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Fraunhoferhistoire de couverture

L'usinage imprécis avec des robots industriels appartient au passé. Un actionneur de compensation séparé pour la tête de fraisage compense les inexactitudes mesurées en temps réel pendant l'usinage. La cinématique de compensation, développée avec les actionneurs et la mécanique de l'IPA Fraunhofer à Stuttgart, est basée sur les actionneurs piézo de la société Physik Instrumente.



Les machines-outils ou les centres d'usinage sont généralement utilisés pour l'usinage de précision. Les coûts élevés et les tailles de pièces limitées par leur géométrie doivent être acceptés. Ce serait beaucoup moins cher et plus flexible si vous pouviez travailler avec des robots industriels. Cela a échoué jusqu'à présent, cependant, à cause de leur inexactitude. Cela est dû à la longue chaîne cinématique en série avec seulement une faible rigidité. Maintenant, il y a une autre approche. À cette fin, les robots n’étaient nullement nouvellement développés, mais des versions standard combinées à des actionneurs externes, augmentant ainsi la précision absolue.PI2

Afin d'obtenir la précision requise pour l'usinage avec un robot industriel, un actionneur de compensation séparé pour la tête de fraisage a été mis au point à l'IPA de Fraunhofer. Les imprécisions survenant sur les fraiseuses robotiques sont mesurées en ligne pendant le traitement et compensées en temps réel par le facteur de compensation, exactement là où elles se produisent. Les avantages de la méthode sont évidents: le composant n'est pas fermement fixé sur une table, contrairement à ce qu'il est lors de l'utilisation de machines à commande numérique. Au lieu de cela, le robot le saisit et le guide à travers la tête de fraisage pendant l'usinage. Pour la manipulation et le traitement, une seule machine est requise; les coûts d'investissement sont réduits, la flexibilité augmente et, en outre, une telle solution robotique peut être utilisée dans des lignes de production entièrement automatisées.

Piézoacteurs et joints à l'état solide

La cinématique de compensation, développée avec les actionneurs et la mécanique de l'IPA Fraunhofer à Stuttgart, est basée sur des actionneurs piézo de Physik Instrumente (PI) de Karlsruhe. Il y avait plusieurs raisons à ce choix. Les actionneurs piézo fonctionnent sans usure ni friction ni glissement. De plus, ils peuvent être accélérés jusqu'à 10g et conviennent aux hautes fréquences requises pour compenser les imprécisions dans le chemin du robot.

PI3Étant donné que les actionneurs piézoélectriques ne fonctionnent intrinsèquement que par de petites courses, l'IPA les a combinés avec des joints à semi-conducteurs. De cette façon, des chemins allant jusqu’à 690 µm peuvent être réalisés dans l’application décrite. La précision de déplacement de la cinématique dans les trois axes est de l'ordre du nanomètre. Les joints à semi-conducteurs pour la transmission de force et de mouvement fonctionnent également sans usure et nécessitent peu d'entretien. En outre, ils sont plus légers, plus silencieux, plus rigides, plus dynamiques et plus précis que les mécanismes d’équilibrage classiques. Les actionneurs piézo-électriques ont prouvé une fois de plus leur volonté de faire progresser le développement technique. La solution robotisée contrôlée ouvre de nouvelles possibilités pour le fraisage des métaux et des plastiques.PI4

L'effet piézo

Déjà la fin du 19. Au 19ème siècle, Jacques et Pierre Curie ont découvert que la pression mécanique dans les cristaux de quartz générait des charges électriques. Ils ont appelé ce phénomène "effet piézo" après le mot grec "piézo" pour "pression" ou "pression". Plus tard, ils ont découvert que les champs électriques peuvent déformer les matériaux piézoélectriques. C'est ce qu'on appelle "l'effet piézoélectrique inverse". Bien que l'effet piézo direct puisse être utilisé pour des applications de capteurs, l'effet piézo inverse est particulièrement adapté à la réalisation d'actionneurs. Les actionneurs piézo-électriques atteignent des plages de déplacement allant jusqu’à environ un millimètre à des résolutions jusqu’à quelques nanomètres avec une dynamique élevée avec des fréquences pouvant atteindre plusieurs kilohertz. Parce que le mouvement est basé sur des effets cristallins, il n’ya pas de pièces en rotation ou frottantes; De ce fait, les actionneurs piézos ne nécessitent ni maintenance, ni usure. Ils ne nécessitent aucune lubrification et sont donc également adaptés au vide. Vous pouvez déplacer de grandes charges et construire très compact.


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