SPREKERS
Rik van der Burg, competence manager machine control, Assembléon
Koen Meessen, promovendus, TUE
Jeroen Theeuwes, mechatronicaresearcher, TNO
TITEL
Ontwerp en besturing van een geïntegreerde Z-Θ-actuator
ABSTRACT
Inema is een Point-One-project waarin een geïntegreerde Z-Θ-actuator voor toepassing in een pak-en-plaatsmachine wordt ontwikkeld. Deelnemende partijen zijn TUE, vakgroep Electromechanics and Power electronics (EPE) en Control systems (CS), TNO Science and Industry, afdeling Precision Motion Systems, Assembléon, Prodrive en Tecnotion. Deze uitgebreide lezing bestaat uit drie delen: het elektromechanisch ontwerp (Koen Meessen, TUE), het mechanisch ontwerp, sensorontwerp en productietechnologie (Jeroen Theeuwes, TNO) en het (gedistribueerd) besturingsconcept voor de Inema-actuator (Rik van der Burg, Assembléon)
Conventionele plaatsingskoppen bestaan uit een tweetal (mechanisch gestapelde) servo assen (Z en Θ). Dit leidt in de uitvoering vaak tot grotere (volume) en zwaardere (meer massa) designs. Krachtige robots zijn nodig om de grote plaatsingskop nauwkeurig te bewegen, met als nadeel dat de machineperformance beperkt is door de toegenomen dissipatie in de robotmotoren en het energieverbruik van de machine toeneemt. Integratie van beide vrijheidsgraden in een 2 DOF-actuator moet leiden tot compacter en lichter design. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld meerdere koppen per robot worden geconfigureerd en/of lichtere robots worden ontwikkeld. Toepassing van nieuwe plaatsingskoptechnologie in bestaande machines vereist een configuratieflexibiliteit van de machinebesturing. Moderne besturingstechnologie maakt het mogelijk modulaire (gedistribueerde) besturingsconcepten toe te passen.
Het Inema-project richt zich op de voorontwikkeling van een nieuwe pick-and-place-plaatsingskop met gecombineerde graden van vrijheid (Z en Θ) in een enkele actuator; en op de aansturing van deze module in een modulair gedistribueerde besturingsconcept. De actuator wordt gekenmerkt door twee graden van vrijheid (Z en Θ), korte bewegingstijden, hoge positienauwkeurigheden en nauwkeurig programmeerbare (lage) plaatsingskrachten. Naast nieuwe innovatieve elektromechanische designs is maakbaarheid van de plaatsingskop met de actuator bepalend in de ontwerpkeuzes. Denk hierbij aan een gecombineerde positiesensor voor Z en Θ; met een groot meetgebied en de lagering in combinatie met een compact design.
Een gedistribueerd besturingsconcept is uitgewerkt. De vele servoassen in een machine vragen om een snelle realtime veldbus. Vanwege de performance is voor een Ethercat-bus gekozen, in combinatie met een soft motion-platform die op een van de cores van een multicore pc draait. Het belangrijkste voordeel van het modulaire concept is dat de modulariteit in besturingshardware overeenkomt met de modulariteit in machinemodules. Nieuwe procesmodules met specifieke (besturings)eigenschappen kunnen hiermee relatief eenvoudig aan de nieuw machine worden toegevoegd. Samen met Prodrive is een vierassige Ethercat-besturingsmodule ontwikkeld voor de aansturing van de plaatsingskop. Specifieke interfaces voor onder meer visionsensoren zijn geïntegreerd in dit design.