SPREKER
Edwin Bos, Directeur R&D, Xpress Precision Engineering

TITEL
Ontwerp van een 3D parallelle translatietafel op basis van vacuüm voorgespannen luchtlagers

TIJD
14:30

ABSTRACT
Binnen Xpress Precision Engineering is een driedimensionale translatietafel ontwikkeld en gebouwd. Het ontwerp bestaat uit drie identieke lineaire sledes, uitgevoerd met een direct drive-actuator, een lineaire encoder en een vacuüm voorgespannen luchtlager. De drie sledes zijn orthogonaal opgesteld op een basisframe waarbij iedere slede dezelfde oriëntatie heeft ten opzichte van de zwaartekracht.
De drie sledes dragen de tafel, waarbij iedere slede afzonderlijk de translatie van de tafel in één richting bepaalt. Op deze manier bepalen de sledes op een statisch bepaalde manier de positie van de tafel. Hierbij is de kracht op de sledes ontkoppeld doordat op het uiteinde van iedere slede een vacuüm voorgespannen luchtlager is bevestigd dat de tafel draagt. Dit lager zorgt ervoor dat de tafel radiaal kan bewegen ten opzichte van de slede maar niet axiaal.
Deze constructie levert enkele belangrijke voordelen op:
1 - De drie sledes zijn parallel opgesteld waardoor de bewegende massa klein is en gelijk voor iedere as. Daarnaast is de stijfheid (en eigenfrequentie) hoog.
2 - De werklijnen van de encoders in de drie sledes snijden elkaar in één punt in het werkvolume. Hierdoor worden afwijkingen van de geleidingen over het volledige werkvolume geminimaliseerd (het Abbe-principe).
3 - De drie sledes zijn identiek. Hierdoor is de tafel eenvoudiger te produceren en te onderhouden.
Een belangrijke applicatie van deze 3D parallelle translatietafel is als coördinatenmeetmachine (CMM). Door het middelpunt van de tasterkogel in het snijpunt van de drie meetassen te positioneren, wordt over het gehele meetbereik voldaan aan het Abbe-principe.
De eerder genoemde voordelen komen naar voren in de specificaties van deze ultraprecieze CMM, de Trinano N100:
1 - De eerste eigenfrequentie (een rotatie om het Abbe-punt) ligt op 75 Hz, meer dan drie maal hoger dan andere ultraprecieze CMM’s en meer dan twaalf maal hoger dan conventionele CMM’s.
2 - De totale 3D-meetonzekerheid is 100 nm.
3 - De prijs van deze CMM ligt 50 procent of meer onder de prijs van concurrerende systemen.
De kleinste positiestap van de tafel wordt vooral bepaald door de kleinste positie stap van de drie lineaire sledes. Doordat actuator en meetsysteem op dezelfde slede zijn bevestigd kan, in de huidige opstelling waarbij de slede is voorzien van rollagers, een kleinste stap van minder dan 100 nm worden behaald. Vanzelfsprekend is dit verder te verbeteren door de rollagers te vervangen door luchtlagers, maar dit zou de prijs van deze machine verhogen.
De presentatie zal dieper ingaan op enkele ontwerpaspecten van deze meetmachine.

BIOGRAFIE
Edwin Bos studied Mechanical Engineering at the Eindhoven University of Technology. In 2002 he graduated with credits and started a PhD research on high-accuracy probing systems for Mems in the group of prof. Schellekens and prof. Dietzel. During his PhD research he co-founded Xpress and received multiple awards for his work. He is board member of the Dutch Society for Precision Engineering and chairman of the Young Precision Network. Currently, he is managing director of Xpress and responsible for Research & Development.