Paigutage Heksaapid Maksimaalse Vabadusega

2023 Autor: Hannah Pearcy | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-25 03:37

Üsna liikvel: üha enam positsioneerimis- ja liikumisülesandeid tööstusautomaatikas, näiteks montaažis, pooljuhtide tootmises, lasermaterjalide töötlemisel, kontrollisüsteemides või lisandite tootmisel, vajavad mitmeteljelised positsioneerimissüsteemid.

Nendele süsteemidele esitatavad nõudmised on kõrged: need ulatuvad positsioonide täpsest reprodutseeritavusest täpsuseni kuni mikro- või isegi nanomeetrite vahemikuni ja kõrge dünaamikani. Samal ajal peaksid need süsteemid olema võimalikult kompaktsed ja vastupidavad, töötama usaldusväärselt ja lõppkokkuvõttes olema ka võrgustatavad.

Täitke kerged nõudmised

See, mis kõlab, nagu masinaehitaja soov munemiseks mõeldud Wollmilchsau jaoks, on Karlsruhe ettevõtte Physik Instrumente (PI) jaoks igapäevaelu osa: nende Hexapodi robotitega on Baden-Würtembergers, kes tähistavad sel aastal 50. juubelit, laia valikut mitmeteljelised süsteemid positsioneerimisülesanneteks, mis vastavad enam kui nendele kõrgetele nõuetele.

Lisateave ehitajate teema kohta: heksaapid

Simulatsioon, kerge konstruktsioon, nutikad komponendid - millised arengud eelistavad? Konstruktionsspraxis on pälvinud „Ehituse võimaldajad“ettevõtetele, kelle lahendused võivad pikaajaliselt muuta disaini ja arengut.

Väljakutse: tööstusautomaatika rakendused vajavad üha enam mitmeteljelisi positsioneerimissüsteeme. Vajalik on täpne positsioonide korratavus, täpsus väga kõrge eraldusvõimega ja kõrge dünaamikaga. Süsteemid peaksid olema ka vastupidavad, usaldusväärsed ja võrgustatavad.

Lahendus: hexapods alates Physik Instrumente (PI) vastavad nendele kõrgetele nõuetele. Mitmeteljelisi positsioneerimissüsteeme iseloomustab muu hulgas kõrge teetäpsus, korduvustäpsus ja eraldusvõime, kõigi liikumistelgede kõrge dünaamika ja kompaktne disain. Lisaks pakuvad seadmed korratavust nanomeetri vahemikus.

Mida head see teeb: kui positsioneerimisülesanded seavad kõrgeid täpsuse, dünaamika ja korratavuse nõudeid, on disaineril Physik Instrumente (PI) heksapade abil juurdepääs mitmekülgsetele terviklahendustele, millega saab rakendada isegi keerulisi liikumisprofiile.

PI heksapoodide olulisemad omadused: Neid iseloomustab muu hulgas suur teekonna täpsus, korratavus ja eraldusvõime, samuti suur dünaamika ja kompaktne disain kõigi liikumiste telgede jaoks. Need pakuvad ka alamikronides sageli nõutavat korduste täpsust.

Asend ruumis kuue telje suhtes

Mis täpselt on heksaapod? See on süsteem kuue telje ruumis, kolmel lineaarsel ja kolmel pöörleval teljel liikumiseks ja positsioneerimiseks, reguleerimiseks ja liigutamiseks. Seadmetel on paralleelne kinemaatiline struktuur ja kuus ajamit töötavad koos ühel platvormil, mida nad liigutavad.

Ehituspraktika Podcast

Episood 1: heksapod

Kuulamiseks mõeldud eriajakiri Konstruktionsspraxis pakub kiiret ja meelelahutuslikku teavet põnevate tehnoloogiateemade kohta. Selles osas räägime Physik Instrumente (PI) tegevdirektori Markus Spanneriga heksaapidest.

PI-süsteemid põhinevad piesoelektrilistel või elektromehaanilistel ajamitel ja on seetõttu palju täpsemad kui hüdraulilised heksaapod, nagu need on teada lennu- või sõitesimulaatoritest. Kuna üksikute ajamite pikkust saab muuta, saab platvormi liigutada kõigis kuues ruumilises vabadusastmes. See heksaapide konstruktsioon tagab kõrge üldise jäikuse. See võimaldab ka suurt keskset ava.

Paralleelsed kinemaatilised heksaapod on kõige puhtamad eeslid: Sõltuvalt versioonist liiguvad ja positsioneerivad elastsed kuuejalgsed tööriistad, toorikud või keerukad komponendid, mille kaal on 2 kg kuni 2000 kg, ülitäpselt - olenemata vastavast montaažiorientatsioonist.

Ehituse võimaldaja

Nendel tehnoloogiatel on mängude muutmise potentsiaal

Mitmesugused rakendusstsenaariumid

Autotööstus on selle paralleelse kinemaatika eeliseid juba ammu teadnud. Näiteks rehvitootja Dunlop kasutas autorehvide testimiseks juba 20. sajandi alguses heksapodi tehnoloogiat. Nende algusaegade jooksul on palju juhtunud: Physik Instrumente (PI) eksperdid arendasid pidevalt oma hepaapod tehnoloogiliselt edasi ja laiendasid tootevalikut arvukate mudelite abil.

Tänapäeval kasutatakse tööstuse ja teadusuuringute süsteeme paljudes erinevates rakendustes:

• aastal prototüüp ehitus, kõrge täppistöötlust keeruliste komponentidega või kontaktivaba töötleb nagu laser-
• kui paindlik "käsi" klassikaline tööstus robotid ebatäpsuste kompenseerimiseks robot arm
• jaoks täpse ühtlustamise ja manus kaamera läätsed tootmise nutitelefonid
• in test võimalustest kiirenduse või Güroskoopilise andurid, mida kasutatakse näiteks nutitelefonid ja kaamerad, et tuvastada muutusi seisukoht, nagu värisemine liikumise fotograafi
• jaoks käitlemise filigraani optiliste kiudude automaatse montaaži ja häälestust süsteemi tootmisprotsessi räni elektroonika
• läätsede ja kalibreerimispallide positsioneerimisel kasutatavates interferomeetrites asfäärilise kuju täpsuse mõõtmiseks nanomeetri vahemikus.

Kujundus tagab suure täpsuse

See rakenduste mitmekesisus näitab juba paljusid eeliseid, mis muudavad paralleelsed kinemaatilised heksapoodid tööstusautomaatikas kasutamiseks nii huvitavaks. Nad pakuvad:

• täpne positsioneerimine
• kompaktne struktuur
• väga kõrge dünaamika kõigi liikumistelgede jaoks
• kõrge täpsus ja korratavus veebis
• lihtne integreerimine
• Suhtlus standardsete protokollide kaudu.

Üks tegur paistab selgelt silma: kuuejalgsed seadmed paiknevad sageli täpsemini kui klassikalise robootika seeriaviisilised, st virnastatud süsteemid. Seriaalkinemaatilised süsteemid koosnevad üksikutest telgedest või ajamitest, mis on mehaaniliselt ühendatud järjestikku. See struktuur tähendab, et üksikute draivide juhtimisvead võivad liituda, mis halvendab täpsust ja korratavust. See probleem pole heksaapide kujundamisel ebaoluline, kuna kõik kuus ajamit toimivad otse platvormil.

Kõik liikumiseks seatud

Samal ajal võimaldab see konstruktsioon oluliselt kompaktsemat konstruktsiooni. See funktsioon lihtsustab näiteks turvaahelate seadistamist, kuna Hexapod liigub ainult suhteliselt juhitavas tööpiirkonnas. Tööruum on tervik kõigist tõlgete ja pöörlemiste kombinatsioonidest, millele heksaapodiline robot saab oma praegusest asukohast läheneda.

Lisaks märkimisväärselt täpsemale liikumisele võrreldes virnastatud süsteemidega on ka muid eeliseid, näiteks väiksem liikuv mass, kuna ajamid liiguvad ainult platvormi koos kandevõimega, kuid mitte järgmiste ajamite massi, sealhulgas kaableid. Selle tulemuseks on suurem dünaamika, märkimisväärselt parem teekonna täpsus ja korratavus kõigi liikumiste telgede jaoks. Kuna pole pukseeritavaid kaableid, ei mõjuta sellest tulenev hõõrdumine ega momendid täpsust. Paralleelne struktuur suurendab ka kogu süsteemi jäikust ja seega ka loomulikke sagedusi.

Integreerimine on tehtud lihtsaks

Ja kuidas on lood heksaapide integreerimisvõimega? Tänu otsesele ühendusele kontrolleriga väljasiini liideste kaudu saab positsioneerimissüsteemid väikese vaevaga integreerida praktiliselt igasse automaatikavõrku. Kella sünkroonimine teiste komponentidega pole enam peavalu, sest digitaalne kontroller võtab arvutused üle ja kontrollib üksikuid mootoreid reaalajas. Platvormi liikumised ja pöörded käsitatakse Descartes'i koordinaatidega.

Lisateave füüsikariistade teema kohta - ülitäpse positsioneerimistehnoloogia ja piesorakenduste spetsialist

Physik Instrumente (PI), mille peakorter asub Karlsruhes, on juhtiv ülitäpse positsioneerimistehnoloogia ja pieso rakenduste jaoks pooljuhtide tööstusele, bioteadustele, fotoonikale ja tööstusautomaatikale. Koostöös klientidega kogu maailmas on umbes 1300 PI-spetsialisti 50 aasta jooksul kehtestanud tehnilised standardid ja töötanud välja spetsiaalsed lahendused. Rohkem kui 350 väljaantud ja menetluses olevat patenti kinnitavad ettevõtte väidet juhtkonnale kuue tootmiskoha ning 15 müügi- ja teeninduse alal Euroopas, Põhja-Ameerikas ja Aasias. PI põhitehnoloogiad on:

• Piesokeraamilised alamuundurid ja ajamid
• Elektromagnetilised ajamid
• Nanomeetrilised andurid
• Liikumise juhtimissüsteemid maksimaalse täpsuse ja dünaamika saavutamiseks

Heksapoodide oluline omadus on võimalus tarkvara abil kasutades mugavalt reguleerida referentskoordinaatide süsteemi asukohta ja orientatsiooni ning pöördepunkti (pöördepunkti) vastava rakenduse jaoks. Rakenduse trajektoori kohandamiseks võib määratleda erinevaid koordinaatsüsteeme, näiteks töö- ja tööriistakoordinatsioonisüsteemid, mis on seotud tooriku või tööriista positsiooniga.

Side standardprotokolli kaudu

Kontroller suhtleb heksaapiga standardprotokolli abil. Lisaks RS232 ja TCP / IP, asutatud väljasiini protokolle nagu EtherCAT ja PROFINETi on ka olemas. Hexapod-süsteem käitub siis nagu bussis intelligentne mitmeteljeline ajam.

PI tarnib digitaalsetele liikumiskontrolleritele ulatusliku tarkvarapaketi, mis hõlmab rakenduse kõiki aspekte, alustades lihtsast kasutuselevõtust, süsteemide mugavast juhtimisest graafiliste liideste kaudu kuni kiire ja selge integreerimiseni välistesse programmidesse.

Arendage rakendusi praktiliselt

Tänu ühe virtuaalse kontroller kasutajad saavad arendada kompleks rakendusprogrammide ilma kõik osad juba kohapeal. Kasutades näiteks simulatsioonivahendeid, saab kokkupõrgete vältimiseks arvutada tööruumi või integreerida objekte. Arendusraamatukogud ja näidisrakendused muudavad juurutamise kasutaja jaoks lihtsamaks.

Nii palju teooria jaoks. Kuidas see rasketeks faktideks saab? Üks näide on filigraan Hexapod H-811. I2 Physik Instrumente (PI) tooteportfellist. Selle perekonna tüüpiline esindaja töötab kiirusel kuni 20 mm / s. Tema jalad liiguvad eraldusvõimega 5 nm, mis tagab kõrge korratavuse ± 0,15 (X- ja Y-telg) ja ± 0,06 µm (Z-teljel). Väikseim juurdekasv on 0,2 µm (X- ja Y-teljed) ja 0,08 µm (Z-teljel).

Koormus kuni 5 kg

Hexapodi katte liikumisulatus on X-teljel ± 17 mm ja Y-teljel ± 16 mm ning Z-teljel ± 6,5 mm. H-811. I2 suudab ülitäpse, kiire ja pika tööajaga kuni 5 kg koormusi positsioneerida. Süsteem on saadaval ka vaakumiga ühilduvates versioonides.

Miniatuursete heksapoodide liikumapanevaks jõuks on harjadeta alalisvoolumootorid. Need sobivad eriti hästi suurtele kiirustele, neid saab väga täpselt reguleerida ja võimaldada seega suurt täpsust. Ka sel juhul kasutatakse positsioneerimissüsteemi juhtimiseks ja liikumisprofiilide juhtimiseks PI-kontrollereid. Kõrgema taseme kontrolleri olemasolu korral suhtlevad kontrollerid ka standardse Ethercat-protokolli kaudu.

Tüüpilised väikese energiakomplekti rakendusalad on tööstus ja teadusuuringud rakendusvaldkondades:

• Mikrotöötlus,
• Meditsiinitehnoloogia või
• Tööriistade juhtimine.

See võib töötada ka vaakumkeskkonnas.

Täpselt ja kiiresti

Ettevõtte Physik Instrumente (PI) heksaapid on ideaalne lahendus tööstusautomaatika rakenduste jaoks, millel on positsioneerimisülesannete jaoks erinõuded, kus objekte tuleb dünaamiliselt ja suure täpsusega liikuda mitmes teljes. Kasulik koormus võib sõltuvalt versioonist olla mõni milligramm või kuni paar tonni. Kasutaja saab vabalt valitava pöördepunkti abil täiendava paindlikkuse.

Standardiseeritud väljasiini liidesed, näiteks Ethercat, võimaldavad ühendamist kõrgema taseme PLC-de või CNC-juhtelementidega, mis lihtsustab heksaapide integreerimist ja võimaldab isokroonset tööd teiste võrgu automaatikakomponentidega. (jv)