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A usinagem impreciso com robôs industriais é história. A Ausgleichsaktorik separado para a cabeça de fresagem, a medição em tempo real durante as imprecisões de usinagem compensados. A cinemática compensatórias desenvolvidos, incluindo os atuadores e mecânicos no IPA Fraunhofer em Estugarda com base em atuadores piezo da empresa Physik Instrumente.



Máquinas-ferramentas ou centros de usinagem são normalmente usados ​​para usinagem precisa. Custos altos e tamanhos de peças limitados por sua geometria devem ser aceitos. Seria significativamente mais barato e mais flexível se alguém pudesse trabalhar com robôs industriais. No entanto, isso até agora falhou devido à sua imprecisão. É causada pela longa cadeia cinemática em série com pouca rigidez. Agora há outra abordagem. Para esse fim, os robôs não foram desenvolvidos de maneira alguma, mas as versões padrão combinadas com um sistema de atuador externo, aumentando assim a precisão absoluta.PI2

Para obter a precisão necessária para a usinagem com um robô industrial, foi desenvolvido na Fraunhofer IPA um atuador de compensação separado para a cabeça de fresagem. As imprecisões que ocorrem nos sistemas de fresagem de robôs são medidas on-line durante a usinagem e compensadas em tempo real diretamente onde ocorrem pelo atuador de compensação. As vantagens do processo são óbvias: O componente não está preso firmemente em uma mesa, como no processamento com máquinas CNC. Em vez disso, o robô o agarra e o guia pela cabeça de fresagem durante a usinagem. Somente uma máquina é necessária para manuseio e processamento; os custos de investimento diminuem, a flexibilidade aumenta e, além disso, essa solução robótica pode ser usada bem dentro de linhas de produção totalmente automatizadas.

Atuadores piezoelétricos e juntas de estado sólido

A cinemática de compensação, que foi desenvolvida incluindo os atuadores e mecânicos da Fraunhofer IPA em Stuttgart, é baseada em atuadores piezoelétricos da empresa Physik Instrumente (PI), com sede em Karlsruhe. Havia várias razões para essa escolha. Os atuadores piezoelétricos funcionam sem desgaste e atrito e sem derrapagem. Eles também podem ser acelerados com até 10 ge são adequados para as altas frequências necessárias para compensar imprecisões no caminho do robô.

PI3Como os atuadores piezo funcionam apenas com pequenos cursos, o IPA os combinou com juntas de estado sólido. Dessa maneira, caminhos de até 690 µm podem ser realizados no aplicativo descrito. A precisão de deslocamento da cinemática nos três eixos está na faixa dos nanômetros. As juntas de estado sólido para transmissão de potência e movimento também funcionam sem desgaste e requerem pouca manutenção. Eles também são mais leves, mais silenciosos, mais rígidos, mais dinâmicos e mais precisos que os mecanismos de balanceamento convencionais. Os atuadores piezo provaram mais uma vez que estão impulsionando o desenvolvimento técnico. A solução de robô controlado abre novas possibilidades para a usinagem de metais e plásticos.PI4

O efeito piezo

Já final do 19. Century e Jacques e Pierre Curie descobriram que a pressão mecânica nos cristais de quartzo cria cargas elétricas. Eles chamaram esse fenômeno de "efeito piezo" após a palavra grega "piezo" para "pressão" ou "prensagem". Mais tarde, eles descobriram que os campos elétricos podem deformar materiais piezoelétricos. Isso é conhecido como "efeito piezo inverso". Enquanto o efeito piezo direto pode ser usado para aplicações de sensores, o efeito piezo inverso é particularmente adequado para a implementação de atuadores. Os atuadores piezoelétricos atingem faixas de deslocamento de até cerca de um milímetro, com resoluções até a faixa dos nanômetros, com alta dinâmica com frequências de até vários quilohertz. Como o movimento é baseado em efeitos cristalinos, não há peças rotativas ou de atrito; Os atuadores piezoelétricos são, portanto, livres de manutenção e de desgaste e, como não é necessária lubrificação, eles também são adequados para o vácuo. Eles podem mover grandes cargas e são muito compactos.


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