個(gè)自 動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)安裝在滑塊上,它以 1 m/s 的速度和 10 m/s2 的 加速度將激光二極管縱向移動(dòng)到基底的上方。三噸重的花崗 巖架將裝置橫向移動(dòng),定位精度為 2.5 μm。壓力系統(tǒng)控制對(duì) 焦和激光束的橫向偏移。為了制作出所需的結(jié)構(gòu),在運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中不定地對(duì)激光束進(jìn)行脈沖。
第 2 頁(yè) 共 2 頁(yè) 通過(guò) EtherCAT 實(shí)現(xiàn)極速加工 控制系統(tǒng)的核心部分是一臺(tái) Beckhoff 控制柜式工控機(jī) C6140(操作系統(tǒng)為 Windows XP 專業(yè)版)和 TwinCAT 自動(dòng) 化軟件。“高速數(shù)據(jù)傳輸和處理是精確激光定位的前提條件倍福kl2732端子模塊kl2809 BECKHOFF原裝PLC 因此,我們只使用高性能組件,如工控機(jī) C6140、EtherCAT 總 線系統(tǒng)和 EtherCAT 端子模塊。”Tobias Reiter 如是說(shuō)。Stefan Scharl 補(bǔ)充道:“這讓我們能夠獲得高采樣率、短周期時(shí)間(約 50 µs)和穩(wěn)定的實(shí)時(shí)能力,它們都是激光束高精度定位的基 礎(chǔ)。 光刻系統(tǒng)的每根軸都有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線端子盒,用一根單獨(dú)的 電纜連接至控制柜。
“這樣可減少布線工作量和拖纜數(shù)量, 這一點(diǎn)對(duì)我們來(lái)說(shuō)特別關(guān)鍵。”Stefan Scharl 高興地說(shuō)道。“我 們想要減少拖纜的使用量,用玻璃光纖來(lái)代替,以減少機(jī)械 故障發(fā)生幾率。” “我們使用 PROFIBUS 連接現(xiàn)場(chǎng)總線端子盒 和控制裝置,包括 PC 和手持裝置。由于 EtherCAT 具有開 放性,其它協(xié)議,如 PROFIBUS也可通過(guò)總線端子模塊系統(tǒng) 輕松集成。” Tobias Reiter 解釋道。 借助 Beckhoff 驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度定位 “直線電機(jī)用于移動(dòng)龍門架和滑塊,而自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的部件 則由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)由 Beckhoff AX2xxx 系列數(shù)字式伺 服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。
結(jié)合 TwinCAT 自動(dòng)化軟件,我們能夠精確 定位激光,且重復(fù)精度高。”Tobias Reiter 如此說(shuō)道。“盡管 滑塊運(yùn)動(dòng)具有高動(dòng)態(tài)性,我們?nèi)阅軌驅(qū)崿F(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng),在短暫 的加速階段后,速度公差小于 0.01 m/s。” 直線電機(jī)為反向 旋轉(zhuǎn)。“這樣一來(lái),我們就能夠避免高扭矩并可實(shí)現(xiàn)脈沖推 力補(bǔ)償。為了避免受到干擾,龍門架中兩根電氣獨(dú)立的直線 電機(jī)借助 TwinCAT NC PTP 通過(guò)耦合實(shí)現(xiàn)同步,精度可達(dá) 5 µm。” 龍門架與滑塊的每次移動(dòng)都需要激活和取消激活空氣軸承。 “這一過(guò)程必須快速、精確,位置上無(wú)任何變動(dòng)。”Stefan AX2xxx 系列伺服驅(qū)動(dòng)器, 用于控制高動(dòng)態(tài)直線電機(jī) Scharl 闡釋道。“Beckhoff 控制器完*夠應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。
它 們堅(jiān)固耐用,甚至在從無(wú)摩擦到摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中也足以 避免出現(xiàn)峰谷。” 長(zhǎng)度測(cè)量傳感器可監(jiān)視當(dāng)前的龍門架和滑塊位置,并且,測(cè) 得的數(shù)據(jù)直接通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器處理。*測(cè)量激光束的當(dāng) 前位置倍福kL2732端子模塊kL2809 BECKHOFF原裝PLC。位置數(shù)據(jù)在測(cè)量數(shù)值補(bǔ)償單元中加以分析,并作為 控制激光束定位用壓力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。“甚至可通過(guò) Beckhoff 組件將外部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),如壓力系統(tǒng),集成入自動(dòng)化解決方案 中,不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。”Stefan Scharl 說(shuō)道。 “由于外形小巧,并集成有 EMC 過(guò)濾器和可插拔式連接器, 我們能夠輕松地在控制柜中安裝伺服驅(qū)動(dòng)器。”Tobias Reiter 如是說(shuō)。由于位置測(cè)量裝置具有熱敏性,功率電子元件安裝 在清潔室外的控制柜內(nèi)。
“為了確保能充分曝光,光纖電纜 不能太長(zhǎng)。第二個(gè)控制柜內(nèi)包含有激光光纖耦合器,測(cè)量裝 置安裝在系統(tǒng)附近的清潔室內(nèi),并在曝光過(guò)程中以與龍門架 平行的方向移動(dòng)。”Stefan Scharl 說(shuō)道。用于龍門架的直線電 機(jī)和用于控制柜的驅(qū)動(dòng)器通過(guò) PLC 控制器作為主站和從站 軸耦合。 具有高度靈活性,適用于批量生產(chǎn) 串統(tǒng)一個(gè)重要的成功要素就是靈活性。
“由于 Beckhoff I/O 系統(tǒng)后續(xù)擴(kuò)展的模塊性,修改和重新配置都簡(jiǎn)單易行。 這使得我們能夠根據(jù)客戶要求進(jìn)行修改,倍福kL2732端子模塊kL2809 BECKHOFF原裝PLC如可以毫不費(fèi)力地 更改光源數(shù)量。”Stefan Scharl 解釋說(shuō)。Tobias Reiter 補(bǔ)充道: “此外,我們用軟件而不是硬件創(chuàng)建了多個(gè)功能,如安全功 能:通過(guò)引用總線端子模塊系統(tǒng)中的安全端子模塊,我們能 夠便捷地實(shí)施安全功能,如急停和安全門電路或通過(guò)調(diào)整或 更換軟件進(jìn)行其它修改