A cura di: Anja Schütz, redattrice maxon motor ag; in collaborazione con Frank Deiter
Al giorno d'oggi, le più svariate operazioni di micromontaggio rappresentano sfide sempre più difficili per la tecnica di motorizzazione. Mentre i microcomponenti e i sistemi diventano sempre più piccoli, la tecnologia dei sistemi di produzione di dimensioni maggiori viene spesso superata. Una società della Svizzera occidentale ha rivoluzionato il mercato con un'intera gamma di robot Delta. Potenti motori maxon garantiscono movimenti estremamente precisi e rapidi.
Asyril è una società svizzera specializzata nello sviluppo e nell'integrazione di sistemi meccatronici per ottenere una gestione automatica rapida e flessibile dei componenti di dimensioni ridotte, ad esempio componenti in miniatura per micro, nano e biotecnologia. La società è stata fondata nel 2007 dal Dott. Alain Codourey, specialista in microrobotica, e si basa sul know-how tecnologico del gruppo CSEM e CPA. Già prima della fondazione, la società si è posta una domanda fondamentale: è possibile costruire un microrobot di dimensioni 100 x 100 x 100 mm³, e se sì qual è la cinematica ideale? Già 10 anni fa i ricercatori del CSEM (Centro Svizzero per l'Elettronica e la Microtecnologia) hanno riscontrato un divario in crescita: i microcomponenti diventano sempre più piccoli, mentre le dimensioni dei sistemi di produzione rimangono costanti. Mentre le strutture meccaniche di un robot possono essere miniaturizzate facilmente, la miniaturizzazione degli azionamenti è limitata: "Nei sistemi tradizionali, i motori rimangono molto grandi rispetto ai componenti meccanici. Di conseguenza, la cinematica tradizionale dei robot a bracci articolati - ad esempio - non è adatta, perché per i punti di snodo continuano a essere necessari motori di grandi dimensioni," spiega il Dott.Alain Codourey.
Per trovare una soluzione a questa crescente differenza, il gruppo di ricerca guidato dallo specialista in microrobotica Codourey, presso il CSEM e presso il dipartimento d'ingegneria e tecnologia dell'informazione dell'Università di scienze applicate di Berna a Biel, ha iniziato a cercare sistemi più adatti per realizzazione di componenti microtecnici." Alla fine siamo giunti alla conclusione che le strutture a cinematica parallela sono le più promettenti per i nostri scopi" spiega Codourey.
Con questo obiettivo è stata perfezionata prima di tutto l'idea di un sistema con assi a cinematica parallela. Per ottenere un'inerzia più bassa possibile, tutti i componenti sono il più possibile piccoli e leggeri. Un grosso vantaggio della configurazione Delta individuata sta nel fatto che, nonostante siano responsabili del movimento degli elementi cinematici, i motori maxon stessi non si muovono, perché sono fissati all'intelaiatura di sostegno, e trasmettono il movimento direttamente alla struttura. Questo principio ingegneristico è stato implementato sull'intera gamma di robot Delta: i modelli "Desktop Delta", "Power Delta" e "Pocket Delta" sono stati tutti progettati secondo lo stesso principio.
Tecnologia di azionamento slimline per il microassemblaggio
Non solo le dimensioni dei componenti meccanici dovevano essere ridotte, ma anche quelle dei motori stessi. Invece di motori molto grandi con elevata potenza e quindi elevate emissioni di calore, Pocket Delta impiega micromotori maxon motor di dimensioni ridotte. Il meccanismo parallelo del robot viene azionato da tre motori EC‑i 40 montati su una piastra sopra al robot. Ciò significa che la massa da muovere è molto ridotta, e quindi il robot è estremamente dinamico. Il Pocket Delta necessita di solo 0,33 secondi per un intero ciclo di pick-and-place , completando così tre cicli al secondo. Grazie all'elevata rigidità della struttura cinematica, il robot ha una accuratezza inferiore a 3 micrometri. I motori brushless DC presentano un diametro di soli 40 mm e una potenza di 50 W. Per garantire che il robot Delta non solo sia veloce, ma anche preciso, la posizione angolare del motore deve essere misurata con estrema precisione. I micromotori sono quindi collegati direttamente a encoder rotativi ad alta risoluzione per il rilevamento della posizione. Inoltre ogni motore è dotato di freno di stazionamento progettato dalla Asyril stessa. L' albero del motore è tenuto da spinotti collegati a una molla. Durante il funzionamento del robot, gli spinotti vengono allontanati elettromagneticamente per rilasciare il freno. Il controller è completamente integrato completamente nel robot e la comunicazione avviene mediante un'interfaccia Ethernet. Grazie a queste sue caratteristiche, il minirobot è particolarmente adatto per le operazioni che richiedono la rapida movimentazione o l'assemblaggio di componenti piccolissimi. Si tratta di uno dei robot più rapidi e precisi della sua categoria. Un altro vantaggio della struttura utilizzata per il Pocket Delta è costituito dall'assenza di riduttori .
I robot Pocket Delta vengono utilizzati in diversi settori industriali. Tuttavia, la loro "specialità" è lo smistamento, la selezione e la lavorazione di microcomponenti nell'industria orologiera. Questa soluzione è adatta per l'assemblaggio di quasi tutti i componenti dei meccanismi degli orologi, ad esempio viti, rivetti, perni o ingranaggi. Pocket Delta viene utilizzato anche nel campo della tecnologia medica, nell'industria elettronica e in quella dei semiconduttori, dove i componenti da movimentare in genere sono grandi soltanto 0,5 - 15 millimetri.
