Umístěte Hexapody S Maximální Volností

Zcela v pohybu: Stále více polohovacích a pohybových úkolů v průmyslové automatizaci, ať už při montáži, výrobě polovodičů, při laserovém zpracování materiálu, v kontrolních systémech nebo při výrobě aditiv, vyžaduje víceosé polohovací systémy.

Požadavky kladené na tyto systémy jsou vysoké: sahají od přesné reprodukovatelnosti pozic, přesností až po mikro nebo dokonce nanometrový rozsah a vysokou dynamiku. Zároveň by tyto systémy měly být co nejkompaktnější a nejpevnější, měly by spolehlivě fungovat a v konečném důsledku by měly být také propojitelné.

Snadno zvládněte vysoké požadavky

To, co zní jako přání výrobce strojů pro kladení vajec Wollmilchsau, je součástí každodenního života pro společnost Karlsruhe Physik Instrumente (PI): Baden-Württembergers, kteří letos slaví své 50. výročí, mají svými hexapodovými roboty širokou škálu víceosé systémy pro polohovací úkoly, které více než splňují tyto vysoké požadavky.

Další informace k tématu aktivátory ve stavebnictví: hexapody

Simulace, lehká konstrukce, inteligentní komponenty - jaký vývoj bude převládat? Konstruktionsspraxis udělil „Enablers of Construction“společnostem, jejichž řešení mohou dlouhodobě změnit design a vývoj.

Výzva: Aplikace průmyslové automatizace stále více vyžadují víceosé polohovací systémy. Vyžaduje se přesná reprodukovatelnost pozic, přesnost s velmi vysokým rozlišením a vysoká dynamika. Systémy by také měly být robustní, spolehlivé a propojitelné.

Řešení: K hexapods z Physik Instrumente (PI) splňují tyto vysoké požadavky. Víceosé polohovací systémy se vyznačují mimo jiné vysokou věrností dráhy, opakovací přesností a rozlišením, vysokou dynamikou pro všechny osy pohybu a kompaktním designem. Zařízení navíc nabízejí opakovatelnost v rozsahu nanometrů.

Co je v něm: Pokud úkoly polohování kladou vysoké nároky například na přesnost, dynamiku a opakovatelnost, má konstruktér přístup k všestranným úplným řešením pomocí hexapodů od společnosti Physik Instrumente (PI), pomocí kterých lze implementovat i složité pohybové profily.

Nejdůležitější vlastnosti hexapodů od PI: Jsou charakterizovány mimo jiné vysokou přesností dráhy, opakovatelností a rozlišením, jakož i vysokou dynamikou a kompaktním designem pro všechny osy pohybu. Nabízejí také často požadovanou přesnost opakování v rozsahu submikronů.

Poloha v šesti osách ve vesmíru

Co přesně je hexapod? Je to systém pro pohyb a polohování, seřizování a pohyb zatížení v šesti osách v prostoru, třech lineárních a třech rotačních. Zařízení mají paralelní kinematickou strukturu a šest pohonů pracuje společně na jediné platformě, kterou se pohybují.

Stavební praxe Podcast

Epizoda 1: Hexapodové

Konstruktionsspraxis podcast, odborný časopis pro poslech, poskytuje rychlé a zábavné informace o vzrušujících technologických tématech. V této epizodě hovoříme o hexapodech s Markusem Spannerem, výkonným ředitelem Physik Instrumente (PI).

Systémy PI jsou založeny na piezoelektrických nebo elektromechanických pohonech, a jsou proto mnohem přesnější než hydraulické hexapody, jak jsou známy z leteckých nebo jízdních simulátorů. Vzhledem k tomu, že délka jednotlivých pohonů může být různá, lze plošinu pohybovat ve všech šesti prostorových stupních volnosti. Tato konstrukce hexapodů zajišťuje vysokou celkovou tuhost. Umožňuje také velký středový otvor.

Paralelní kinematické hexapody jsou nejčistší osli oslů: V závislosti na verzi se flexibilní šestnohé nástroje pohybují a polohují nástroje, obrobky nebo komplexní komponenty s hmotností od 2 kg do 2 000 kg s vysokou přesností - bez ohledu na příslušnou orientaci sestavy.

Aktivátor stavby

Tyto technologie mají potenciál ke změně hry

Rozdílné scénáře aplikací

Automobilový průmysl již dlouho zná výhody této paralelní kinematiky. Například výrobce pneumatik Dunlop již na počátku 20. století používal k testování pneumatik automobilů hexapodovou technologii. Od těchto raných dnů se toho stalo hodně: Experti společnosti Physik Instrumente (PI) nepřetržitě vyvíjeli své hexapody technologicky a rozšiřovali nabídku produktů o řadu modelů.

Dnes se systémy průmyslu a výzkumu používají v mnoha různých aplikacích:

• v konstrukci prototypu, vysoce přesném obrábění složitých součástí nebo v bezkontaktních procesech, jako je laserové svařování
• jako flexibilní „ruka“pro klasické průmyslové roboty pro kompenzaci nepřesností v ramenu robota
• pro přesné vyrovnání a upevnění objektivů fotoaparátu při výrobě smartphonů
• ve zkušebních zařízeních pro zrychlení nebo gyroskopických senzorech, jako jsou například senzory používané v chytrých telefonech a fotoaparátech, k detekci změn polohy, jako jsou například chvění pohybů fotografa
• pro manipulaci s filigránovými optickými vlákny v automatickém montážním a nastavovacím systému pro výrobní proces v křemíkové elektronice
• v interferometrech pro polohování čoček a kalibračních koulí k měření přesnosti asférického tvaru v rozsahu nanometrů.

Konstrukce zajišťuje vysokou přesnost

Tato rozmanitost aplikací již naznačuje mnoho výhod, díky kterým jsou paralelní kinematické hexapody tak zajímavé pro použití v průmyslové automatizaci. Nabízejí:

• přesné umístění
• kompaktní struktura
• velmi vysoká dynamika pro všechny osy pohybu
• vysoká věrnost a opakovatelnost webu
• snadná integrace
• Komunikace pomocí standardních protokolů.

Jeden faktor jasně vyniká: zařízení se šesti nohami často umísťují přesněji než sériové, tj. Naskládané systémy klasické robotiky. Sério-kinematické systémy se skládají z jednotlivých os nebo pohonů, které jsou mechanicky zapojeny do série. Tato struktura znamená, že chyby vedení z jednotlivých pohonů se mohou sčítat, což zhoršuje přesnost a opakovatelnost. Tento problém je irelevantní pro konstrukci hexapodů, protože všech šest ovladačů působí přímo na platformu.

Vše nastaveno pro pohyb

Současně tato konstrukce umožňuje výrazně kompaktnější strukturu. Tato vlastnost zjednodušuje nastavení bezpečnostních obvodů, například proto, že se Hexapod pohybuje pouze v relativně zvládnutelné pracovní oblasti. Pracovní prostor je celek všech kombinací překladů a rotací, ke kterým může robot hexapod přistupovat ze své aktuální polohy.

Kromě výrazně přesnějšího pohybu ve srovnání s naskládanými systémy existují i další výhody, jako je nižší pohyblivá hmota, protože pohony pohybují pouze plošinou včetně užitečného zatížení, ale nikoli hmotností následujících pohonů včetně kabelů. Výsledkem je vyšší dynamika, výrazně lepší přesnost trasy a opakovatelnost pro všechny osy pohybu. Protože neexistují žádné vlečné kabely, výsledné tření nebo momenty nemají žádný vliv na přesnost. Paralelní struktura také zvyšuje tuhost a tím i přirozené frekvence celého systému.

Snadná integrace

A co integrační schopnost hexapodů? Díky přímému připojení k řídicí jednotce přes rozhraní průmyslové sběrnice mohou být polohovací systémy integrovány do prakticky jakékoli automatizační sítě s malým úsilím. Synchronizace hodin s ostatními komponenty již není bolestí hlavy, protože digitální ovladač převezme výpočty a řídí jednotlivé motory v reálném čase. Pohyby a rotace platformy se řídí kartézskými souřadnicemi.

Doplňující informace k tématu fyzikální přístroje - specialista na vysoce přesné polohovací technologie a piezo aplikace

Physik Instrumente (PI), se sídlem v Karlsruhe, je lídrem v oblasti vysoce přesných polohových technologií a piezo aplikací pro polovodičový průmysl, biologické vědy, fotoniku a průmyslovou automatizaci. Ve spolupráci se zákazníky na celém světě stanovilo přibližně 1 300 specialistů na PI technické standardy a vyvíjelo řešení šitá na míru již 50 let. Více než 350 udělených a čekajících patentů potvrzuje nárok společnosti na vedoucí postavení se šesti výrobními místy a 15 prodejními a servisními pobočkami v Evropě, Severní Americe a Asii. Hlavní technologie společnosti PI jsou:

• Převodníky a akční členy s piezokeramickou oblastí
• Elektromagnetické pohony
• Nanometrické senzory
• Systémy řízení pohybu pro maximální přesnost a dynamiku

Důležitou vlastností hexapodů je možnost pohodlně upravit polohu a orientaci referenčního souřadnicového systému, jakož i bod otáčení (bod otáčení) na příslušnou aplikaci pomocí softwaru. Za účelem přizpůsobení trajektorie aplikace lze definovat různé souřadnicové systémy, jako jsou souřadné systémy práce a nástroje, které se vztahují k poloze obrobku nebo nástroje.

Komunikace pomocí standardního protokolu

Řadič komunikuje s hexapodem pomocí standardního protokolu. Kromě RS232 a TCP / IP jsou k dispozici také zavedené protokoly fieldbus, jako jsou Ethercat a Profinet. Hexapodový systém se pak chová jako inteligentní víceosý pohon na sběrnici.

PI dodává digitálním ovladačům pohybu rozsáhlý softwarový balíček, který pokrývá všechny aspekty aplikace, počínaje snadným provedením uvedení do provozu, pohodlným ovládáním systémů pomocí grafických rozhraní až po rychlou a jasnou integraci do externích programů.

Vývoj aplikací virtuálně

S pomocí virtuálního řadiče mohou uživatelé vyvinout složité aplikační programy, aniž by všechny komponenty již byly na místě. Například pomocí simulačních nástrojů lze vypočítat pracovní prostor nebo integrovat objekty, aby nedocházelo ke kolizím. Vývojové knihovny a ukázkové aplikace usnadňují implementaci pro uživatele.

Tolik pro teorii. Jak se to promítá do tvrdých faktů? Jedním příkladem je filigrán Hexapod H-811. I2 z produktového portfolia Physik Instrumente (PI). Typický zástupce svého rodu pracuje rychlostí až 20 mm / s. Jeho nohy se pohybují s rozlišením 5 nm, což zajišťuje vysokou opakovatelnost ± 0,15 (osa X a Y) a ± 0,06 um (v ose Z). Nejmenší přírůstek je 0,2 um (osy X a Y) a 0,08 um (na ose Z).

Zatížení do 5 kg

Hexapod pokrývá rozsahy pojezdu až do ± 17 mm v ose X a ± 16 mm v ose Y a ± 6,5 mm v ose Z. H-811. I2 umísťovat zátěže až do 5 kg s vysokou přesností, rychle a po dlouhou dobu provozu. Systém je k dispozici také ve vakuově kompatibilních verzích.

Hnací silou miniaturních hexapodů jsou stejnosměrné motory bez kartáčů. Obzvláště se hodí pro vysoké rychlosti, mohou být velmi přesně regulovány a umožňují tak vysokou přesnost. I v tomto případě se regulátory PI používají k řízení polohovacího systému a povolování pohybových profilů. Pokud existuje nadřazený řadič, komunikují ovladače také prostřednictvím standardního protokolu Ethercat.

Typickými oblastmi použití malého napájecího zdroje jsou průmysl a výzkum v aplikačních oblastech:

• Mikrofabrikace,
• Lékařská technologie nebo
• Řízení nástroje.

Může také fungovat ve vakuovém prostředí.

Přesně a rychle

Hexapody od Physik Instrumente (PI) jsou ideálním řešením pro aplikace průmyslové automatizace se zvláštními požadavky na polohovací úkoly, ve kterých se objekty musí pohybovat dynamicky as vysokou přesností v několika osách. Užitečné zatížení může být v závislosti na verzi několik miligramů nebo až několik tun. Uživatel získá další flexibilitu z volně volitelného otočného bodu.

Standardizovaná rozhraní průmyslové sběrnice, jako je Ethercat, umožňují připojení k nadřazeným PLC nebo CNC řízením, což zjednodušuje integraci hexapodů a umožňuje izochronní práci s dalšími komponenty automatizace v síti. (jv)

Lineární technologie