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EtherCAT: der Weltstandard für die Halbleiterindustrie

EtherCAT ist in der Halbleiterbranche gesetzt: zwölf der dreizehn marktführenden Hersteller von Wafer-Level-Fertigungsequipment sind Mitglieder der EtherCAT Technology Group (ETG) und setzen EtherCAT in ihren Maschinen und Anlagen ein. Der Branchenführer Applied Materials war Gründungsmitglied der ETG und ist auch im Vorstand des Verbands vertreten. Große Halbleiterhersteller schreiben EtherCAT mittlerweile für ihre neuen Fertigungsanlagen vor. EtherCAT ist SEMI™-Standard und in der sehr aktiven Semiconductor Technical Working Group der ETG ist ein ganzes Bündel an branchenspezifischen Geräteprofilen entstanden. Auch Safety over EtherCAT hat Einzug in die Fabs gehalten.

Beckhoff ist der Erfinder von EtherCAT und Vorreiter bei PC-based Control sowie modularen I/O-Baugruppen. Kein anderer Hersteller verfügt über mehr EtherCAT-Know-how oder über eine größere Vielfalt an EtherCAT-Geräten. TwinCAT ist der Gold-Standard für EtherCAT-Master, und natürlich nutzt jeder Anbieter von EtherCAT-Geräten die TwinCAT-Software als Referenz.

Unsere Steuerungslösungen sind im gesamten Spektrum der Halbleiterindustrie vertreten: im Front-End oder Back-End, bei der Produktion von Chips oder Photovoltaikanlagen, beim Wafertransport oder in Bestückungsanlagen. Für alle Bereiche bietet Beckhoff die passende I/O-Baugruppen, skalierbare Industrie-PCs, leistungsfähige Antriebstechnik und überzeugende Softwarelösungen – natürlich verbunden mit EtherCAT, dem Must-have dieser Branche. Als verlässlicher Partner der Halbleiterindustrie sind wir natürlich auch mit den besonderen Anforderungen der Branche, wie etwa „Copy Exact“, vertraut.

Beckhoff Technologie-Highlights für die Halbleiterfertigung

EtherCAT ist die mit Abstand schnellste Industrial-Ethernet-Technologie. Hinzu kommt die überragende Synchronisationsgenauigkeit in einer Größenordnung von Nanosekunden. Mit mehr als 6.000 Mitgliedern ist die EtherCAT Technology Group (ETG) heute die weltweit größte industrielle Feldbusnutzerorganisation.
EtherCAT ist die mit Abstand schnellste Industrial-Ethernet-Technologie. Hinzu kommt die überragende Synchronisationsgenauigkeit in einer Größenordnung von Nanosekunden. Mit mehr als 6.000 Mitgliedern ist die EtherCAT Technology Group (ETG) heute die weltweit größte industrielle Feldbusnutzerorganisation.
Mit der Übertragung von EtherCAT-Kommunikation und Versorgungsspannung (2 x 24 V) auf einem Standard-Cat.5-Kabel setzt die Erweiterung EtherCAT P im Jahr 2016 einen weiteren Meilenstein. Dieses Konzept wird zur Basis für schaltschranklose Maschinen.
Mit der Übertragung von EtherCAT-Kommunikation und Versorgungsspannung (2 x 24 V) auf einem Standard-Cat.5-Kabel setzt die Erweiterung EtherCAT P im Jahr 2016 einen weiteren Meilenstein. Dieses Konzept wird zur Basis für schaltschranklose Maschinen.
EtherCAT G ist die Fortführung des EtherCAT-Erfolgsprinzips in nun technologisch verfügbaren Geschwindigkeiten mit 1 GBit/s und 10 GBit/s. Das EtherCAT-Protokoll selbst bleibt dabei unverändert.
EtherCAT G ist die Fortführung des EtherCAT-Erfolgsprinzips in nun technologisch verfügbaren Geschwindigkeiten mit 1 GBit/s und 10 GBit/s. Das EtherCAT-Protokoll selbst bleibt dabei unverändert.

Hohe Akzeptanz in der Halbleiterindustrie: EtherCAT ist SEMI™-Standard

2003 stellte Beckhoff die EtherCAT-Technologie der Öffentlichkeit vor. Mit der Unterstützung von 33 Gründungsmitgliedern – darunter Applied Materials − wurde die EtherCAT Technology Group (ETG) gegründet. Fortan hat die ETG die Standardisierung und Pflege der Technologie übernommen. Mit mehr als 6.000 Mitgliedern ist die ETG heute die weltweit größte industrielle Feldbusnutzerorganisation. Das Safety over EtherCAT-Protokoll ergänzte 2005 die EtherCAT-Spezifikation um die sicherheitsrelevante Übertragung von Daten. Das Protokoll ist besonders schlank in der Implementierung, dabei aber völlig unabhängig vom verwendeten Kommunikationssystem (Black Channel). 2007 wurde EtherCAT zum IEC-Standard und zum SEMI™-Standard. 2011 startete die Semiconductor Technical Working Group der ETG, in welcher Anwender und Hersteller in elf Task Groups spezielle Geräteprofile für die Halbleiterindustrie entwickeln und pflegen. Dies gewährleistet nicht nur die Offenheit des Systems, sondern zeigt auch die besondere Akzeptanz in der Halbleiterindustrie. Bis heute wurden die EtherCAT-Spezifikation nie geändert, sondern nur kompatibel erweitert. Dadurch können heutige Geräte immer noch in Netzwerken aus den Anfangsjahren von 2003 betrieben werden, sodass es keine Versionierungsprobleme gibt.

Mit der Übertragung von EtherCAT-Kommunikation und -Versorgungsspannung (2 x 24 V) auf einem Standard-Ethernet-Kabel setzte die Erweiterung EtherCAT P im Jahr 2016 einen weiteren Meilenstein. Dieses Konzept wurde zur Basis für schaltschranklose Maschinen. 2018 erfolgte mit EtherCAT G/G10 der Schritt zu höheren Übertragungsraten. Die Integration der bestehenden EtherCAT-Gerätevielfalt ist eine Hauptanforderung. Hierfür wurde unter anderem das Branch-Konzept eingeführt.

Außergewöhnliche Performance
EtherCAT ist die mit Abstand schnellste Industrial-Ethernet-Technologie. Hinzu kommt die überragende Synchronisationsgenauigkeit in einer Größenordnung von Nanosekunden. Natürlich profitieren davon alle Anwendungen, bei welchen über den Bus geregelt oder auch gemessen wird. Aufgrund der deutlich verkürzten Reaktionszeit werden auch alle Applikationen effizienter, bei denen Weiterschaltbedingungen vorkommen. Zudem entlastet die EtherCAT-Systemarchitektur die Steuerung: Bei gleicher Zykluszeit sind 25 bis 30 % weniger CPU-Belastung im Vergleich zu anderen Bussystemen typisch. Richtig eingesetzt führt die EtherCAT-Performance zu höherer Genauigkeit, mehr Durchsatz und damit zu niedrigeren Kosten.

Flexible Topologie
Bei EtherCAT bestimmt die Anlagenstruktur die Netzwerktopologie, nicht das Bussystem. Switches oder Hubs werden nicht benötigt, also gibt es auch kein Limit bezüglich deren Kaskadierung. Mit EtherCAT gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Bustopologie: Linie, Baum, Stern und jede Kombination daraus sind bei nahezu beliebiger Knotenanzahl möglich. Dank automatischer Link-Erkennung können Knoten und Netzsegmente im laufenden Betrieb ab- und wieder angekoppelt werden – sogar an anderer Stelle. Für Leitungsredundanz wird die Linie zum Ring ergänzt. Auf Masterseite ist dafür − neben Software − lediglich ein zweiter Ethernet-Port erforderlich; Slave-Geräte unterstützen die Redundanz ohnehin. Damit wird auch ein Gerätetausch im laufenden Betrieb möglich.

Einfach und robust
Konfiguration, Diagnose und Wartung sind bedeutende Kostenfaktoren. Mit EtherCAT werden diese Aufgaben stark vereinfacht: Knotenadressen vergibt EtherCAT auf Wunsch automatisch, die manuelle Einstellung entfällt. Geringe Buslast und die Peer-to-Peer-Physik maximieren die elektromagnetische Verträglichkeit. Etwaige Störungen werden nicht nur zuverlässig erkannt, sondern auch exakt lokalisiert: Das verkürzt die Fehlersuche. Durch einen Soll-Ist-Vergleich beim Starten der Anlage werden Abweichungen vom geplanten Layout sofort festgestellt. Auch bei der Konfiguration hilft die EtherCAT-Performance: Das von anderen Systemen bekannte Netzwerktuning ist nicht erforderlich. Und dank der großen Bandbreite wird zusätzlicher TCP/IP-Verkehr einfach mitübertragen. Da EtherCAT aber selbst nicht TCP/IP-basiert ist, sind weder MAC- oder IP-Adressen zu verwalten, noch IT-Experten für Switch- oder Routerkonfiguration gefragt.

Integrierte Sicherheit
Funktionale Sicherheit als integraler Bestandteil der Netzwerkarchitektur – realisiert mit Safety over EtherCAT (FSoE). Die Technologie ist bewährt: Seit 2005 gibt es TÜV-zertifizierte Geräte. FSoE erfüllt die Anforderungen nach SIL 3 und SEMI™ S2 und eignet sich für zentrale Safety-Steuerungen ebenso wie für dezentrale. Dank Black-Channel-Ansatz und besonders schlankem Safety-Container kann FSoE auf anderen Bussen eingesetzt werden. Der integrierte Ansatz sowie das schlanke Protokoll führen zu niedrigen Systemkosten. Und auch eine nicht-sichere Steuerung darf die sicherheitsrelevanten Daten mithören und auswerten.

FSoE erfüllt die Anforderungen nach SIL 3 und eignet sich für zentrale Safety-Steuerungen ebenso wie für dezentrale. Dank Black-Channel-Ansatz und besonders schlankem Safety-Container kann FSoE auf anderen Bussen eingesetzt werden. Der integrierte Ansatz sowie das schlanke Protokoll führen zu niedrigen Systemkosten. Und auch eine nicht-sichere Steuerung darf die sicherheitsrelevanten Daten mithören und auswerten.
FSoE erfüllt die Anforderungen nach SIL 3 und eignet sich für zentrale Safety-Steuerungen ebenso wie für dezentrale. Dank Black-Channel-Ansatz und besonders schlankem Safety-Container kann FSoE auf anderen Bussen eingesetzt werden. Der integrierte Ansatz sowie das schlanke Protokoll führen zu niedrigen Systemkosten. Und auch eine nicht-sichere Steuerung darf die sicherheitsrelevanten Daten mithören und auswerten.

Safety over EtherCAT: funktionale Sicherheit als integraler Bestandteil der Netzwerkarchitektur

Safety over EtherCAT (FSoE, Fail Safe over EtherCAT) definiert eine offene, sichere Übertragung und ermöglicht sehr viel flexiblere Sicherheitslösungen als herkömmliche Hardware-Interlocks. Die vom TÜV zertifizierte Technologie ist in der IEC 61784-3 international standardisiert und erfüllt die Anforderungen nach IEC 61508 bis SIL 3 sowie der SEMI™-S2-Guideline. Das Transportmedium wird bei Safety over EtherCAT als „Black Channel“ betrachtet. Daher kann das FSoE-Protokoll über beliebige Kommunikationstechnologien übertragen werden – über EtherCAT oder Ethernet, aber auch über Standardfeldbussysteme wie CAN sowie über Wireless-Verbindungen. FSoE ergänzt die offene EtherCAT-Technologie ideal und gewährleistet die hoch performante Übertragung von Steuerungs- und Sicherheitsinformationen über dasselbe Kommunikationssystem.

Vorteile von FSoE in der Halbleiter-Industrie:

  • FSoE erfüllt mit SIL 3 höhere Sicherheitsanforderungen als die herkömmlichen HW-Interlocks und ist dabei wesentlich flexibler:
    • Änderungen in Software statt Hardware: schnelleres Prototyping
    • Auch analoge Signale können sicher ausgewertet und genutzt werden.
    • Bei Antrieben: sicher reduzierte Geschwindigkeit statt Abschalten und Neustart
    • Übertragung über beliebige Medien
    • Skalierbarkeit
  • Funktionale Sicherheit kann in bestehende Steuerungsarchitektur integriert werden, ohne die Steuerung durch eine teure Sicherheitssteuerung zu ersetzen.
  • Bestehende Steuerung kann „mithören“, also auf sicherheitsrelevante Signale und Situationen reagieren und diese zum Anwender oder zum Fab-Netzwerk kommunizieren.
  • FSoE ist der Feldbus-Sicherheitsstandard, der von der größten Anzahl an Komponentenherstellern unterstützt wird.

Beckhoff Produkt-Highlights für die Halbleiterfertigung

I/O-Expertise für die Halbleiterindustrie: die EtherCAT-Steckmodule

Mit den EtherCAT-Steckmodulen der EJ-Serie senkt Beckhoff die Kosten für die Halbleiterindustrie: Kompakte Großserien-I/O-Module ersetzen anwendungsspezifische I/O-Boards, während die Signalverteilung von einfach zu entwickelnden passiven Leiterkarten übernommen wird. Gleichzeitig integriert das System funktionale Sicherheit ebenso wie kleine Antriebsregler und erschließt damit neue Möglichkeiten für kompaktere, einfachere und gleichzeitig flexiblere Designs. Die EtherCAT-Steckmodule basieren elektronisch auf dem EtherCAT-I/O-System und lassen sich durch ihre Bauform direkt auf eine Leiterkarte aufstecken. Diese verteilt Signale und Spannungsversorgung auf einzelne applikationsspezifische Steckverbinder. Die aufwendige manuelle Einzeladerverdrahtung, wie im klassischen Schaltschrankbau üblich, wird durch das Anstecken von konfektionierten Leitungen und Kabelbäumen substituiert. Die Stückkosten werden gesenkt und das Risiko der Fehlverdrahtung durch kodierte Bauteile auf ein Minimum reduziert.

Plug and Work
Die EtherCAT-Steckmodule basieren auf den EtherCAT-Klemmen und stellen auch deren große Signalvielfalt, inklusive funktionaler Sicherheit (FSoE, TwinSAFE), zur Verfügung. Sogar Antriebsregler für Servo- und Schrittmotoren bis 200 Watt sind in dieser Bauform erhältlich. Die elektromechanische Konstruktion ermöglicht das direkte Stecken auf ein anwendungsspezifisches Signal-Distribution-Board mit ausgelagerter Verdrahtungsebene. Diese Leiterkarte verteilt Signale und Spannungsversorgung auf einzelne Steckverbinder. Die Kombination aus I/O-Modulen, Signal-Distribution-Board und vorkonfektionierten Kabeln setzt den Plug & Work-Gedanken konsequent um.

Kompakte Bauform
Die EJ-Module sind mit 12 x 55 x 66 mm extrem kompakt. Verglichen mit den EtherCAT-Klemmen sind sie – bezogen auf das Volumen – um fast 50 % kleiner und optimieren so den Maschinen-Footprint. Kodierstifte an der Unterseite der EJ-Module bieten, in Verbindung mit Kodierlöchern im Signal-Distribution-Board, die Option, einen mechanischen Fehlsteckschutz zu realisieren. Während der Montage und im Servicefall kann das Fehlerrisiko so deutlich reduziert werden.

Optimiert für die Halbleiterindustrie
Auf dem Signal-Distribution-Board sind die steckbaren EJ-Module und die Steckerebene für Sensoren und Aktoren flexibel platzierbar. Die Entwicklung eines Signal-Distribution-Boards erfolgt durch den Anwender, einen Dienstleister oder als kundenspezifische Lösung durch Beckhoff. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, die EJ-Module in ein sehr kompaktes Gehäuse zu integrieren, welches selbst im kleinsten Bauraum des Tools platziert werden kann. Der modulare Koppler EJ1101-0022 für Gehäusedurchführungen kann mit externen RJ45-Buchsen für die EtherCAT-Anbindung und mit optionalen ID-Switchen zur Adresseinstellung verbunden werden. Die angebundenen Komponenten können somit frei auf dem Signal-Distribution-Board positioniert werden und einfach als Gehäusedurchführung zur externen Verbindung oder Einstellung der Adresse dienen. In Kombination mit den Netzteil-Steckmodulen zur E-Bus-Versorgung lässt sich der E-Bus-Strom durch zwei verschieden Performanceklassen 2,5 A (EJ9400) und 12 A (EJ9404) spezifisch einspeisen.

Mit den Leiterkarten im EJ-System steht ein vorgefertigtes und steckbares EtherCAT-I/O-System zur Verfügung, das die Anforderungen der Halbleiterindustrie perfekt erfüllt: kompakte Bauweise, deutlich weniger ungenutzte I/O-Kanäle als bei bisherigen Lösungen, Integration von funktionaler Sicherheit und Antriebstechnik sowie reduzierte Systeminstallationszeit und verringerter Prüfaufwand – realisiert mit hochwertiger Elektronik von einem der führenden I/O-Hersteller!

TwinSAFE: die offene und skalierbare EtherCAT-Sicherheitslösung

Die integrierte Sicherheitslösung TwinSAFE ist die konsequente Fortführung unserer offenen PC-basierten Steuerungsphilosophie. Aufgrund ihrer Modularität und Vielseitigkeit fügen sich die TwinSAFE-Komponenten nahtlos in vorhandene EtherCAT-Steuerungssysteme ein. Das TwinSAFE-System ermöglicht die Integration in alle Applikationen: Die historisch strikte Trennung zwischen „Safety“ und „Non-Safety“ wird durch die Systemintegration weiter aufgehoben. Zugleich überzeugt TwinSAFE durch höchste Flexibilität und Skalierbarkeit. Alle Sicherheitsfunktionen lassen sich in jede Steuerungsarchitektur integrieren: egal ob Stand-alone-Steuerung, Kleinsteuerung, „klassische“ Lösung, verteilte Steuerung oder Softwaresteuerung, mit der auch komplexe Anforderungen erfüllt werden. Somit erhalten Sie exakt das Safety-Komplettpaket, das Sie brauchen. Unnötige Kosten für falsch dimensionierte Safety-Lösungen werden vermieden.

Dank der Flexibilität von Safety over EtherCAT (SoE) muss die eigentliche Maschinensteuerung nicht als Sicherheitssteuerung ausgeführt werden: Die Sicherheitsapplikation wird in den TwinSAFE-Logic-fähigen Komponenten ausgeführt, von denen ein breites Spektrum verfügbar ist. Auch im Bereich der I/O-Komponenten bietet das TwinSAFE-System die adäquate Auswahl an sicheren Eingangs-, Ausgangs- und Mischkomponenten, damit die Lösung einfach an die spezifischen Anforderungen angepasst werden kann. Von der Verwendung im Schaltschrank, in Form der EtherCAT-Klemmen, der Verwendung direkt im Feld, in Form der EtherCAT-Box-Module, bis hin zur Verwendung in Serienmaschinen, in Form der EtherCAT-EJ-Steckmodule, können alle Anforderungen durch das TwinSAFE-System erfüllt werden.

Auch auf dem Gebiet der Antriebstechnik sind Lösungen ohne sicherheitstechnische Funktionalität kaum mehr denkbar. So haben wir schon früh damit begonnen, Safety-Funktionen in unsere Antriebssysteme zu integrieren – sowohl in die Standard- als auch in die kompakte Antriebstechnik. Auf dem Gebiet des Engineerings ist die sicherheitstechnische und die nicht-sicherheitstechnische Tool-Landschaft bei Beckhoff bereits zusammengewachsen. Alle Applikationen können mit der durchgängigen Tool-Palette konfiguriert und programmiert werden. Mit dem TwinCAT Safety Editor steht ein freigrafischer Editor zur Verfügung, der die Implementierung einer Sicherheitsapplikation mithilfe zertifizierter Funktionsblöcke erleichtert. Das zertifizierte Applikationshandbuch bietet die optimale Unterstützung bei der Konzeption und Realisierung einer Sicherheitsapplikation.

Dabei profitieren Sie von unserer umfassenden und langjährigen Safety-Kompetenz: Das komplette Safety-Know-how ist bei Beckhoff inhouse verfügbar und für Kunden in jeder einzelnen TwinSAFE-Lösung abrufbar. Auch hier steht das Prinzip der Offenheit im Fokus: Zum einen ist das sichere Kommunikationsprotokoll Safety over EtherCAT (FSoE) international zertifiziert, zum anderen macht es keinerlei Einschränkungen bezüglich des Übertragungsmediums.

Ihr Vorsprung durch vollständige Integration:

  • Durchgängigkeit: alles aus einer Hand
  • Einfache Vernetzung: Alle Informationen stehen in einem einheitlichen System zur Verfügung.
  • Adaptierbarkeit: durch Modularität und Skalierbarkeit ist die Sicherheitslösung einfach an momentane und zukünftige Anforderungen anpassbar.

Flexibilität in der Lösungsfindung mit TwinSAFE:

  • umfassende Softwareunterstützung
  • hochperformante Sicherheitssteuerungen in verschiedenen Bauformen
  • sicherheitstechnische Komponenten für verschiedene Umgebungsbedingungen
  • sicherheitstechnische Komponenten in verschiedensten Granularitäten für optimale Adaptierbarkeit
  • Dank SIL 3 sind Anwender auch für zukünftige Anforderungen optimal gerüstet.

Die Gruppe der ELM3xxx-Messtechnikklemmen wird stetig ausgebaut. Die Basis- und die Economyserie decken die Anforderungen aus Prüfaufgaben aller Art umfassend ab.
Die Gruppe der ELM3xxx-Messtechnikklemmen wird stetig ausgebaut. Die Basis- und die Economyserie decken die Anforderungen aus Prüfaufgaben aller Art umfassend ab.

EtherCAT-Messtechnikmodule: für jede Anwendung die richtige Geräteklasse

Mit unserem kontinuierlich erweiterten Messtechnikportfolio bedienen wir die volle Spanne der Messtechnikanforderungen in der Halbleiterindustrie: vom Sekundentakt bis zum kHz-Bereich, von der Messung von Spannung und Strom über Schwingungen bis zur Kraftmessung. IP20-Komponenten lesen aus dem Schaltschrank heraus die Sensoren ein. Nahtlos in das EtherCAT-I/O-System integriert, erfassen die Highend-Messtechnikmodule der Geräteserie ELM auch jene prozesskritischen Messkanäle, für welche die Standard-Analogtechnik im EL-Klemmensystem nicht geeignet ist. Die Messtechnikmodule der Basic Line sind zur Erfassung hochdynamischer Vorgänge bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit konzipiert – simultan über alle Kanäle und Module hinweg. Die Economy Line ist dagegen auf die Erfassung weniger dynamischer Vorgänge ausgerichtet. Integrierte 24-V-Sensorversorgung und 24-V-Powerkontakte reduzieren die Verdrahtungsarbeit im Schaltschrank. Mit ihrer enormen Temperaturstabilität von 100 ppm im schaltschranküblichen Temperaturbereich überragt die Economy Line sogar die Basic Line. Die typische Signalformen der Halbleiterindustrie stehen selbstverständlich zur Verfügung. Beide Produktlinien unterstützen bewährte EtherCAT-Features, wie die Distributed-Clocks-Zeitstempelung im ns-Format und die Busdiagnose.

Versorgt werden die Module idealerweise von Systemkomponenten wie dem EtherCAT-Koppler EKM1101. Integrierte Diagnosefunktionen stellen eine zuverlässige Messung sicher.

Ihre Vorteile mit den ELM-Messtechnikmodulen:

  • Aufzeichnung der Operations- und Diagnosedaten in der Datenbank oder in der Cloud
  • zuverlässige Datenanalyse
  • verbesserte Diagnostik
  • erhöhte Anlagenverfügbarkeit; längere Lebensdauer
  • geringere Wartungs- und Systemkosten

Frei schwebende Planarmover bewegen sich mit bis zu 2 m/s ruck- und berührungsfrei über beliebig angeordnete Planarkacheln.
Frei schwebende Planarmover bewegen sich mit bis zu 2 m/s ruck- und berührungsfrei über beliebig angeordnete Planarkacheln.
Bei der bedarfsgerechten Anordnung der XPlanar-Kacheln besteht maximale Freiheit, d. h. die Produktströme sind frei wählbar. Eine flächige Anordnung ermöglicht Pufferzonen und kurze Wege zwischen den Bearbeitungsstationen.
Bei der bedarfsgerechten Anordnung der XPlanar-Kacheln besteht maximale Freiheit, d. h. die Produktströme sind frei wählbar. Eine flächige Anordnung ermöglicht Pufferzonen und kurze Wege zwischen den Bearbeitungsstationen.
Mit den Planarkacheln im Format 24 x 24 cm lassen sich beliebige Geometrien umsetzen. Durch einfaches Aneinanderfügen der Module können Größe und Form der Fläche frei skaliert und gewählt werden.
Mit den Planarkacheln im Format 24 x 24 cm lassen sich beliebige Geometrien umsetzen. Durch einfaches Aneinanderfügen der Module können Größe und Form der Fläche frei skaliert und gewählt werden.

Individueller Produkttransport mit dem eXtended Planarmotorsystem

XPlanar kombiniert die Vorteile herkömmlicher Transporttechnologien in einem System und ergänzt den Produkttransport um einen Schwebeeffekt. Daraus resultieren vollständig neue Möglichkeiten zum Handling von Wafern und anderen Produkten innerhalb eines Tools sowie zwischen mehreren Maschinen: Da das System berührungslos arbeitet, entsteht keinerlei Abrieb.

Analog zu fahrerlosen Transportsystemen profitieren Sie von der Bewegungsfreiheit der Objektträger: Teile können über beliebige Wege an beliebige Orte transportiert werden. Diese Flexibilität vereint XPlanar mit der Dynamik klassischer Linearmotoren und bietet Mehrwert durch die taktzeitoptimierte Verknüpfung einzelner Produktionsschritte. XPlanar vereinfacht einzelne Schritte signifikant, weil die in der Robotik gewohnten Freiheitsgrade und Genauigkeiten hier auch für den Produkttransport verwendet werden können. Die Produktpositionierung während der Bearbeitung wird in das Transportsystem übernommen. Der Schwebeeffekt ersetzt sämtliche mechanische Führungskomponenten und reduziert Reinigungs- und Wartungsaufwand drastisch.

Funktionsprinzip
Das XPlanar besteht aus einem Planarmotor, der wie rotatorische Motoren aus mehreren ortsfesten Spulen (Kacheln) und ortsveränderlichen Permanentmagneten (Movern) besteht. Im Gegensatz zum rotatorischen Motor sind sowohl die Spulen als auch die Permanentmagneten planar, also flächig in einer Ebene, angeordnet. Die Kachel ist der elektrisch aktive Teil des Systems: Die hervorragende Stromregelung der Spulen lässt die Mover über den Kacheln schweben. Das robuste Gehäuse der Kacheln enthält alle Komponenten, die für das kontrollierte Schweben notwendig sind, auf kompaktem Bauraum. Die Mover sind elektrisch passiv und besonders unempfindlich. Externe Systeme zur Positionserfassung des Movers oder zusätzliche Netzteile sind nicht erforderlich. Zum Betrieb wird, neben Kacheln und Movern, nur ein Beckhoff Industrie-PC mit der Automatisierungssoftware TwinCAT benötigt.

Flexibler Teiletransport ohne Abrieb
Die Mover transportieren jedes Teil auf individuell festgelegten Strecken durch die Maschine. Einzelne Fertigungsschritte werden beliebig miteinander verknüpft, sodass starre Stationsabfolgen der Vergangenheit angehören. Die Bewegungen der einzelnen Mover sind vollständig voneinander entkoppelt: Die Produkte können einander überholen, werden ausgeschleust oder gestaut, z. B. um zur Abkühlung zu verweilen, ohne dass sie den weiteren Produktionsfluss beeinträchtigen. Die simultane Produktion verschiedener Formate ist durch unterschiedliche Movergrößen in einem System problemlos möglich.

Die herausragende Dynamik und die robotische Präzision qualifizieren XPlanar als effizientes Positioniersystem für die Bearbeitung unterschiedlicher Losgrößen und Produktvarianten. Die Mover fahren komplexe XY-Geometrien ab, die für jedes einzelne Produkt individuell festgelegt werden.

Applikationsspezifisches Maschinenlayout

XPlanar bietet dem Anwender revolutionäre Freiheiten bei der Gestaltung des individuellen Maschinenlayouts. Die XPlanar-Kacheln können frei in der Fläche verlegt werden. Restriktionen bei der Auswahl einer geeigneten Geometrie sind kaum vorhanden. Es können rechteckige Anordnungen, Kreise oder baumähnliche Strukturen realisiert werden. Das Design der Maschine folgt vollständig der Funktion, die vom Anwender benötigt wird. Das XPlanar-System ist dabei immer genau so groß, wie die Anforderungen es verlangen. Durch Overheadvermeidung wird wertvolle Produktionsfläche eingespart.

Minimaler Reinigungs- und Wartungsaufwand
XPlanar zeichnet sich durch minimalen Reinigungs- und Wartungsaufwand aus. Zwischen Kachel und Mover besteht keinerlei Verbindung durch mechanische Komponenten. Im Gegensatz zu konventionellen Transportsystemen werden keine Führungsschienen, Rollen oder Schmiersysteme benötigt. Der Zeitaufwand für regelmäßige Wartungsintervalle reduziert sich auf einen Bruchteil und steigert die Verfügbarkeit der Anlage damit deutlich. Das Fehlen von mechanischen Komponenten vereinfacht zusätzlich die Reinigung des Systems. Alle Flächen der Kacheln und Mover sind glatt und leicht zu erreichen. Für den Einsatz in besonders anspruchsvollen Umgebungen kann die XPlanar-Kachel mit Edelstahl, Glas oder Kunststoff abgedeckt werden, um sie vor aggressiven Reinigungsprozessen zu schützen. Die Schwebeeigenschaften des Movers werden nicht beeinflusst.

Mit einem umfangeichen Portfolio an kompakt bauenden Antriebstechnikkomponenten erfüllt Beckhoff die Anforderungen der Industrie an geringen Platzbedarf von Maschinen und Schaltkästen.
Mit einem umfangeichen Portfolio an kompakt bauenden Antriebstechnikkomponenten erfüllt Beckhoff die Anforderungen der Industrie an geringen Platzbedarf von Maschinen und Schaltkästen.
Der integrierte Servoantrieb AMI812x kombiniert Servomotor, Servoverstärker und Feldbusanschluss in platzsparender Bauform für alle Motion-Anforderungen im Leistungsbereich bis 400 W.
Der integrierte Servoantrieb AMI812x kombiniert Servomotor, Servoverstärker und Feldbusanschluss in platzsparender Bauform für alle Motion-Anforderungen im Leistungsbereich bis 400 W.

Kompakte Antriebstechnik: effizient und drehmomentstark

Halbleiterfertigungsanlagen haben in der Regel viele Servo- und Schrittmotoren mit jeweils relativ geringer Leistung. Diese werden herkömmlich durch spezielle Antriebsregler angesteuert. Beckhoff ermöglicht es, diese Funktionalität direkt in die modularen I/O-Stationen zu integrieren. Das spart Platz und reduziert die Komplexität.

Im Kleinspannungsbereich bis 48 V DC bieten wir einen Baukasten für kompakte Servo- und Schrittmotor-Antriebslösungen. Die EtherCAT-Steckmodule EJ72xx, die Servoklemmen EL72xx oder die EtherCAT-Box-Module EP72xx bilden mit der Motorserie AM8100 eine extrem kleine, hochdynamische Servoachse, die mit One Cable Technology (OCT) und Multiturn-Absolutwertgeber für präzise Positionieranwendungen geeignet ist. Optional wird in der kompakten Antriebstechnik die sicherheitsgerichtete Funktion STO (Safe Torque Off) angeboten.

Die Schrittmotoren AS2000 und AS1000 können in Verbindung mit den EJ70xx-Steckmodulen oder den EL70xx-Busklemmen in IP20 oder mit IP67-EtherCAT-Box-Modulen als Verstellachse − wahlweise mit oder ohne Rückführung − betrieben werden. Die AS2000-Schittmotoren zeichnen sich durch eine hohe Schutzart und integrierte Anschlusstechnik aus.

Die Baureihe AMI8100 vereint den Servomotor mit einem integrierten hocheffizienten Servoverstärker. Als EtherCAT-Slave kann der AMI8100 ohne Schaltschrank und ohne vorgelagerte I/O-Ebene direkt an der Maschine platziert werden, wodurch sich schaltschranklose, kompakte Maschinen realisieren lassen. Die Überwachung wird durch die integrierten Status-LEDs angezeigt.

Planetengetriebe für kompakte Antriebstechnik und Schrittmotoren

Die spielarmen Economy-Planetengetriebe der Baureihe AG2250 in gerader und gewinkelter Ausführung sind mit einer Vielzahl von Übersetzungen eine wirtschaftliche Lösung für jegliche Anforderungen des Maschinenbaus. Sie sind optimal abgestimmt auf unsere AM8100- und AS2000-Produkte. Für die Schrittmotoren AS1000 stehen spezielle Planetengetriebe der Baureihe AG1000 zur Verfügung.

Ein umfangreiches und optimal abgestimmtes Zubehör rundet unser kompaktes Antriebstechnikportfolio ab. Die Motion-Softwareprodukte unterstützen Sie optimal bei der Auswahl und Inbetriebnahme geeigneter Hardwarekomponenten für Ihre Antriebslösung.