XY-Tabellen: Wie unterscheiden sie sich von kartesischen und Portalsystemen?

Eine übliche XY-Tischkonstruktion verwendet gekreuzte Rollenschlitten und einen Kugelumlaufspindelantrieb für sehr hohe Verfahr- und Positioniergenauigkeiten.

Es gibt viele Möglichkeiten, lineare Systeme für Bewegungen in X-, Y- und/oder Z-Richtung - auch als kartesische Koordinaten bekannt - aufzubauen. Die Begriffe, die wir im Allgemeinen verwenden, um diese Systeme zu bezeichnen, hängen davon ab, wie die Achsen zusammengebaut werden, wo die Last positioniert wird und bis zu einem gewissen Grad davon, für welche Art der Verwendung das System konzipiert wurde. In vielen industriellen Anwendungen sind kartesische und Portalroboter vorherrschend, aber bei Präzisionsanwendungen sind XY-Tische aufgrund ihrer kompakten, steifen Struktur und sehr hohen Verfahr- und Positioniergenauigkeiten oft die bessere Wahl.

Kartesische Systeme

Kartesische Systeme bestehen aus zwei oder drei Achsen: X-Y, X-Z oder X-Y-Z. Sie enthalten oft einen Endeffektor mit einer Rotationskomponente zur Ausrichtung der Last oder des Werkstücks, aber sie bieten immer eine lineare Bewegung in mindestens zwei der drei kartesischen Koordinaten.

Wenn ein kartesisches System verwendet wird, ist die Last normalerweise von der äußersten Achse (Y oder Z) auskragend gelagert. Bei einem X-Y-Portal wird die Last beispielsweise an der Y-Achse befestigt, entweder am Ende der Achse oder in einem Abstand von der Achse, wodurch ein Momentarm auf der Y-Achse entsteht. Dies kann ihre Belastbarkeit einschränken, insbesondere wenn die äußerste Achse einen sehr langen Hub hat, wodurch ein großes Moment an den unteren, tragenden Achsen erzeugt wird.

Kartesische Systeme werden in einer Vielzahl von Anwendungen mit maximalen Hüben auf jeder Achse von typischerweise einem Meter oder weniger eingesetzt. Zu den häufigsten dieser Anwendungen gehören Pick-and-Place, Dispensen und Montage.

Portal-Systeme

Um das Problem der äußeren Achsen zu lösen, die eine Momentenbelastung auf die inneren Achsen verursachen, verwenden Portalsysteme zwei X-Achsen und in einigen Fällen zwei Y- und zwei Z-Achsen. (Portale haben fast immer drei Achsen: X, Y und Z.) Die Last auf einem Portalsystem befindet sich innerhalb der Aufstandsfläche des Portals und das Portal ist über dem Arbeitsbereich montiert. Für Teile, die nicht von oben gehandhabt werden können, können Portale jedoch so konfiguriert werden, dass sie von unten arbeiten.

Portalsysteme werden bei Anwendungen mit langen Hüben (mehr als ein Meter) eingesetzt und können sehr schwere Nutzlasten transportieren, die für eine freitragende Konstruktion nicht geeignet sind. Eine der häufigsten Anwendungen für Portalsysteme ist der Überkopftransport, wie z.B. das Bewegen großer Automobilkomponenten von einer Station zu einer anderen in einem Montagevorgang.

XY-Tabellen

XY-Tische ähneln den kartesischen XY-Systemen insofern, als sie zwei Achsen (X und Y, wie der Name schon sagt) übereinander montiert haben und typischerweise Hübe von einem Meter oder weniger aufweisen. Der Hauptunterschied zwischen kartesischen XY-Systemen und XY-Tischen liegt jedoch in der Art und Weise, wie die Last positioniert wird. Anstatt freitragend zu sein, wie in einem kartesischen System, ist die Last auf einem XY-Tisch fast immer auf der Y-Achse zentriert, ohne dass ein signifikantes Moment auf der Y-Achse durch die Last erzeugt wird.

Hier hilft das Prinzip "wie das System verwendet wird" bei der Unterscheidung zwischen den verschiedenen Arten von Mehrachssystemen. XY-Tische arbeiten in der Regel nur innerhalb ihrer eigenen Grundfläche, d.h. die Last reicht nicht über die Y-Achse hinaus. Dadurch sind sie am besten für Anwendungen geeignet, bei denen eine Last in der horizontalen Ebene (X-Y) positioniert werden muss. Ein typisches Beispiel ist ein Halbleiter-Wafer, der zur Inspektion positioniert wird, oder ein Teil, das für einen Bearbeitungsvorgang positioniert wird. Designs, die als "open-frame" oder "open aperture" bezeichnet werden, haben eine freie Öffnung durch die Mitte des Tisches. Dadurch können sie in Anwendungen eingesetzt werden, durch die Licht oder Objekte hindurchtreten müssen, wie z.B. hinterleuchtete Inspektionsanwendungen und Einlegeprozesse.