Namestite šesterokotnike Z Največjo Svobodo

2023 Avtor: Hannah Pearcy | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-08-25 03:39

Povsem na poti: Vse več nalog pozicioniranja in premikanja v industrijski avtomatizaciji, bodisi pri sestavljanju, pri proizvodnji polprevodnikov, laserski obdelavi materiala, inšpekcijskih sistemih ali v dodatni proizvodnji, potrebujejo večosne sisteme za pozicioniranje.

Zahteve po teh sistemih so velike: segajo od natančne ponovljivosti položajev, do natančnosti do mikro ali celo nanometrskega območja in visoke dinamike. Hkrati bi morali biti ti sistemi čim bolj kompaktni in robustni, delovati zanesljivo in navsezadnje omrežni.

Obvladujte visoke zahteve z lahkoto

Kar zveni kot želja proizvajalcev strojev za odlaganje jajc Wollmilchsau, je del vsakdana za karlsruhejsko podjetje Physik Instrumente (PI): s svojimi robovi hexapod imajo Baden-Württembergers, ki letos praznujejo 50-letnico, široko paleto večosni sistemi za pozicioniranje nalog, ki več kot izpolnjujejo te visoke zahteve.

Dodatne informacije na temo olajševalcev v gradbeništvu: šesterokoti

Simulacija, lahka konstrukcija, pametne komponente - kateri razvojni dogodki bodo prevladali? Konstruktionsspraxis je „Omogoči gradnjo“podelil podjetjem, katerih rešitve lahko dolgoročno spremenijo zasnovo in razvoj.

Izziv: Industrijske aplikacije za avtomatizacijo vse pogosteje potrebujejo večosne sisteme za pozicioniranje. Potrebne so natančna obnovljivost položajev, natančnost z zelo visoko ločljivostjo in visoko dinamiko. Sistemi morajo biti tudi močni, zanesljivi in delujoči.

Rešitev: V hexapods iz Physik Instrumente (PI) izpolnjujejo te visoke zahteve. Večosne sisteme za pozicioniranje med drugim odlikujejo visoka natančnost poti, natančnost ponovitve in ločljivost, visoka dinamika za vse osi gibanja in kompaktna zasnova. Poleg tega naprave ponujajo ponovljivost v nanometrskem območju.

Kaj je dobro za to: če naloge pozicioniranja postavljajo velike zahteve po natančnosti, dinamiki in ponovljivosti, ima oblikovalec dostop do vsestranskih celovitih rešitev s šestkolesniki podjetja Physik Instrumente (PI), s katerimi je mogoče uporabiti celo zapletene profile gibanja.

Najpomembnejše lastnosti šesterokotnikov iz PI: Med drugim jih odlikujejo visoka natančnost poti, ponovljivost in ločljivost, pa tudi visoka dinamika in kompaktna zasnova za vse osi gibanja. Ponujajo tudi pogosto zahtevano natančnost ponovitve v območju submicrona.

Položaj v šestih oseh v prostoru

Kaj natančno je hexapod? Gre za sistem za premikanje in pozicioniranje, prilagajanje in premikanje bremen v šestih osih v prostoru, treh linearnih in treh vrtljivih. Naprave imajo vzporedno kinematično strukturo in šest pogonov deluje skupaj na eni sami platformi, na kateri se premikajo.

Podcast gradbene prakse

1. epizoda: Hexapods

Podcast Konstruktionsspraxis, strokovna revija za poslušanje, ponuja hitre in zabavne informacije o zanimivih tehnoloških temah. V tej epizodi se pogovarjamo z Markusom Spannerjem, poslovodnim direktorjem Physik Instrumente (PI), o hexapodih.

Sistemi PI temeljijo na piezoelektričnih ali elektromehanskih pogonih in so zato veliko natančnejši od hidravličnih šesterokotnikov, kot so znani iz simulatorjev letenja ali vožnje. Ker je dolžina posameznih pogonov lahko različna, se lahko platforma premakne v vseh šestih prostorskih stopnjah svobode. Ta zasnova šesterokotnikov zagotavlja visoko splošno togost. Omogoča tudi veliko osrednjo odprtino.

Vzporedni kinematični šesterokopi so najčistejši osli za pakiranje: Glede na različico se prilagodljivo orodje, šesterokraka orodja, obdelovanci ali zapletene komponente z utežmi od 2 kg do 2000 kg z visoko natančnostjo premikajo in postavljajo.

Omogoči gradnjo

Te tehnologije lahko spreminjajo igre

Različni scenariji uporabe

Avtomobilska industrija že dolgo pozna prednosti te vzporedne kinematike. Proizvajalec pnevmatik Dunlop je na primer že v začetku 20. stoletja uporabljal hexapod tehnologijo za testiranje avtomobilskih pnevmatik. Od teh zgodnjih dni se je marsikaj zgodilo: strokovnjaki podjetja Physik Instrumente (PI) so nenehno tehnološko razvijali svoje šesterokotnike in širili ponudbo izdelkov s številnimi modeli.

Danes se industrijski in raziskovalni sistemi uporabljajo v številnih različnih aplikacijah:

• pri izdelavi prototipov, visoko natančni obdelavi kompleksnih sestavnih delov ali v brezkontaktnih postopkih, kot je lasersko varjenje
• kot fleksibilna "roka" za klasične industrijske robote za nadomestitev netočnosti v roki robota
• za natančno poravnavo in pritrditev leč kamere v proizvodnji pametnih telefonov
• v testnih napravah za pospeševanje ali žiroskopskih senzorjev, kot so tisti, ki se uporabljajo v pametnih telefonih in fotoaparatih, za zaznavanje sprememb položaja, kot so tresoči gibi fotografa
• za ravnanje s filigranskimi optičnimi vlakni v sistemu samodejnega sestavljanja in prilagajanja proizvodnega procesa v silikonski elektroniki
• v interferometrih za pozicioniranje leč in kalibracijskih kroglic za merjenje natančnosti asferične oblike v nanometrskem območju.

Zasnova zagotavlja visoko natančnost

Ta raznolikost aplikacij že kaže na številne prednosti, zaradi katerih so vzporedni kinematični šesterokopi tako zanimivi za uporabo v industrijski avtomatizaciji. Ponujajo:

• natančno pozicioniranje
• kompaktna struktura
• zelo visoka dinamika za vse premične osi
• visoka zvestoba in ponovljivost spleta
• enostavna integracija
• Komunikacija prek standardnih protokolov.

Eden od dejavnikov jasno izstopa: naprave s šestimi nogami pogosto postavljajo natančneje kot serijski, to je zloženi sistemi klasične robotike. Serijsko-kinematični sistemi so sestavljeni iz posameznih osi ali pogonov, ki so medsebojno mehansko povezani. Ta struktura pomeni, da se lahko pri posameznih pogonih seštevajo vodilne napake, kar zmanjšuje natančnost in ponovljivost. Ta težava ni pomembna za zasnovo šesterokotnikov, saj vseh šest aktuatorjev deluje neposredno na ploščadi.

Vse pripravljeno za gibanje

Hkrati pa ta konstrukcija omogoča bistveno bolj kompaktno strukturo. Ta funkcija na primer poenostavi nastavitev varnostnih vezij, ker se Hexapod premika samo v razmeroma obvladljivem delovnem območju. Delovni prostor je celota vseh kombinacij prevodov in rotacij, do katerih se lahko šestnajsti robot približa s svojega trenutnega položaja.

Poleg bistveno natančnejšega premika v primerjavi z zloženimi sistemi obstajajo še druge prednosti, kot je nižja premična masa, saj pogoni premikajo samo platformo, vključno s koristno obremenitvijo, ne pa tudi mase naslednjih pogonov, vključno s kabli. To ima za posledico večjo dinamiko, bistveno boljšo natančnost poti in ponovljivost za vse osi gibanja. Ker vlečenih kablov ni, posledično trenje ali trenutki nimajo vpliva na natančnost. Vzporedna struktura povečuje tudi togost in s tem tudi naravne frekvence celotnega sistema.

Integracija je olajšana

Kaj pa integracijska sposobnost šesterokožcev? Zahvaljujoč neposredni povezavi s krmilnikom prek vmesnikov fieldbus, je mogoče pozicioniranje vgraditi v praktično vsako avtomatizirano omrežje z malo napora. Sinhronizacija ure z drugimi komponentami ni več glavobol, saj digitalni krmilnik prevzame izračune in nadzoruje posamezne motorje v realnem času. Premiki in rotacije ploščadi so ukazani v kartezijanskih koordinatah.

Dodatne informacije na temo fizikalnih instrumentov - specialist za visoko precizno tehnologijo pozicioniranja in piezo aplikacije

Physik Instrumente (PI) s sedežem v Karlsruheju je vodilni na področju visoke natančne pozicionirne tehnologije in piezo aplikacij za polprevodniško industrijo, življenjske vede, fotoniko in industrijsko avtomatizacijo. Približno 1300 strokovnjakov PI že 50 let v sodelovanju s strankami po vsem svetu postavlja tehnične standarde in razvija rešitve po meri. Več kot 350 patentov, ki so bili odobreni in nerešeni, potrjuje trditev podjetja za vodstvo s šestimi proizvodnimi lokacijami in 15 podružnicami prodaje in storitev v Evropi, Severni Ameriki in Aziji. Temeljne tehnologije PI so:

• Piezokeramični pretvorniki in aktuatorji
• Elektromagnetni pogoni
• Nanometrični senzorji
• Sistemi za nadzor gibanja za največjo natančnost in dinamiko

Pomembna lastnost šesterokotnikov je možnost priročnega prilagajanja položaja in orientacije referenčnega koordinatnega sistema ter vrtilne točke (vrtilne točke) ustrezni aplikaciji s pomočjo programske opreme. Za prilagoditev usmeritve aplikacije lahko določimo različne koordinatne sisteme, na primer koordinate sistemov za delo in orodje, ki se nanašajo na položaj obdelovanca ali orodja.

Komunikacija prek standardnega protokola

Krmilnik komunicira s hexapodom s standardnim protokolom. Poleg RS232 in TCP / IP so na voljo tudi uveljavljeni protokoli fieldbus, kot sta Ethercat in Profinet. Sistem hexapod se potem obnaša kot inteligenten večosni pogon na vodilu.

PI digitalnim krmilnikom gibanja dobavlja obsežen programski paket, ki zajema vse vidike aplikacije, začenši z enostavnim zagonom, udobnim nadzorom sistemov prek grafičnih vmesnikov do hitre in jasne integracije v zunanje programe.

Razvijte aplikacije praktično

S pomočjo virtualnega krmilnika lahko uporabniki razvijejo zapletene aplikacijske programe, ne da bi vse komponente že bile na mestu. Na primer s simulacijskimi orodji je mogoče izračunati delovni prostor ali integrirati predmete, da se preprečijo trki. Razvojne knjižnice in vzorčne aplikacije uporabniku olajšajo izvajanje.

Toliko o teoriji. Kako to pomeni trda dejstva? En primer je filigranski Hexapod H-811. I2 iz portfelja izdelkov podjetja Physik Instrumente (PI). Tipični predstavnik svojega rodu deluje s hitrostjo do 20 mm / s. Njegove noge se premikajo z ločljivostjo 5 nm, kar dosega visoko natančnost ponovitve ± 0,15 (os X in Y) in ± 0,06 µm (v osi Z). Najmanjši prirast je 0,2 µm (osi X in Y) in 0,08 µm (v osi Z).

Tovor do 5 kg

Hexapod pokriva območje gibanja do ± 17 mm v X in ± 16 mm na osi Y in ± 6,5 mm na osi Z. H-811. I2 lahko z natančnostjo, hitro in predolgo obratuje do 5 kg. Sistem je na voljo tudi v vakuumskih različicah.

Gonilna sila miniaturnih šestkolesnikov so brezkrtačni DC motorji. Posebej so primerni za visoke hitrosti, jih je mogoče zelo natančno regulirati in tako omogočajo visoko natančnost. Tudi v tem primeru se PI krmilniki uporabljajo za krmiljenje sistema za pozicioniranje in vodenje profilov gibanja. Če obstaja krmilnik višje ravni, krmilniki komunicirajo tudi prek standardnega protokola Ethercat.

Tipična področja uporabe majhnega napajalnika so industrija in raziskave na področjih uporabe:

• Microfabrication,
• Medicinska tehnologija oz
• Nadzor orodja.

Deluje lahko tudi v vakuumskih okoljih.

Točno in hitro

Hexapods iz podjetja Physik Instrumente (PI) so idealna rešitev za industrijske aplikacije za avtomatizacijo s posebnimi zahtevami za pozicioniranje, pri katerih je treba premikati predmete dinamično in z visoko natančnostjo v več oseh. Uporabna obremenitev je lahko nekaj miligramov ali do nekaj ton, odvisno od različice. Uporabnik pridobi dodatno prožnost s prosto izbiro vrtišča.

Standardizirani vmesniki fieldbus, kot je Ethercat, omogočajo povezavo z PLC-ji višjega nivoja ali CNC krmiljenjem, kar poenostavlja integracijo šesterokotnikov in omogoča izohrono delo z drugimi komponentami avtomatizacije v omrežju. (jv)