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フラウンホーファーカバーストーリー

産業用ロボットによる不正確な加工は過去のものです。 フライスヘッド用の別の補正アクチュエータが、加工中にリアルタイムで測定された不正確さを補正します。 シュトゥットガルトのFraunhofer IPAでアクチュエータとメカニックを含めて開発された補正キネマティクスは、同社のピエゾアクチュエータをベースにしています。 物理機器.



工作機械またはマシニングセンターは通常、精密な加工に使用されます。 高いコストと形状によって制限されるワークピースのサイズを受け入れなければなりません。 代わりに産業用ロボットを使用できれば、大幅に安価で柔軟になります。 しかし、これは彼らの不正確さのためにこれまでのところ失敗しています。 これは、剛性がほとんどない長いシリアルキネマティックチェーンが原因です。 現在、別のアプローチがあります。 この目的のために、ロボットは決して新たに開発されたわけではありませんが、外部アクチュエータシステムと組み合わせた標準バージョンにより、絶対精度が向上しました。PI2

産業用ロボットでの加工に必要な精度を達成するために、フラウンホーファーIPAでフライスヘッド用の個別の補償アクチュエーターが開発されました。 ロボットミリングシステムで発生する不正確さは、加工中にオンラインで測定され、補償アクチュエータによって発生した場所でリアルタイムに直接補償されます。 プロセスの利点は明らかです。コンポーネントは、CNCマシンで処理する場合のように、テーブルにしっかりと固定されていません。 代わりに、ロボットはそれをつかみ、加工中にミリングヘッドを通してガイドします。 処理と処理に必要なマシンはXNUMX台のみです。 投資コストが削減され、柔軟性が向上し、さらに、このようなロボットソリューションは、完全に自動化された生産ライン内で適切に使用できます。

ピエゾアクチュエータとソリッドステートジョイント

シュトゥットガルトのフラウンホーファーIPAのアクチュエーターとメカニクスを含めて開発された補償キネマティクスは、カールスルーエに本拠を置くPhysik Instrumente(PI)のピエゾアクチュエーターに基づいています。 この選択にはいくつかの理由がありました。 ピエゾアクチュエータは、摩耗や摩擦がなく、滑りもありません。 さらに、最大10 gまで加速することができ、ロボット経路の不正確さを補正するときに必要な高周波に適しています。

PI3ピエゾアクチュエータは小さなストロークでしか動作しないため、IPAはそれらをソリッドステートジョイントと組み合わせました。 このようにして、説明したアプリケーションで最大690 µmのパスを実現できます。 XNUMX軸すべての運動学の移動精度は、ナノメートルの範囲です。 動力およびモーション伝達用のソリッドステートジョイントも摩耗することなく動作し、メンテナンスもほとんど必要ありません。 また、従来のバランシングメカニズムよりも軽く、静かで、硬く、より動的で正確です。 ピエゾアクチュエータは、再び技術開発を推進していることを証明しています。 制御されたロボットソリューションは、金属とプラスチックのフライス加工の新しい可能性を開きます。PI4

ピエゾ効果

19世紀の終わりごろ、ジャックとピエールキュリーは、機械的圧力が水晶振動子に電荷を発生させることを発見しました。 彼らはこの現象を「圧迫」または「押す」というギリシャ語の「ピエゾ」にちなんで「ピエゾ効果」と呼びました。 彼らは後に、電界が圧電材料を変形させる可能性があることを発見しました。 これは「逆圧電効果」として知られています。 直接圧電効果はセンサーアプリケーションに使用できますが、逆圧電効果はアクチュエータの実装に特に適しています。 ピエゾアクチュエータは、数キロヘルツまでの周波数で高いダイナミクスを持ち、ナノメートルまでの分解能で最大約XNUMXミリメートルの移動範囲を実現します。 動きは結晶効果に基づいているため、回転部分や摩擦部分はありません。 したがって、ピエゾアクチュエータはメンテナンスが不要で摩耗が少なく、潤滑が不要なため、真空にも適しています。 彼らは大きな負荷を移動することができ、非常にコンパクトです。


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