Anwendung im Mikro-Roboter

 

Neuartiger Mikroroboter

Der Trend zur Miniaturisierung im Bereich von Konsum- und Investitionsgütern führt zu einer zunehmenden Nachfrage nach Geräten und Systemen für die präzise Montage kleinster Komponenten. Bisher waren Maschinen für die Präzisionsmontage um ein Vielfaches größer, als das zu bearbeitende Werkstück oder der benötigte Arbeitsraum. Dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der TU Braunschweig, vertreten durch Arne Burisch, und der Micromotion GmbH ist es nun gelungen, einen kleinen hybriden Roboter mit einer ebenen Parallelkinematik (Parallel-SCARA) zu entwickeln. Dieser hochgenaue Roboter mit einer Grundfläche von etwa 150 x 150 mm2 positioniert kleine Werkstücke mit einer Masse von bis zu 50 g mit einer angestrebten Wiederholgenauigkeit von 1 µm (und besser).

 

Die "Desktop-Factory" wird somit Realität. Mit einem Arbeitsraum etwa in den Dimensionen einer Scheckkarte ist dieser Roboter für die präzise Montage von Kleinst-Bauteilen konzipiert. In den Antriebsachsen der Parallelarme sind spielfreie Micro Harmonic Drive® Getriebeboxen integriert mit einer Wiederholgenauigkeit im Sub-Mikrometer-Bereich. Die miniaturisierten Abmessungen des Mikroroboters ermöglichen die Gestaltung einer kompletten Montagelinie auf der Fläche eines Tisches. Und weil er so klein ist, wurde er auf den Namen "PARVUS" (lateinisch für "klein") getauft.

 

 

						TU Braunschweig Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik Langer Kamp 19 B 38106 Braunschweig www.iwf.ing.tu-bs.de
Mikroroboter		Arne Burisch from IWF mit dem Roboter		FEM-Analyse des Armsegments

 

 

 

 

Ferner bietet die Parallelstruktur eine deutlich bessere dynamische Performance, da nur der Getriebemotor für die vierte (rotierende) Handachse vom bewegten Arm getragen wird. Die Miniaturisierung passiver Gelenke einer Parallelstruktur lässt sich müheloser realisieren als bei aktiven Gelenken herkömmlicher serieller Strukturen. Daher fiel die Entscheidung bezüglich der Basisstruktur zugunsten einer parallelen SCARA-Anordnung aus. Mit einer Wiederholgenauigkeit von 10 Winkelsekunden bietet das Micro Harmonic Drive® als einziges Mikrogetriebe die erforderliche Genauigkeit für einen Mikroroboter dieser Art.

 

 

Kriterium		Wert		Einheit
Arbeitsraum (rechteckig)		60 x 40 x 20		mm³
Arbeitsraum (primär)		40 x 30 x 20		mm³
Grundfläche		< 150 x 150		mm²
Wiederholgenauigkeit		< 1		µm
Lineargeschwindigkeit (X,Y,Z Richtung)		> 100		mm/s
Winkelauflösung (Armantrieb)		0.0028		°
Drehgeschwindigkeit (Ψ Achse)		187		min-1
Winkelauflösung (Ψ Achse)		0.022		°
Last		50		g