Cinematica Parallela Sistemi di Posizionamento di Precisione

Sei Assi di Movimento con Hexapod e SpaceFAB

  • Le piattaforme Hexapod vengono utilizzate per la movimentazione, il posizionamento di precisione, l'allineamento e il posizionamento di carichi in tutti i sei gradi di libertà, ad esempio, tre assi lineari e tre rotazionali. Gli Hexapod hanno una struttura a cinematica parallela, ad esempio, i sei azionamenti agiscono insieme su una unica piattaforma in movimento.
  • La lunghezza del singolo azionamento è variabile, consentendo al sistema di muoversi in tutti i sei gradi di libertà nello spazio. Questo speciale design dell'Hexapod ottimizza la rigidezza di tutto il sistema e consente una larga apertura libera centrale.
  • In base al loro design, gli hexapod possono posizionare carichi da a diversi kg fino ad alcune centinaia di kg o anche diverse tonnellate in qualsiasi orientamento spaziale, vale a dire, indipendentemente dall'orientamento di montaggio e con elevata precisione.

Principio di Funzionamento

Motori e Azionamenti

Gli Hexapod PI si basano su >> Tecnologia Piezoelettrica o >> Tecnologia Elettromeccanica dispositivi e sono molto più accurati rispetto agli Hexapod idraulici noti dai simulatori di volo o di guida. Vengono utilizzati dispositivi di precisione a vite o magnetici o motori lineari basati su tecnologia piezo. La maggior parte dei sistemi è autobloccante. Gli Hexapod Direct-drive assicurano velocità più elevate; per uso industriale sono particolarmente adatti i motori brushless (BLDC).

L'applicazione determina il tipo di tecnologia di azionamento: Hexapod con piezoelettrici >> Dispositivi Passo-Passo PiezoWalk® per applicazioni in ultra-alto vuoto e possono inoltre operare in presenza di campi magnetici molto forti.

Per precisioni particolarmente elevate e basse deflessioni lineari e angoli, >> Giunti a Flessione possono essere utilizzati. Lavorano in assenza di frizione, senza gioco, e senza necessità di lubrificanti.

Giunti

Gli Hexapod per il posizionamento di precisione hanno spesso giunti cardanici con tue assi disposti ortogonalmente. Questa è la combinazione ottimale di due gradi di libertà e della rigidezza della struttura. I giunti sferici offrono maggiori gradi di libertà in un design relativamente semplice. In ogni caso, la rigidezza complessiva e la precisione possono esserne penalizzate in caso di carichi esterni e di coppia. E' consigliabile un precarico a compensazione ma richiede dispositivi con elevate forze di output quali >> Dispositivi Piezo Motor NEXLINE®.

Spazio di Lavoro

L'insieme di tutte le combinazioni di traslazioni e rotazioni che un Hexapod può eseguire da una qualsiasi posizione data, è chiamato spazio di lavoro; è dato in riferimento all'origine delle coordinate del sistema utilizzate. Lo spazio di lavoro può essere limitato da fattori esterni quali ostacoli o le dimensioni e la posizione del carico.

PI offre >> Strumenti Software che simulano lo spazio di lavoro e che possono verificare eventuali collisioni con gli oggetti nello spazio.

Controllo di Movimento Avanzato

I singoli azionamenti di un Hexapod non puntano necessariamente nella direzione del movimento, questa è la ragione per cui è necessario un potente controllore che possa gestire in real-time le trasformazioni delle coordinate richieste.

PI utilizza controllori digitali avanzati insieme a software user-friendly. Tutti i comandi di movimento vengono specificati in coordinate Cartesiane, e tutte le trasformazioni ai singoli attuatori avvengono all'interno del controllore.

Una proprietà importante dell'Hexapod è il pivot-point liberamente programmabile. La possibilità di ruotare intorno a qualsiasi punto nello spazio apre a nuove possibilità di applicazione, e la piattaforma Hexapod può essere integrata in tutto il processo.

SpaceFAB

Gli SpaceFAB sono set-up alternativi a cinematica parallela, con sospensioni di lunghezza costante. I sei gradi di libertà vengono ottenuti muovendo una sospensione passiva in due o più assi: Nello SpaceFAB una disposizione XY degli assi lineari muove le singole sospensioni.

 HexapodSpaceFAB
Design6 sospensioni a lunghezza variabili o giunti di movimento agiscono su una piattaforma mobile3 XY agiscono in parallelo su una piattaforma mobile
GeometriaSuperficie compattaPeso ridotto
Corse lineari sul pianoLimitatoFlessibilmente selezionando gli stages XY
Corsa lineare verticaleLungoLimitato
Escursione di rotazionePossibilità di ampi tilt intorno agli assi X e YLimitato
RigidezzaElevata rigidezza verticaleElevata rigidezza in X e Y

Caratteristiche

In caso di sistemi impilati in serie, l'asse inferiore non solo muove la massa del carico ma anche di tutti gli altri dispositivi.

 Cinematica parallelaDesigni impilato in serie
DimensioniSet-up compattoSetup relativamente elevato, richiesta stabilizzazione alla base
Massa mossaPiattaforma più caricoCiascuno stage trasporta quelli posizionati sopra più il carico e deve essere progettato di conseguenza
Dinamica / rigidezzaData la piccola massa mossa, relativamente elevata, uguale per tutti gli assi di movimentoGli assi dinamici dovrebbero essere posti il più in alto possibile
AccuratezzaLo stesso per tutti gli assi in movimentoGli errori si sommano dal "basso" verso "l'alto", elevato errore parallelo dovuto all'altezza del set-up
Gestione del cavoNessun cavo in movimento, nessun effetto sull'accuratezzaRichiesto
ComandiI controllori PI possono essere utilizzati per salvare i comandi in coordinate Cartesiane; essi trasformano questi comandi in movimento di ciascun supportoCartesiano, individualmente per ciascun asse
Pivot pointPuò essere selezionato qualsiasi punto nello spazio tramite il software PIDefinito dalla selezione di geometrie di assi
Spazio di LavoroGeneralmente limitatoDefinito dalla selezione di geometrie di assi

Hexapod in Automazione: Controlli e Interfacce per una Semplice Integrazione

Traiettoria di Controllo di precisione con limitazione del jerk

Il controllore dell'hexapod rende possibile il movimento alla base di complesse traiettorie con velocità e accelerazione definite. Come questo, >> Hexapod nell'Ingegneria Meccanica può, per esempio, muovere un pezzo o un utensile controllato a scossa e con elevata precisione nel corso della lavorazione senza che il sistema meccanico inizi a vibrare.

Sistema di Coordinate Definito dall'Utente

Per adattare perfettamente la traiettoria alle richieste dell'applicazione, è possibile definire vari sistemi di coordinate che si riferiscono, per esempio, alla posizione dele pezzo o dell'utensile. Questo offre grandi vantaggi per applicazioni nell'automazione industriale, ma anche per l'allineamento di fibre.

Interfacce

Interfacce EtherCAT: Standardizzate >> Interfacce Fieldbus garantiscono una semplice connessione al PLC o ai controlli CNC principali in modo che l'hexapod possa lavorare in sincronia con altri componenti in una linea di automazione.

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Catalog

Parallel-Kinematic Precision Positioning Systems

Versione / Data
TEC73 2017-10
Lingua documento inglese
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