Precisiebeurs 2005: hoofdlezing, impressies, Ir.A. Davidson-prijs ...

VA K B L A D OV E R P R E C I S I E T E C H N O L O G I E J A A R G A N G 4 6 - N U M M E R 1

Precisiebeurs 2005: hoofdlezing, impressies, Ir.A. Davidson-prijs

Ontwerp van een tweeassig bewegingsplatform

PrecisiePortaal: Knieprotheses • IOP: Precisieverspanen van kunststoffen

MIKRONIEK IS EEN UITGAVE VAN DE NVPT

00_omslag_xx_nr1_06 02-02-2006 11:12 Pagina I

Als het om exact meten gaat dan is Mitutoyo toonaangevend. Bijvoor-beeld met de NANOCORD. Een 3D meetmachine met een onvoorstelbare

resolutie van 1 nanometer, die bovendien kan worden uitgerust met de Long Range Nanoprobe met een nog extremere resolutie van 0,1 nanometer!

Maar de kracht van Mitutoyo, als absolute marktleider, ligt vooral ook in de ongekende breedte van het assortiment. In iedere nauwkeurigheidsklasse en

binnen elk budget heeft Mitutoyo een product dat optimaal aansluit bij de wensen van de gebruiker. Samen met u zoeken wij altijd de beste en meest economische

Daarom vinden wij het nieuwe Mcube ook zo’n fantastische

aanwinst. Dankzij dit “M3 SolutionsEurope” kunnen wij u nu ook hel-pen met bijzondere expertise die normaal gesproken in ons eigen land niet zomaar beschikbaar is. Bovendien kan Mcube u niet al-leen gedegen adviseren, maar men is bijvoorbeeld ook in staat om de integratie van meetsyste-men in uw productielijn in zijn geheel voor u te realiseren.

Bniet alleen van de wereldwijde know-how van Mitutoyo maar te-vens van de enorme ervaring van de dochteronderneming KOMEG. Daardoor kunt u rekenen op een ongeëvenaard compleet advies.

Dus wanneer u u iets moet meten en u weet niet precies

hoe: u kunt altijd bij Mitutoyo te-recht voor een deskundig advies. Ongeacht of uw meetprobleem heel klein of juist enorm groot is, wij helpen u altijd aan een oplos-sing die exact op maat is!

Mitutoyo Nederland bvTelefoon: 0318-534911E-mail: [email protected]: www.mitutoyo.nl

EXACT!

00_omslag_xx_nr1_06 02-02-2006 11:12 Pagina II

4

5

10

16

18

23

28

32

37

42

EditorialJaap Bazuin, directeur van HEIDENHAIN Nederland, over hetindustriële belang van precisietechnologie.

Machinestructuren voor precisiesystemenHerman Soemers’ hoofdlezing tijdens de Precisiebeurs 2005 gingover het belang van een goed ontworpen frame voor een precisie-machine.

Precisiebeurs 2005: Groter, ruimer, ook preciezer?Impressies van de beursvloer.Veel bezoekers en veel exposanten,maar niet alles was precisietechnologie.

Eerste Ir.A. Davidson-prijs uitgereiktMechatronisch ontwerper HenkJan van der Pol ontving NVPT-prijsvoor jonge, excellente precisietechnoloog.

Ontwerp van een tweeassig bewegings-platformMet noviteiten zoals een slimme spelingscompensatie eneen energie-efficiënte onbalanscompensatie.

PrecisiePortaal: KnieprothesesStangenmechanismen belicht aan de hand vanMikroniek-artikel uit 1996, te vinden op het PrecisiePortaal.

De geneeskunde van morgenVerslag van een symposium over de samenwerking tussen medici enprecisietechnologen.

IOP: Precisieverspanen van kunststoffenOntwerp van fast-tool servo-actuator met hoge versnelling.

PersberichtenMet onder meer:Computertomografie met submicronresolutieBundeling van piëzokrachtenWBSO: nieuwe kansen in 2006NVPT pleit voor Mechatronica-opleiding Fontys.

Kennis van Elkanders KunnenTRUMPF-Laser voor micro en macro in laserbewerken van metalen.

1 In dit nummerIn dit nummerMMiikk

rroo

nniiee

kk

--

2200

0066

N r . 1 2 0 0 63

Colofon

DoelstellingVakblad voor precisietechnologie en fijnme-chanische techniek en orgaan van de NVPT.Mikroniek geeft actuele informatie over tech-nische ontwikkelingen op het gebied vanmechanica, optica en elektronica.Het blad wordt gelezen door functionarissendie verantwoordelijk zijn voor ontwikkelingen fabricage van geavanceerde fijnmechani-sche apparatuur voor professioneel gebruik,maar ook van consumentenproducten.

UitgeverNederlandse Vereniging voor Precisie Technologie (NVPT)Postbus 1902700 AD ZoetermeerTelefoon 079 – 353 11 51Telefax 079 – 353 13 65E-mail [email protected]

AbonnementskostenNederland € 55,00 (ex BTW) per jaar Buitenland € 70,00 (ex BTW) per jaar

Redactie Hans van EerdenE-mail [email protected]

Advertentie-acquisitieNVPTJanette van de ScheurE-mail [email protected]

Vormgeving en realisatieTwin Design bvPostbus 3174100 AH CulemborgTelefoon 0345 – 470 500Telefax 0345 – 470 570E-mail [email protected]

Mikroniek verschijnt zes maal per jaar.© Niets van deze uitgave mag overgenomenof vermenigvuldigd worden zonder nadruk-kelijke toestemming van de redactie.

ISSN 0026-3699

De coverfoto (Laserboren van een schuinsmeergat in een drijfstang) is beschikbaargesteld door TRUMPF-Laser.

03_inhoud_nr1_06 02-02-2006 11:15 Pagina 3

N r . 1 2 0 0 6 4

edit

ori

alIn de wereld van de precisietechnologie kom je zeer uiteenlopendebedrijfstakken tegen. Het ligt voor de hand om sectoren als semiconduc-tor en microscopie hier direct mee te associëren. Toch zijn er vele anderesectoren die we dagelijks tegenkomen waar precisietechnologie ook eenbelangrijke rol in speelt: van gereedschapmachines tot aan positiebepa-lingssystemen, van meetmachines tot aan theatertechnologie en uiteraardniet te vergeten de medische sector, die voor de komende jaren dooriedereen als sterkst groeiende sector wordt ingeschat. Het is de precisiedie in al deze sectoren de basis is om tot een product te komen waarmeewe ons kunnen onderscheiden van anderen in de markt.

Natuurlijk zijn er de bedreigingen van landen waar tegen lagere kostengeproduceerd kan worden. Veel van de bedrijfsactiviteiten in Nederlandhebben we hieraan al verloren en dit proces gaat voort. Het enige ant-woord is pareren met onderscheidend vermogen, bijvoorbeeld met preci-sietechnologie als basis.

Persoonlijk wil ik graag kwijt dat het uitermate enerverend is om alsleverancier mee te doen in deze precisiewereld, waar de ‘aanval’ ook weerals beste verdediging genoemd kan worden. De praktijk is het bewijs datinnoverende bedrijven volop in de groei zitten en toeleveranciers uitdagenom tot steeds betere prestaties te komen.

In onze tak van sport zoeken we al jaren de aanval door een visie te heb-ben op wat over een aantal jaren nodig is op het gebied van meten enbesturen. Nauwkeuriger, kleiner, sneller, het zijn trends die zich verderblijven doorzetten, ook in onze producten. Hiervoor zijn onder meeronderzoeks- en productiefaciliteiten nodig waar trillingsvrij gewerkt kanworden, in een cleanroom-omgeving die tot op honderdsten van eengraad in temperatuur stabiel kan zijn. Ook hier zie je dat ontwerp enbouw van deze faciliteiten gestimuleerd wordt door …… jawel, de preci-sietechnologie! Het is duidelijk dat micro- en nanotechnologie de bloeivan verschillende bedrijfstakken stimuleert.

Weliswaar is dit nieuwe jaar op het moment van schrijven al weer enkeleweken oud, toch maak ik graag van deze mogelijkheid gebruik om u inalle opzichten een precies en succesvol 2006 toe te wensen, waarin we alonze uitdagingen tot een goed einde mogen brengen!

Jaap BazuinDirecteur HEIDENHAIN Nederland

Aanval is de besteverdediging

04_editorial_nr1_06 06-02-2006 09:53 Pagina 4

N r . 1 2 0 0 65

HOOFDLEZING PRECISIEBEURS 2005

Machinestructuren voorprecisiesystemen

Bij het ontwerp van een precisiemachine is het frame vaak nog een ondergeschoven kindje.

Ten onrechte, want meer nog dan bij gewone machines is een ‘goed’ frame van wezenlijk

belang voor de nauwkeurigheid van een precisiemachine. Een van de grootste ontwerpop-

gaves is de combinatie van functies: het doorleiden van de statische en dynamische krach-

ten en het tegelijkertijd handhaven van een zeer hoge geometrische nauwkeurigheid. Op

grond van enkele basisconcepten zijn verschillende maatregelen mogelijk om tot een preci-

sieframe te komen. Zo kan het functioneren van een machineframe worden verbeterd door

het scheiden van de twee functies krachtdoorleiding en positiereferentie.Trillingsisolatie

kan de interne vervorming van de machine als gevolg van uitwendige dynamische belasting

minimaliseren. Ontwerpvoorbeelden laten zien dat de beheersing van deze basisconcepten

heeft geleid tot staaltjes van hightech machinebouw in Nederland.

• Herman Soemers •

NNemen we een nauwkeurige bewerkingsmachine als voor-

beeld, dan is de relatieve positie van het gereedschap en het

werkstuk van het grootste belang. De eerste functie van de

machinestructuur is dan het dienen als referentie voor de

posities van het werkstuk, respectievelijk het gereedschap.

De structuur mag de positiemeting niet beïnvloeden, en

dient dus in hoge mate vormvast te zijn. De tweede functie

van de machinestructuur is het doorleiden van de krachten,

de statische (het gewicht) en de dynamische: proceskrach-

ten, versnellingskrachten ten gevolge van bewegingen,

krachten uit de omgeving overgedragen door de fundatie en

krachten als gevolg van akoestische drukvariaties (van

belang voor machines met nanometerprecisie). Tot slot dient

een machinestructuur nog ruimte te bieden voor aanvullen-

de functies, zoals de elektrische voeding, een drukvat en der-

gelijke. De beide hoofdfuncties van de structuur, kracht-

doorleiding en positiereferentie, staan op gespannen voet

met elkaar. Het doorleiden van krachten gaat namelijk,

onvermijdelijk, gepaard met elastische vervormingen en die

tasten op hun beurt de nauwkeurigheid van de referentie aan.

OptiesEen eerste, voor de hand liggende optie om de strijdigheid

van de functies op te lossen is het zo hoog mogelijk opvoe-

ren van de stijfheid van de structuur. Dit kan in uiteenlopen-

de uitvoeringsvormen. Een tweede optie is een directe

meting tussen het gereedschap en het werkstuk, waarbij het

frame slechts dient als object waarop de servo gemonteerd is

die de corrigerende beweging kan maken. Een derde moge-

lijkheid is het frame voor de krachtdoorleiding te scheiden

van het zogeheten metrologieframe. Een vierde optie is het

meten van de belastingen in het frame, waarna een actieve

vervorming van het frame wordt geactueerd om de vervor-

mingen ten gevolge van de belasting tegen te werken (via

05_09_hoofdlezing_nr1_06 03-02-2006 12:06 Pagina 5

bijvoorbeeld actieve demping). Deze optie is geschikt voor

relatief hoge frequenties en daarom mogelijk een antwoord

op akoestische belastingen. De vijfde mogelijkheid betreft

(actieve) trillingsisolatie als middel om omgevingstrillingen

buiten de machinestructuur te houden.

Scheiding van functiesAan meerdere opties ligt het concept van scheiding van

functies ten grondslag. Neem het voorbeeld van het tafel-

blad; zie Afbeelding 1. Dat moet de (soms onbedoelde)

krachten doorleiden die op de tafelpoten worden uitgeoe-

fend, en tegelijk dienen als vlakke ondergrond. Als iemand

tegen de poten stoot of de vloer zet uit ten opzichte van het

tafelblad, dan zal het blad echter vervormen, bijvoorbeeld

bol gaan staan. Een oplossing voor dit probleem vormt een

apart blad dat op een statisch bepaalde manier bovenop de

tafel wordt bevestigd, bijvoorbeeld met drie bladveren zoals

aangegeven in Afbeelding 1. Dan wordt de vervorming niet

doorgegeven aan dit ‘boventafelblad’, dat daardoor puur als

positiereferentie (vlakke ondergrond) kan dienen.

Afbeelding 1.Ten gevolge van krachtdoorleiding (links) kan eentafelblad vervormen, waardoor het ongeschikt is als positierefe-rentie (vlakke ondergrond). Rechts zijn de functies gescheiden enkan het bovenste tafelblad wel als vlakke ondergrond dienen.

Een ander voorbeeld van scheiding van de functies kracht-

doorleiding en positiereferentie is de May excenterpers; zie

Afbeelding 2. Bij een conventionele pers beïnvloedt het aan-

brengen van de perskracht de positionering c.q. oriëntatie

van de twee persvlakken (Afbeelding 2, links: de hoek ϕverandert ten gevolge van de perskracht). In ambachtelijke

taal: “door het kracht zetten raakt de pers ontzet”. In de con-

structie van de May excenterpers zorgt het excentermecha-

nisme ervoor dat de perskracht geen invloed heeft op de

positionering: de pers raakt niet meer ontzet.

Afbeelding 2. Een conventionele pers (links) zonder en een Mayexcenterpers (rechts) met scheiding van de functies krachtover-dracht en positionering.

StijfheidHet vergroten van de stijfheid heeft tot doel de vervorming

als gevolg van krachtdoorleiding zo klein mogelijk te

maken. Vergroting van stijfheid werkt bij gering materiaal-

gebruik in bijna alle gevallen positief. Het gebruik van

gesloten kokers en doosconstructies draagt hieraan in

belangrijke mate bij. Bij een bewerkingsmachine gaat het

om de relatieve positie van gereedschap en werkstuk, dus

om de nauwkeurigheid daartussen. Die wordt beïnvloed

door de krachten die ze op elkaar uitoefenen. De stijfheid

moet dan ook in het machinebed tussen gereedschap en

werkstuk worden aangebracht en niet in de verankering van

de machine op de ondergrond; zie Afbeelding 3. Deze ver-

ankering is voor de nauwkeurigheid van de machine niet

direct relevant en kan dan ook ‘licht’ worden uitgevoerd

(vergelijk de tafelbladondersteuning van Afbeelding 1). Het

materiaal dat eerst gebruikt werd voor de poten is als het

ware toegevoegd aan de bedconstructie ter verhoging van de

interne stijfheid. De keukenstoelen geven op provocerende

wijze aan waar het hier eigenlijk om gaat (Afbeelding 3c).

Afbeelding 3. De relevante krachten bij een bewerkingsmachinezijn die tussen gereedschap en werkstuk en niet die tussen machi-ne en ondergrond. De stijfheid moet daarom niet worden aange-bracht in de verankering op de ondergrond, zoals bij (a) en (b)(die kan ‘licht’ worden uitgevoerd), maar juist in het machinebedtussen gereedschap en werkstuk, zoals bij (c).

N r . 1 2 0 0 6 6


(a) (b)

(c)


TrillingsisolatieBovenstaande concepten voor functiescheiding hebben

betrekking op statische krachten. Dynamische krachten heb-

ben evenzeer invloed op de nauwkeurigheid van machine-

structuren. Daar ligt het accent in eerste instantie veelal op

het afschermen van de invloed van trillingen van de omge-

ving, met name de ondergrond. Meetopstellingen worden

daarom vaak op een granieten tafel opgebouwd, die vervol-

gens met veerpotten dynamisch van de ondergrond wordt

gescheiden. Op deze manier worden trillingen van buiten

inderdaad gefilterd, en daarmee worden de amplitudes van

de (hoogfrequente) interne trillingsmodes onderdrukt; zie

Afbeelding 4. Resultaat van een dynamische verstoring is

dat er zich een fout c.q. onnauwkeurigheid voordoet als

gevolg van de interne vervorming van het meetinstrument.

In veel gevallen verdient het daarom aanbeveling een slappe

ondersteuning te combineren met voldoende demping in de

structuur zelf.

Afbeelding 4. Isolatie van trillingen van de omgeving, geïllustreerdvoor een optisch meetinstrument.(a) De relevante grootheid is de fout in de relatieve positie vanmeetoptiek ten opzichte van de tafel.(b) Omgevingstrillingen worden weggefilterd (links), en daarmeewordt de interne trillingsmode verminderd aangestoten (rechts).

Alternatieve frameconcepten

Afbeelding 5.Alternatieve frameconcepten.(a) Het traditionele frame, dat zowel de krachtdoorleiding (F) alsde positiereferentie (x) verzorgt.(b) Een scheiding tussen positie- en krachtenframe.(c) In plaats van een krachtenframe wordt een balansmassa toege-past, die door zijn traagheid versnellingskrachten opvangt.(d) Naast de balansmassa om trillingen te onderdrukken, wordteen positie (metro)frame toegepast dat wordt ondersteund doortrillingsisolatoren.

VoorbeeldenUit de praktijk van Philips Applied Technologies komt een

aantal voorbeelden van toepassing van bovenstaande con-

cepten.

AQ component mounterOm de AQ component mounter van Assembléon, plaatsings-

machine voor componenten op printed circuitboards

(PCB’s), zijn gewenste snelheid te geven, waren aandrijf-

krachten groter dan 1000 N nodig. Om de inwendige vervor-

mingen zo laag mogelijk te houden, is in dit geval voor een

traditioneel frameconcept gekozen, waarbij wel een zeer

hoge stijfheid-massaverhouding is gerealiseerd door de

combinatie van kokers en uit dunne staalplaat opgebouwde

structuren (zie Afbeelding 6). De lineare motorassen zijn op

het frame gemonteerd op een wijze die lineaire uitzetting

N r . 1 2 0 0 67

(a)

(b)

(a)

(c)

(b)

(d)


van de assen toelaat met behoud van hoge stijfheid in aan-

drijfrichting. Deze constructie voorkomt ‘kromtrekken’ bij

opwarming als gevolg van de motordissipatie.

Afbeelding 6. De AQ component mounter van Assembléon.(a) Het frameconcept.(b) Dunwandige kokers zorgen voor hoge stijfheid. Speciale platenmaken (thermische) uitzetting van de lineaire assen mogelijk.

ISARADe 3-D coördinatenmeetmachine ISARA van IBS Precision

Engineering onderscheidt zich onder meer door zijn hoge

nauwkeurigheid. Doordat de machine bedoeld is voor het

meten aan relatief kleine onderdelen, was het mogelijk om

zeer consequent het Abbe-meetprincipe door te voeren. Drie

loodrechte interferometers zijn ‘exact’ gericht op de tip van

de (stilstaande) meettaster, terwijl het te meten object op een

tafel met drie onderling loodrechte spiegelvlakken bewogen

wordt door een manipulator (Lorentz-actuatoren).

Naast het Abbe-principe en de taster heeft vooral de stabili-

teit van de meetreferentie, gedurende de tijdsduur van een

meting, veel aandacht gekregen. Dit moest echter wel

bereikt worden tegen beperkte kosten. Het uit twee platen

Invar® bestaande metrologieframe is via een omhulling (ver-

gelijk een thermoskan) geïsoleerd van met name thermische

verstoringen uit de omgeving. Een machine-omhulling ver-

sterkt die functie nogmaals. De interne (statische bepaalde)

ophanging van het metroframe is aan een zeer zware (ook

van omhulling voorziene) aluminiumkolom voor goede tem-

peratuurvereffening en hoge warmtecapaciteit. Dit geheel is

samen met de bewegingsstage gemonteerd op een op tril-

lingsisolatoren rustende granieten plaat.

Afbeelding 7. De ISARA UP coördinatenmeetmachine (ontwerp:Theo Ruijl).(a) 30 nm volumetrische meetonzekerheid.(b) Principe: laserinterferometers zijn verbonden aan een vast(metrologie)frame; de zerodur spiegeltafel kan bewegen. Metingenvolgens het Abbe-principe vinden plaats in de X-,Y- en Z-richting,met een bereik van 100 x 100 x 40 mm3.

N r . 1 2 0 0 6 8


(a)

(a)

(b)

(b)


WaferscannersBij waferscanners van ASML is functiescheiding via frame-

scheiding zéér ver doorgevoerd. Zo heeft een machine (zie

Afbeelding 8) drie ‘verdiepingen’. In de bovenste wordt het

reticle (masker) bewogen, in de middelste verdieping be-

vindt zich de lenskolom als centraal deel in het metroframe.

Het op zeer geavanceerde trillingsisolatoren geplaatste me-

troframe dient als meetreferentie voor de wafer- en reticle-

beweging. In de onderste ‘verdieping’ zijn de waferstages

ondergebracht, waarbij één waferstage dient voor metingen

aan ligging en vlakheid van de wafer terwijl de andere stage

de wafer onder de lens door beweegt voor het feitelijke

belichtingsproces.

Om productiesnelheden tot honderd wafers en meer per uur

mogelijk te maken, zijn zeer grote versnellingen en daarmee

ook (helaas) grote krachten nodig. Onderlinge beïnvloeding

van de stages en doorleiden van krachten naar het frame

worden sterk gereduceerd door elke stage te voorzien

van een balansmassa (de balansmassa van de waferstage

beweegt in x, y en Rz). Verder is er bij elke stage nog een

scheiding tussen ‘lange slag’ en ‘korte slag’, waarbij de eer-

ste vooral dient om de tweede trap, de korte slag, een zeer

klein werkbereik te geven: een noodzakelijke voorwaarde

voor een uiterst nauwkeurige manipulator. De scheiding tus-

sen korte en lange slag is via een 6-D Lorentz-motor. Omdat

de korte-slagmanipulator een positieregeling heeft met het

metrologieframe als referentie, de lange-slagmanipulator

alleen maar zorgt dat de korte slag in het midden van zijn

werkveld blijft, en de Lorentz-motoren niet reageren op klei-

ne positievariaties tussen korte en lange slag, kan deze con-

figuratie als een uiterst effectief trillingsfilter worden

beschouwd.

AuteursnootHerman Soemers is senior designer mechatronische syste-

men bij Philips Applied Technologies en hoogleraar mecha-

tronisch ontwerpen aan de Universiteit Twente. Dit artikel is

gebaseerd op zijn hoofdlezing tijdens de Precisiebeurs 2005.

N r . 1 2 0 0 69

[email protected]

Informatie

Afbeelding 8. Een voorbeeld van een frameconcept voor een waferscanner van ASML.


BBoTech in Helmond is vermaard om zijn hoogwaardigebewerkingen van graniet. Maar dat BoTech ook de kunst vanhet bewerken van metaal verstaat, bewijst de gezamenlijkestand van BoTech en Anorad Europe, dat tegenwoordig totRockwell Automation behoort. De stand toont een framevoor een digitale inkjetprinter voor een werkgebied van 1,6bij 3,2 m. De bovenste brugas met luchtgelagerde slede fun-geert als printas. De twee onderliggende sleden met mecha-nische geleiding vormen samen de zogeheten stepperas.Essentieel in dit systeem is dat de geprinte lijnen zo goedmogelijk parallel zijn bij minimale snelheidsvariatie. Ditwordt bereikt met lineaire motoren van Anorad met precisie-geleidingen met een nauwkeurigheid van 30 μm. Het zeerstabiele stalen machineframe met luchtgelagerde aluminiumbrugas is illustratief voor deze beurs; zie Afbeelding 1.

Afbeelding 1. Machineframe van BoTech met lineaire motoren engeleidingen van Anorad Europe voor een digitale inkjetprinter.

N r . 1 2 0 0 6 10

PRECISIEBEURS 2005

Groter, ruimer,De eerste Precisiebeurs, in 2001, telde 67 exposanten.Vier jaar later zijn dat er 100

meer; een bewijs dat de beurs in een behoefte voorziet. Eind vorig jaar in Veldhoven

was het dan ook druk, heel druk. En er was heel wat te zien, ook op het gebied van

machinestructuren, deze keer het thema. Niet al het getoonde had ook echt te

maken met precisietechnologie.Want van sommige van de vele fijnmechanische

bedrijven op de beurs kun je je afvragen of die het woord ‘precisie’ terecht in hun

vaandel voeren. Maar laten we blij zijn dat we in eigen land nog steeds beschikken

over een vakbekwame maakindustrie. Onder meer laserleveranciers en -gebruikers

waren ruim vertegenwoordigd. Ook hier past echter een kanttekening: de toepassing

van een laser betekent niet automatisch dat er precisietechnologie wordt bedreven.

• Frans Zuurveen •

10_15_precisie_nr1_06 03-02-2006 12:06 Pagina 10

Als er behoefte is aan een nauwkeurige XY-positioneertafel,hoef je niet zelf aan het construeren te slaan, want op deze

Precisiebeurs zijn heel veel kant-en-klare oplossingen tevinden, inclusief besturing en meetsysteem. Een voorbeelddaarvan is de serie DynX-positioneertafels van hetZwitserse ETEL, onderdeel van het Heidenhain-concern.Uiteraard zijn de sleden voorzien van Heidenhain-meetsys-temen; de maximale snelheid bedraagt 4 m/s, de maximaleversnelling is 5 g, en de resolutie en de positiereproduceer-baarheid liggen in het submicron-, respectievelijk micron-gebied; zie Afbeelding 2.

Afbeelding 2. XY-tafel van de DynX-serie van ETEL met lineairemotoren en Heidenhain-meetsysteem.

Machinestructuur in klein formaatFrencken Mechatronics in Eindhoven, onderdeel van deFrencken Group, heeft zich onder meer toegelegd op preci-siemontages; zie Afbeelding 3. Een fraai voorbeeld daarvanis de preparaattafel die Frencken maakt voor FEI Company,waar het vroegere Philips Electron Optics een onderdeel vanis. FEI maakt scanning-elektronenmicroscopen, die veel inde IC-industrie worden toegepast. De geëxposeerde vijf-assige preparaattafel werkt in hoogvacuüm, wat betekent dater alleen materialen mogen worden gebruikt die niet ontgas-sen: metaal en keramiek, beslist geen kunststoffen. Die laat-ste komen ook niet in aanmerking vanwege hun geringe ther-mische stabiliteit. De materialen moeten ook antimagnetischzijn, zodat de preparaattafel veel onderdelen van aluminiumbevat. De grootste preparaattafel moet Si-plakken (wafers)van 300 mm heel reproduceerbaar kunnen verplaatsen.Dankzij meetlinialen van Heidenhain is de positioneernauw-keurigheid beter dan 1 μm.

Afbeelding 3. Montage van een SEM-preparaattafel voor FEICompany in een stofarme ruimte van Frencken Mechatronics.

De door FEI ontworpen preparaattafel is een voorbeeld vanintensieve samenwerking van diverse bedrijven. Voor dekantelbeweging maakt Ceratec Technical Ceramics inGeldermalsen jukvormige onderdelen van aluminiumoxide.Ceratec is gespecialiseerd in precisiebewerkingen van kera-miek: Al2O3, ZrO2, SiC en Si3N4. Interessant is ook datCeratec samen met Schneeberger werkt aan keramischekogelrechtgeleidingen volgens het aloude Schneeberger-principe. Diverse materiaalcombinaties zijn in onderzoekmet Si3N4-kogels als uitgangspunt. Een andere leverancier van keramische producten isXYCarb Ceramics – behorend bij de SchunkSemiconductor-groep – in Helmond, met als nieuwe mate-rialen T-SiC en C-SiC. Het laatste is een sandwich-achtigcomposietmateriaal volgens een fabricageproces waarinkoolstof reageert met gesmolten silicium. De overtolligekool wordt weggeëtst. T-SiC is buitengewoon homogeen enontstaat door CVD (Chemical Vapour Deposition) van sili-cium op een substraat van koolstof, dat eveneens wordt ver-wijderd.

N r . 1 2 0 0 611

ook preciezer?


LasersHet precisie-aspect van een laser is natuurlijk dat de even-wijdige en coherente lichtbundel nauwkeurig in één puntgefocusseerd kan worden. Als je dan beschikt over veel ver-mogen, kun je ermee graveren, boren, snijden en branden.Dat wordt door diverse firma’s gedemonstreerd: Gravograph(graveren zonder braam), Applied Laser Technology (leve-ring van diverse lasertypen), BFI Optolas (lassen), Lasertec(graveren, snijden), Reith (lassen, snijden, boren, graveren),Trumpf (snijden en boren) en andere.Trumpf is een voorbeeld van een bedrijf dat vanuit een alou-de technologie is overgestapt op moderne hightech. Trumpf,gestart in 1923, is bekend geworden door zijn plaatbewer-kingsmachines en was pionier van het zogeheten nibbelen.Het bedrijf ontwierp in 1968 voor het eerst numeriekgestuurde coördinatenstansmachines. Tegenwoordig ver-koopt Trumpf-Laser Nederland de laserbewerkingsmachinesvan Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH, waarmee metmicronnauwkeurigheid kan worden geboord en gesneden.Bijvoorbeeld de smeeropeningen in drijfstangen (zieAfbeelding 4) of inspuitopeningen voor brandstofinjectie inauto’s. Die laatste kunnen een diameter hebben van 100 μmbij een tolerantie van ± 1 μm.

Afbeelding 4. Laserboren van een schuin smeergat in een drijfstangmet een Trumpf laserboor- en -snijmachine HL 101 P.

Lineaire motorenNog niet zo lang geleden waren lineaire elektromotoren –vlak ‘uitgeslagen’ roterende synchroon- of inductiemotoren– een soort laboratoriumproduct. Vandaag zijn lineairemotoren als standaardproduct te kust en te keur op de

Precisiebeurs te zien en te koop, vaak compleet met gelei-ding en meetsysteem. Ze bieden het voordeel van een comp-acte bouwwijze zonder omslachtige omzetting van een rote-rende in een lineaire beweging met schroefspil en kogel-moer. Behalve in de al genoemde stands van Anorad Europeen ETEL, zijn deze producten te zien bij IKO NipponThompson, FAG (vertegenwoordigd door SchaefflerNederland en behorend tot de INA-groep), PM-Bearings,Tecnotion in Almelo, HiWin Taiwan vertegenwoordigd doorHIWIN GmbH in Offenburg, en misschien nog wel bij meer.Vermeldenswaard is dat de conventionele constructie niet isuitgestorven. Feinmess Dresden toont een uiterst nauwkeuri-ge slede met aandrijving door een gelijkstroommotor metspindel, kogelmoer en hoek-encoder. De reproduceerbaar-heid bedraagt 0,5 μm.

MeetarmenIedereen kent CMM’s, coördinatenmeetmachines voor hetoplossen van universele meetproblemen. Daarvan zijn diver-se voorbeelden te zien, onder meer bij LIMAS uit Haelen enWenzel-WKP in Heerlen, en natuurlijk bij Mitutoyo enZeiss. CMM’s meten keurig in X-, Y- en Z-richting, in drieonderling loodrechte coördinaten. Vrij nieuw zijn de zoge-heten meetarmen, die allesbehalve orthogonaal meten.Dankzij een krachtige computer worden de uitlezingen vaneen aantal hoek-encoders vertaald naar drie loodrechte mee-trichtingen. De meetarmen bestaan uit stangen die metscharnieren zijn gekoppeld. De hoek-encoders in de zesdraaipunten zenden op het moment dat de bedienende per-soon een knop indrukt hun meetresultaten draadloos naar decomputer. De software verdisconteert automatisch de diame-ter van de tastende kogel.Op de beurs zijn twee van die meetarmen te zien. EMS uitLuik presenteert La Romotic van het Franse Romer. Hetmeetinstrument heeft een meetonzekerheid van ± 30 μm bin-nen een meetgebied met een straal van maximaal 2,6 m. Deandere meetarm heet Infinite (zie Afbeelding 5) en wordtgemaakt door het Amerikaanse CimCore, vertegenwoordigddoor SMS, oftewel Steen Metrologic Systems inChaudfontaine bij Luik. De firma claimt een nauwkeurig-heid voor de meetarm van ± 70 μm binnen een halve bol meteen straal van 1,8 m.

Holst CentreOp de beurs is een aparte stand te bewonderen van het HolstCentre, dat wordt gevestigd op de High Tech CampusEindhoven. Gilles Holst was de eerste natuurkundig onder-zoeker van Philips en daarmee de grondlegger van hetNatuurkundig Laboratorium. Het Holst Centre gaat zichrichten op de ontwikkeling van autonome microsystemen en

N r . 1 2 0 0 6 12

PRECISIEBEURS 2005


op system-in-foil-technologie. In het eerste geval gaat hetonder meer om transducenten die zelfstandig met de omge-ving communiceren, in het tweede geval om flexibele sub-straten met poly-led’s die afzonderlijk zijn aan te sturen.Beide innovatieve technologieën hebben veel raakvlakkenmet precisietechnologie. Wellicht zijn de vruchten van hetwerk in het Holst Centre over enkele jaren op de Precisie-beurs te bewonderen.

Wat nog meer opvielEuro-Techniek in Veldhoven is een fabrikant van gereedschap-pen en houdt zich, bijna vanzelfsprekend, bezig met draadvon-ken. Minder vanzelfsprekend is dat dat op een Charmilles-machine gebeurt met een kleinste draaddiameter van 30 μm.Op deze manier is een kleinste radius van 20 μm haalbaar.Op twee plaatsen zijn zogeheten hexapods te bewonderen,plateaus op zes bestuurbare stangen. Hexapods zijn buiten-gewoon geschikt voor het oplossen van zes-assige positio-neerproblemen. Groneman toont een hexapod van AlioIndustries in Denver. Physik Instrumente is leverancier vande andere hexapod, getoond door Applied Laser Technologyin Best. Net als bij de meetarmen is computerrekenkrachtvoor dit soort positioneertafels onmisbaar.

Bij Brandt Fijnmechanische Industrie in Almere draaien zeernauwkeurige CNC-bewerkingsmachines in ‘palletpool’ 24uur per dag, door robots gevoed en van het benodigdegereedschap voorzien; zie Afbeelding 6. De robot herkent deaangevoerde onbewerkte producten en kiest gereedschap uiteen ketting met 2 x 180 posities. De klant krijgt enkelpro-duct maar betaalt alsof het gaat om serieproductie.IBS Precision Engineering laat een luchtlager zien dat is

gebaseerd op poreus materiaal van New Way. Het bijzonde-re is dat het lager niet werkt met toegevoerde lucht maarmet 0,5 bar onderdruk door afzuiging via een centraleopening. De door het poreuze materiaal aangezogen luchtlevert het ‘drijfvermogen’. De luchtlaag is slechts 20 μmdik en maakt nauwkeurig positioneren mogelijk. IBS isbekend als leverancier van precisiemeetmachines, zoalsde ISARA.

Promis Electro Optics in Wijchen toont een positiesensorvan het Zweedse SiTek; zie Afbeelding 7. De sensor, in devorm van een strook silicium van 0,1 mm dik, werkt niet(zoals een CCD) digitaal maar analoog. Een invallendelaserstraal levert in de Si-plak twee stromen in tegengestelderichtingen. De verhouding van die stromen is evenredig metde doorlopen weglengtes en daarom bepalend voor de plaatsvan inval van de laserstraal. Het nauwkeurige meetsysteemis volgens klantenwens uitvoerbaar. Stapelen maakt XY-sys-temen mogelijk.Behalve het overbekende Heidenhain levert ook NumerikJena nauwkeurige optische meetsystemen. Dat bedrijf bouwtvoort op de in Jena gegrondveste wetenschappelijke traditiesvan Carl Zeiss en Ernst Abbe. Numerik Jena toont optischemeetsystemen op geëtst staal met een resolutie van 50 nm.De firma heeft (nog) geen vertegenwoordiging inNederland.Esmeijer in Rotterdam laat een straalkast zien van AeroLap. Het bijzondere is dat deze werkt met een soort rub-berkogeltjes, die zijn gevuld met diamantpoeder. Het sys-teem is afkomstig van slijpmachinefabrikant Okamoto enmaakt in relatief korte tijd hoogglans polijsten mogelijk.

N r . 1 2 0 0 613

Afbeelding 5. Een meetarm, hier de Infinite van het AmerikaanseCimCore, is erg geschikt voor het meten van autocomponenten.

Afbeelding 6. Bij Brandt Fijnmechanische Industrie in Almere draai-en zeer nauwkeurige CNC-bewerkingsmachines in ‘palletpool’ 24uur per dag.


N r . 1 2 0 0 6 14

Afbeelding 7. Een PSD (position sensing detector) van SiTek met geïntegreerde elektronica voor het nauwkeurig bepalen van de positie van een laserstraal op een siliciumplak van 10 x 10 x 0,1 mm.

PRECISIEBEURS 2005


Tot slotMet ruim 170 exposanten is de Precisiebeurs moeilijk in ééndag te behappen. Zeker niet als je moet uitzoeken waar echteprecisietechnologie te ontdekken is. Wellicht is in de toe-komst een soort precisie-ballotage een aanrader voor debeursorganisatie. Exposanten zouden dan moeten aantonendat ze iets op het gebied van precisietechnologie presteren.

Welke criteria daarbij dienen te gelden, mag de organisatiezelf bepalen. Desondanks, geweldig dat er ook in 2005 weereen precisiebeurs was!

AuteursnootIr. Frans Zuurveen is freelance tekstschrijver.

N r . 1 2 0 0 615

De vijfde editie van de Precisiebeurs, met 167 exposanten,trok 2250 bezoekers. Dat is een stijging van 30% in zowelhet aantal bezoekers als het aantal exposanten. Lag bij deeerste editie van de Precisiebeurs de nadruk sterk op fijn-mechanische toeleveranciers, nu richt de beurs zich steedsmeer op gespecialiseerde bedrijven op het gebied van(sub)micron- en microsysteemtechnologie.

Zowel bezoekers als exposanten waren zeer tevreden.Driekwart van de exposanten wil volgend jaar weer deelne-men. De kwaliteit van de bezoekers werd door 10% van deexposanten beoordeeld als uitstekend, door 62% als goeden door 28% als voldoende. De bezoekers gaven als gemid-deld waarderingscijfer een 7,5 voor de beurs; 62% van henvond het exposantenaanbod goed tot zeer goed.Belangrijkste redenen om de beurs te bezoeken waren ken-nis nemen van nieuwe ontwikkelingen (70%), contact leggen

met exposanten (63%), netwerken met vakgenoten (38%)en zoeken naar oplossingen in precisietechnologie (27%).In totaal 42 lezingen over nieuwe technologieën, marktont-wikkelingen en productinnovaties completeerden het beurs-aanbod. De plenaire lezingen trokken gemiddeld zo’n 100toehoorders en de leverancierslezingen 40 toehoorders. Devernieuwde en uitgebreide beursspecial van Mikroniekwerd goed ontvangen door de bezoekers: 8% uitstekend,64% goed en 23% voldoende. Organisator Mikrocentrumtot slot is erkentelijk voor de ondersteuning door deNVPT en het IOP Precisietechnologie.De volgende Precisiebeurs vindt plaats op 29 en 30 novem-ber 2006.

Voor meer informatie bij Mikrocentrum:Jan van Moorsel en Hans Houdijk, tel 040 - 296 99 [email protected] www.precisiebeurs.nl

Precisiebeurs 2005: cijfers en meningen

Afbeelding 8. Beursimpressies. (Foto’s: Fotopersburo Bert Jansen)


HHenkJan van der Pol (1969) volgde de studieWerktuigbouwkunde aan de Universiteit Twente en studeer-de af in 1996 bij Rien Koster. Daarna trad hij in dienst bijmechatronisch ontwerpbureau Demcon, sinds vorig jaargevestigd in Oldenzaal. Gestart als junior mechanical engi-neer ontwikkelde hij zich in bijzonder korte tijd tot seniormechatronisch ontwerper. Van der Pol stond aan de wiegvan innovatieve en toonaangevende mechatronische concep-ten voor klanten als ASML, Besi en Assembléon. Projectenwaaraan hij meewerkte zijn onder meer een motorkwalifica-tietool voor maxon motor, een lasersnijmachine voor Besien een lineaire actuator in eigen ontwikkeling.

Demcon-directeur Dennis Schipper kan zich uitstekend vindenin de prijs voor zijn medewerker: “Momenteel speelt HenkJanals senior projectleider een belangrijke rol binnen Demcon. Hijis zeer bekwaam in de omgang met klanten en goed in staatprojecten te acquireren en op een zodanige manier aan tenemen en uit te voeren dat deze winstgevend zijn. Zijn klantenkomen steeds weer terug. Hij is namelijk in staat doelgericht enefficiënt een project te trekken in tijd en geld, met zijn stevigetechnisch inhoudelijke expertise als basis. Kortom, hij is eenvan de zeldzame mechatronische ontwerptalenten in het landdie zowel technisch inhoudelijk excelleren als in de contactenmet klanten en collega’s. Hij vervult een voorbeeldfunctie voorde junior engineers en coacht hen in hun ontwikkeling totmechatronisch ontwerper. Hierdoor levert hij een bijzonderebijdrage aan het totale ondernemingsresultaat.”

Aan de Ir. A. Davidson-prijs is een oorkonde, een geldbe-drag van 500 euro en een glaskunstwerk verbonden.Afgelopen 30 november was het de eerste keer dat de prijswerd uitgereikt. De NVPT wil er een tweejaarlijks gebeurenvan maken, in afwisseling met de Rien Koster-prijs, waar-van de uitreiking in de even jaren op het programma staat.

HenkJan van der Pol (links) heeft zojuist de oorkonde behorendebij de Ir.A. Davidson-prijs in ontvangst genomen. Naast hemtoont NVPT-voorzitter Hans Krikhaar het aan de prijs verbondenglaskunstwerk, gemaakt door leerlingen van de LeidseInstrumentmakersschool. (Foto: Jaap Verkerk)

N r . 1 2 0 0 6 16

IR.A. DAVIDSON-PRIJS UITGEREIKT OP PRECISIEBEURS

Tijdens de Precisiebeurs 2005 ontving mechatronisch ontwerper HenkJan van der Pol

de Ir.A. Davidson-prijs. Deze prijs is ingesteld door de NVPT en vernoemd naar de

autoriteit op fijnmechanisch gebied bij Philips in de jaren vijftig en zestig. De prijs is

bedoeld voor een jonge precisietechnoloog die enige jaren werkzaam is in een bedrijf

of een instituut en aantoonbaar prestaties heeft geleverd die intern en extern worden

erkend.Tevens moet zijn/haar enthousiasme voor het vakgebied een positieve uitstra-

ling hebben naar jeugdige collega’s.

NVPT-prijs voor jonge

16_17_Davidson_nr1_06 30-01-2006 11:08 Pagina 16

Ir.A. DavidsonDe NVPT heeft aan haar nieuwe prijs voor een jonge, veel-belovende precisietechnoloog de naam verbonden van ir. A.Davidson. Dit is gebeurd met instemming van de familie.Bij de uitreiking van de eerste Ir. A. Davidson-prijs warenDavidson’s dochter en schoonzoon aanwezig.Davidson begon in 1946 bij Philips in de bedrijfsmechani-satie van de Radiofabriek. Begin jaren vijftig richtte hij deFijnmechanische Ontwerpgroep (FMOG) op. De FMOGwas onderdeel van de hoofdindustriegroep RGT (Radio,Grammofoon, Televisie). De groep ontwikkelde zich in deloop der jaren tot een ontwerpbureau dat ook voor anderehoofdindustriegroepen binnen het concern werkte. Door decombinatie van producten spuitgereedschapontwikkeling,een kunststofspuiterij en een fijnmechanische werkplaatskonden producten worden ontwikkeld en in kleine seriesbeproefd. Op het hoogtepunt telde de FMOG zo’n vijftigmedewerkers. Ontwerpen waaraan de FMOG in Davidson’s tijd werkte,betroffen onder meer synchroonmotoren, schakelklokken,loopwerken en wisselpennen voor platenspelers en -wisse-laars, en mechanische selectoren voor het vastleggen vanUHF-kanalen voor tv’s. De FMOG onderhield nauwe contacten met onder meerPhilips Natlab (over ontwerpen van onder meer scheersyste-men en spiraalgroeflagers) en de Technische HogeschoolEindhoven (onder meer over het ontwerp van tandwielen).Tevens legde Davidson in de loop der jaren veel contactenin het buitenland met fijnmechanische industrieën en uni-versiteiten (met name in Duitsland en Zwitserland). InNederland was hij een drijvende kracht achter de kopcursusfijnmechanische techniek aan de HTS in Utrecht.Davidson overleed in 1969, toen hij nog werkzaam was voorPhilips. Zijn opvolger, Hein Post, karakteriseert hem als“een organisator met goed technisch inzicht, die eigenzinni-ge mensen om zich heen wist te verzamelen”. In de jarendaarna ‘verdampte’ de FMOG bij reorganisaties binnenPhilips. De medewerkers gingen onder meer over naar CFT(inmiddels opgegaan in Philips Applied Technologies).Buiten Philips was Davidson vooral bekend vanwege hetHandboek van de Fijnmechanische Techniek, waarvan hijde bedenker en hoofdredacteur was. In 1957 verscheen deeerste uitgave van het handboek, dat uiteindelijk tiendelen zou tellen en waaraan liefst zeventig auteurs een bij-drage leverden. In 1968 verscheen een Engelse vertaling.

Auteurs kwamen uit diverse Philips-groepen, waardoorDavidson een flink netwerk binnen Philips kon opbouwenen zodoende de FMOG tot een allround fijnmechanischegroep liet uitgroeien.Via de Nederlandse Vereniging voor FijnmechanischeTechniek, tot slot, stond ir. A. Davidson mede aan de wiegvan de NVPT. Langs deze weg beoogde hij nauwe verbin-dingen te leggen tussen de Nederlandse fijnmechanischeindustrie en de universiteitswerkplaatsen. De tenaamstellingvan de Ir. A. Davidson-prijs is een passend eerbetoon aaneen man met grote verdiensten voor de fijnmechanischegemeenschap in Nederland.

Met dank aan Rien Koster en Hein Post.

Ir.A. Davidson voor de ‘showkast’ van zijn FijnmechanischeOntwerpgroep. (Foto uit 1968)

N r . 1 2 0 0 617

precisietechnoloog

16_17_Davidson_nr1_06 30-01-2006 11:08 Pagina 17

18

MECHATRONICA

F

N r . 1 2 0 0 6

Thales Nederland schakelde mechatronisch ontwerpbureau Demcon in voor het in

zeer korte tijd ontwerpen, testen en bouwen van een demonstrator van een tweeassig

lanceerplatform voor raketten. Onder grote tijdsdruk wisten de ontwerpers van

Demcon in het ontwerp enkele noviteiten te introduceren. Zoals een slimme spelings-

compensatie in de aandrijvingen en een energie-efficiënte compensatie voor de on-

balans in de elevatie van het platform. Het resultaat is een staaltje van fijnmechatro-

nica in een grofstoffelijke constructie.

• Rini Zwikker, Peter Rutgers en Hans van Eerden •

Fabrikant van defensie-elektronica Thales Nederland inHengelo is helemaal ingericht op langdurige ontwerp-trajecten voor producten die moeten voldoen aan zwaremilitaire specificaties (MILSPEC). Dus toen zuster-bedrijf Thales UK, producent van het Starstreak missile,kwam met het verzoek om een demonstrator die niet aanMILSPEC hoefde te voldoen maar wel snel geleverdmoest worden, zocht Thales contact met Demcon inOldenzaal. Dat middelgrote mechatronisch ontwerp-bureau, onderdeel van de Demcon Groep, werkt volgenseen geïntegreerde mechatronische aanpak en beschiktover de benodigde flexibiliteit om een dergelijk projectsnel – de gestelde termijn bedroeg veertig weken – tekunnen opleveren.

EisenpakketDe opdracht betrof een tweeassig bewegingsplatform, voor-zien van vier lanceerbuizen en een camera voor doeldetec-tie; zie de schets in Afbeelding 1. Voor het volgen van eenbewegend doel moest het platform rotaties kunnen verzor-gen om twee assen: een verticale (azimuth) en een horizon-tale (elevatie); zie Afbeelding 2. Het platform (bestaande uiteen azimuth-huis waaraan op de horizontale as het elevatie-huis met lanceerbuizen en camera is verbonden) moest metzijn azimuth-huis worden gemonteerd op een voertuig. Hetwas bedoeld voor gebruik op beurzen en bij demonstratiesvoor potentiële klanten. Daarom hoefde het niet volledig tevoldoen aan MILSPEC (onder meer wat betreft operatieonder extreme temperatuurcondities) en kon het oorspron-

Ontwerp van

bewegings

18_22_Mechatronica_nr1_06 03-02-2006 10:48 Pagina 18

19

kelijk 160 pagina’s tellende eisendocument tot twintig pagi-na’s worden teruggebracht. Dit maakte een korte realisatie-tijd mogelijk.

Afbeelding 1. Schets van het oorspronkelijke concept van eentweeassig bewegingsplatform voor een lanceerinstallatie gemon-teerd op een voertuig.

De overblijvende ontwerpeisen waren echter nog zwaargenoeg. Zo mocht de massa van het platform, exclusief lan-ceerbuizen en camerasysteem, de 240 kg niet overschrijden.De maximale bouwhoogte bedroeg, met het oog op vervoerin een vliegtuig, 650 mm, en het energieverbruik moest,voor gebruik in het veld, minimaal zijn. Het bereik van deazimuth-rotatie liep van -260º tot +260º; dat stelde hogeeisen aan de doorvoer van de omvangrijke bekabeling van de vaste wereld (voertuig) naar de draaiende wereld (hetazimuth-huis). Als oplossing werd gekozen voor een kabel-trommel, waarin de kabels in de extreme posities langs debinnenwand hetzij de buitenwand zijn opgerold. Elevatiemoest mogelijk zijn tussen -10º en + 65º. Dit grote bereikmaakte de oorspronkelijk bedachte constructie, met aan

weerszijden van het elevatiehuis twee lanceerbuizen onderelkaar, fysiek onmogelijk. In het definitieve ontwerp zijn de vier buizen twee aan twee naast elkaar geplaatst. Voortswaren er nog pittige eisen aan positioneer- en volgnauwkeu-righeden (enkele mrad) en rotatiesnelheden en -versnellin-gen, waaronder een azimuth-rotatiesnelheid van liefst 100° sec-1; deze bleek uiteindelijk niet geheel haalbaar.

Afbeelding 2. Mechanisch concept voor het tweeassig bewegings-platform.

AandrijvingHet bewegingsplatform kent, zoals reeds aangegeven, tweerotatie-assen, voor azimuth-rotatie en elevatie. Beide rota-ties worden aangedreven door identieke Maxon RE75-gelijkstroommotoren: de verschillende groottes van de ver-eiste koppels leidden, samen met het beschikbare ruimte-budget en de vereiste mechanische stijfheid, tot vier moto-ren voor de azimuth-rotatie en twee voor de elevatie. Ditmaakt tevens spelingscompensatie mogelijk, welke hieron-der zal worden beschreven. Per rotatie-as zijn twee motoren

N r . 1 2 0 0 6

een tweeassigplatform


uitgevoerd met relatieve encoders met hoge resolutie, voorde servoregeling, en één motor (tevens) met een absoluteencoder met lagere resolutie, welke ‘homing’ in elke standmogelijk maakt. De twee eerstgenoemde motoren hebbentevens een houdrem, maar daarnaast hebben beide rotatie-assen ook nog een handmatig bediende pen-in-gat ‘locking’.De lagering van de azimuth-as vindt plaats met een grootkruisrollenlager; vanwege de massa-eis is gekozen voor eendunringlager. Voor elevatie is de constructie voorzien vantwee voorgespannen hoekcontactlagers in O-opstelling opeen holle as. De beide aandrijvingen voor de azimuth- en deelevatie-as hebben een tweetraps-reductie: eerst een plane-taire transmissie 1:20, daarna een rondsel naar een groottandwiel(segment) 1:10. Het platform bevat ten slotte nog een derde bewegingsas.Deze wordt alleen gebruikt voor het wegklappen van decamera met behulp van een stelmotor. Dit reduceert de hoog-te wanneer voertuig met platform in een vliegtuig moetenworden vervoerd. Voor wegvervoer reduceert het de stoot-krachten op de elevatie-aandrijving, omdat de weggeklaptecamera direct op het azimuth-huis afsteunt.

StijfheidVanwege genoemde massa-eis moest het platform licht wor-den uitgevoerd, terwijl het tegelijk wel voldoende stijf moetzijn, met het oog op hoge eigenfrequenties, boven de beno-digde servo-bandbreedte van het systeem. Daartoe is hetplatform opgebouwd uit gelast dun plaatwerk (1-2 mm), vol-gens de principes van goede krachtinleiding en optimalekrachtlijnen. Bij analyse bleek de vervormbaarheid van hetazimuth-kogellager een dominante factor voor de overallstijfheid van de constructie te zijn. Daaraan is bij de eindige-elementenmodellering dan ook bijzondere aandacht besteed.Het gebruik van een dunringlager stelt tevens hoge eisen aande inbouwnauwkeurigheid, omdat het zijn stijfheid encilindriciteit ontleent aan de omgeving waarop het is vastge-schroefd. De lagerpassing in het azimuth-huis moest derhal-ve zeer nauwkeurig worden uitgevoerd, met een vlakheidseisdie in eerste instantie op 0,01 mm werd gesteld. Uiteindelijkbleek 0,02 mm haalbaar. Dit werd gerealiseerd met een spe-ciaal vervaardigd stijf hulpframe en een grote carrousel-draaibank, waarop het azimuth-huis spanningsvrij kon wor-den opgehangen.

OnbalansEen andere ontwerpuitdaging lag in de onbalans van het ele-vatiehuis. Deze forse onbalans is inherent aan de constructievanwege de door de elevatiehoeken bepaalde plaatsing vanlanceerbuizen en camera ten opzichte van de elevatie-as, enverandert bovendien afhankelijk van het aantal raketten. De

massa van het elevatiehuis zelf bedraagt uiteindelijk slechts28 kg, maar de ‘aanhangende’ massa ligt in de orde van 200kg. De compensatie voor die onbalans is opgelost met een‘tweetrapsraket’; zie Afbeelding 3. Een eerste, passieve trapin de vorm van een gasveer vangt het grootste deel van deonbalans op. Een tweede, actieve trap bestaat uit een spiraal-veer die op het tandwielsegment van de aandrijving isgemonteerd en het resterende onbalanskoppel opvangt. Destijfheid van deze spiraalveer is zodanig gekozen dat deze zogoed mogelijk overeenkomt met de variatie van het resteren-de onbalanskoppel met de elevatiehoek. Omdat het voertuigechter in zijn geheel 10º scheef kan staan en het aantal raket-ten variabel is, is het andere uiteinde van de torsieveer ver-bonden aan een extra elektromotor. Dit is weer een MaxonRE75-motor, maar nu met een veel grotere reductie, waar-door de motorstroom kleiner is. De positie van deze motorwordt zodanig geregeld dat het koppel van de beide anderemotoren terug naar nul wordt geregeld. Deze energie-effi-ciënte oplossing voor onbalanscompensatie is niet eerdertoegepast in een dergelijk bewegingsplatform.

SpelingscompensatieEen beperkende factor voor de bewegingsnauwkeurigheidvan het platform was de speling in de tandwieloverbrengingvan rondsel naar groot tandwiel. Deze speling is noodzake-lijk in verband met het grote temperatuurbereik en de poten-tieel grote temperatuurgradiënten in de constructie. Het

N r . 1 2 0 0 6 20

MECHATRONICA

Afbeelding 3. Compensatie van de onbalans van het elevatiehuismet behulp van een passieve gasveer en een actieve spiraalveer(torsieveer). De twee verschillende curves per grootheid betreffende beide uiterste (scheef)standen van het voertuig.


gebruik van meerdere motoren per as maakt het mogelijk omhiervoor te compenseren. Er moet dan voor worden gezorgddat tenminste de motoren voorzien van encoders altijd aaneen bekende kant aan het einde van de speling staan. Er moetdan altijd een minimaal koppel (Tmin) op elke motor staan.Met vier motoren kan dat, door het koppel per motor alsfunctie van het totaal gevraagde koppel in te stellen volgensAfbeelding 4. Dit komt er op neer dat bij grote koppels allemotoren dezelfde kant op werken, en dat bij de nuldoorgangvan het koppel de motoren één voor één ‘oversteken’, waar-bij op het moment van ‘oversteken’ van één motor de ande-re drie samen dit ‘oversteekkoppel’ compenseren. Hiermeewordt echter een trilling van de motoren tegen elkaar ingeëxciteerd. Daarom bestaat de regeling van de motoren uiteen common-mode regeling, die de gemiddelde positie vande motoren – en daarmee de positie van de last-as – regelt,en een differential-mode regeling, die de geëxciteerde trillin-gen dempt.

AnalyseHet resulterende mechanische ontwerp van het platformwerd onderworpen aan eindige-elementenanalyse om tekomen tot een optimalisatie van het dynamisch gedrag.Daarbij ging het met name om de eigenfrequenties van deconstructie. Deze moesten met voldoende marge liggenboven de servo-bandbreedte van het systeem. Op de grondvan de vereiste richtnauwkeurigheden en verwachte stoor-koppels werd de benodigde bandbreedte bepaald op 20 Hz.Na meerdere aanpassingen, onder meer van de krachtinlei-ding in het azimuth-lager, van de omgeving van de elevatie-lagers, van de bevestiging van de lanceerbuizen en van decamera, werd een eerste eigenfrequentie bereikt van 30 Hz,hetgeen voldoende marge oplevert. Afbeelding 5 toont de bijdie eerste eigenfrequentie behorende beweging (‘eigen-mode’), het vooroverbuigen van de camera op het elevatie-huis. De flexibiliteit wordt hierbij vooral veroorzaakt doorde bevestigingspunten van de aangedreven spindel, die hetwegklappen van de camera mogelijk maakt. Om de massa tebeperken is hier dun plaatwerk gebruikt, terwijl noodge-dwongen de bevestiging van de spindel ver onder het zwaar-tepunt van de camera zit. Na het bouwen bleek met een een-voudige hamertest, waarbij de verstoring met de encoderswerd gemeten, dat de berekende eigenfrequentie goed klop-te.

N r . 1 2 0 0 621

Afbeelding 4. Principe van de spelingscompensatie. Zie de tekstvoor een toelichting. Motor 1 maakt als eerste de ‘oversteek’ enmotor 2 als laatste; dat zijn de beide motoren met een encoder.De hoogste nauwkeurigheid wordt behaald zolang de motorenmet encoders tegengestelde koppels hebben, omdat dan de tem-peratuurafhankelijke speling geen invloed op de common-modepositie heeft. Bij normaal tracking-bedrijf, waarbij de hoogstenauwkeurigheid gevraagd wordt, is de versnelling altijd gering,zodat dan in dit gebied kan worden gewerkt.

Afbeelding 5: Een resultaat van eindige-elementenanalyse van hetplatform-ontwerp toont de beweging behorende bij de laagsteeigenfrequentie: vooroverbuigen van de camera bij 30 Hz (rechts-boven is de verplaatsing maximaal).


Tot slotNaast het mechanisch ontwerp verzorgde Demcon ook deelektronica en de software voor de besturing van het plat-form. Op dat laatste aspect vond, ook voor Thales, een pilotmet directe codegeneratie plaats: het Matlab-Simulink blok-diagram voor de besturing, ontwikkeld op een normale pc,werd meteen overgezet naar een besturingscomputer op hetplatform, in de vorm van een zogeheten xPC Target Box. Ditzorgde voor een flinke tijdsbesparing ten opzichte van devoorheen gangbare werkwijze, waarin het blokdiagram eerstdoor programmeurs moest worden omgezet naar C-code, dievervolgens op de besturingscomputer kon worden geïmple-menteerd.Dankzij deze versnelling in het softwareontwerptraject en degeïntegreerde mechatronische aanpak wist Demcon het pro-ject in de gestelde korte tijd te realiseren. Dit uiteraard ingoede samenwerking met opdrachtgever Thales Nederland,dat zijn specifieke kennis inbracht, onder meer op het gebiedvan elektromagnetische compatibiliteit, bekabeling en lager-

modellering. Het eindresultaat van Demcon slaagde voor deacceptatietest van Thales; zie Afbeelding 6 voor de uiteinde-lijke uitvoering. Niet alle vooraf gestelde specs warengehaald, maar omdat het een in korte tijd te ontwikkelen enbouwen demonstrator betrof, vormde dit geen bezwaar. Desamenwerking tussen Thales Nederland en Demcon wasdoeltreffend gebleken.

AuteursnootRini Zwikker is senior mechanical engineer bij mechatro-nisch ontwerpbureau Demcon in Oldenzaal, tevens leidervan dit project. Peter Rutgers is senior mechatronics consul-tant bij Demcon. Hans van Eerden is freelance tekstschrijverte Winterswijk en tevens eindredacteur van Mikroniek.

N r . 1 2 0 0 6 22

MECHATRONICA

www.demcon.nlwww.thales-nederland.nl

Informatie

Afbeelding 6. De uiteindelijke uitvoering van het tweeassig bewegingsplatform met vier lanceerbuizen, gemonteerd op een voertuig.


N r . 1 2 0 0 623

PRECISIEPORTAAL: STANGENMECHANISMEN

• Jeroen Heijmans •

IIn 2006 zal hard worden gewerkt aan het PrecisiePortaal.Naast vergroting van database de PrecisieMatrix en verbete-ring van de huidige site, zullen er nieuwe onderdelen wordentoegevoegd. Zoals een nieuwe kennissite over vacuümtech-nologie en een pagina over het dimensioneren van elastischescharnieren en (stangen)mechanismen. Uit de Precisie-Matrix wordt ditmaal het onderwerp stangenmechanismenbesproken. De onderstreepte woorden in de tekst kunnendienen als zoekterm in het PrecisiePortaal, waarbij interes-sante artikelen zijn te vinden.Het gebruik van stangenmechanismen is gunstig voor hetplaatsen van een virtuele rotatiepool op een locatie waargeen ruimte is om een scharnier te plaatsen. Daarbij is hetmogelijk om bewegingen uit te voeren waarvoor anders

enorme armen nodig zouden zijn. Van deze mechanismenwordt dan ook dankbaar gebruik gemaakt bij het ontwerpenvan knieprotheses. Hiermee zijn zeer betrouwbare, lichtge-wicht en zwaar te belasten kniemechanismen ontworpen.Paul van de Veen heeft dit op een duidelijke manier uiteen-gezet in zijn artikel “Knieprotheses – fijnmechanische tech-niek in de revalidatie”.

ProtheseIn vroeger tijden werd een prothese voor 100% vervaardigddoor de instrumentmaker. In het begin van deze eeuw werdal snel ingezien dat de fabrieksmatige vervaardiging van bij-voorbeeld prothesevoeten, enkel- en kniescharnieren deenige manier is om aan de gestelde eisen te kunnen voldoen.

Het PrecisiePortaal belicht

Stangenmechanismen in de prothesiologie

Om u kennis te laten maken met NVPT-website het PrecisiePortaal,

worden in deze terugkerende rubriek interessante

publicaties uit het verleden besproken. Ditmaal wordt het onderwerp

stangenmechanismen belicht, aan de hand van het artikel

“Knieprotheses – fijnmechanische techniek in de revalidatie”,

van Paul Gerard van de Veen, in Mikroniek nr. 4 van 1996.

23_27_PrecisiePortaal_nr1_06 03-02-2006 09:41 Pagina 23

Een moderne beenprothese bestaat in essentie uit een kokerdie het resterende gedeelte van het been omsluit, verbin-dingselementen, soms een axiale torsieadapter en een pro-thesevoet.

StabiliteitHet kniescharnier in een prothese is energetisch beschouwdeen passieve component. De energie voor het buigen wordtdoor de gebruiker zelf geleverd. Het gebruik van bekrachtig-de actuatoren is de komende jaren nog niet aan de orde. Deenergie die hiervoor nodig is, moet immers meegedragenworden en op dit moment is nog geen enkele compacte ener-giebron in staat deze energie langdurig te leveren. Daardooris een van de belangrijkste functionele eisen aan een knie-scharnier de stabiliteit onder belasting. Bij het normalelopen zorgen de spieren rond het kniegewricht hiervoor. Bijeen prothese zal het kniescharnier passief voor die stabiliteitmoeten zorgen. Dat is niet eenvoudig want bij het maken vaneen stap ligt de werklijn van de krachten schuin achter deknie; zie Afbeelding 1.

Afbeelding 1. Schematische weergaven van kniescharnierlocatie enbelastingsrichting: vooraanzicht (links) en bovenaanzicht (rechts).

Er is in principe een neiging van de knie tot doorknikken.Onder alle omstandigheden moet de gebruiker er toch opkunnen vertrouwen dat zijn been hem zal dragen. Een van demanieren om dit te realiseren is de zogeheten remknie; zieAfbeelding 2.

Afbeelding 2. Bandremmechanisme in carbonfiber-kniescharnier.

In de Endohte knie van de Engelse firma Blatchford wordenremschoenen tegen een remmantel gedrukt onder invloedvan een verticale belasting van de prothese. Een prothese-gebruiker is er nooit 100% zeker van dat het been vollediggestrekt is bij het neerzetten. De remwerking moet daaromtot zeker 15º kniebuiging nog steeds voldoende zijn om hetlichaamsgewicht te kunnen dragen. Dit type knie functio-neert goed in de praktijk maar vraagt regelmatig nastellingvan de rem. ‘Aanlopen’ van de rem, met als gevolg bijgelui-den, is een ander voorkomend probleem. Het is bepaald ookgeen simpele opgave om een remmechanisme binnenzulke beperkte afmetingen te construeren, dat liefstonderhoudsvrij ongeveer drie miljoen cycli zonder pro-blemen kan doorlopen, waarbij de belasting tot ruim 300kg kan oplopen.Een geheel andere benadering is het gebruik van een stan-genmechanisme. Het meest gebruikt worden vier-stangen-mechanismen. In plaats van een vast rotatiecentrum, zoalsbij de een-assige knie, is nu sprake van een virtueel draai-punt dat indien gewenst door de ontwerper ver achter debelastingslijn wordt gepositioneerd. Daardoor kan het schar-

N r . 1 2 0 0 6 24



nier eenvoudigweg niet buigen onder belasting. Afbeelding 3laat een voorbeeld zien. Het grote voordeel van stangenme-chanismen is dat hun stabiliteit ontstaat vanuit de geometriein plaats van uit wrijving. Ze functioneren daardoor zeerbetrouwbaar, ook na onvermijdelijke slijtage.

Het gebruik van vier-assige mechanismen als kniescharnieris al betrekkelijk oud. Een ontwikkeling van de auteur is eenvijf-assig mechanisme. In feite is dit een vier-assig mecha-nisme met een der assen verend ondersteund door middelvan een korte schakel; zie Afbeelding 4. Dit mechanismeheeft twee graden van vrijheid, onder belasting is het stabieldoor de stabiele ligging van het virtuele draaipunt. Het kan ech-ter wél roteren om het draaipunt behorend bij de tweede vrij-heidsgraad. Daardoor veert de gebruiker bij elke stap tot 10ºdoor, net zoals bij het normale lopen. Het interessante is nu datdoor het buigen om deze tweede vrijheidsgraad het draaipuntvan de eerste vrijheidsgraad nóg verder naar achter komt te lig-

gen. Anders gezegd, des te méér belasting, des te stabieler.Een interessante maar gecompliceerde constructie is de zes-assige knie van de firma Century Innovations. Dit mechanis-me dankt zijn grote stabiliteit aan een geometrische vergren-deling die optreedt bij belasting. Theoretisch gezien is diteen zeer interessant mechanisme. Het heeft geen enkelebeperking tegen overstrekking om de eenvoudige reden datdit stangenmechanisme niet overstrekt kán worden. Hetbevindt zich in de gestrekte stand van het been in een keer-punt, waarbij het virtuele draaipunt in het oneindige ligt; zieAfbeelding 5.

Bij de seriefabricage van zulke meer-stangenmechanismenis een punt van grote aandacht de vereiste perfecte parallel-liteit van alle assen; dit in verband met de overbepaaldheid.De kleinste afwijking leidt tot wringing en bij de optreden-de belastingen in de praktijk al snel tot vermoeiingsbreuk ofslijtage en bijkomende speling. Bij de meeste technische

N r . 1 2 0 0 625

Afbeelding 3: Een vier-assig knie-mechanisme.

Afbeelding 4: Een vijf-assig mechanismemet doorvering onder belasting.

Afbeelding 5: Een zes-assig mechanismemet geometrische vergrendeling.


constructies is dit al onwenselijk, hier echter kan dit moge-lijk tot een dramatische val van de gebruiker leiden. Devrees voor schadeclaims dwingt de fabrikanten dan ook totde uiterste zorg.

ZwaaifaseregelingEen beenprothese wordt tijdens de loopbeweging in buiginggebracht door zijn traagheid. De gebruiker geeft een stevigevoorwaartse impuls aan de prothesekoker, waardoor hetonderbeen vanzelf naar achteren opzwaait en vervolgensdoor onder meer de ingebouwde vering naar voren zwaait.Nu heeft het prothesebeen als fysische slinger een langereslingertijd dan het menselijke been. De verende werking isdan ook noodzakelijk om het prothesebeen snel genoeg naarvoren te krijgen, maar daardoor dreigt het been met een klaptegen de overstrekkingsbeperking aan te komen. Deze effec-ten probeert men bij te sturen met zogenaamde zwaaicon-trollers, die in hun simpelste vorm bestaan uit een bepaaldemate van wrijving in de assen. Dat kan functioneren, zij hetbij slechts één bepaalde loopsnelheid. Voor wat actievere gebruikers worden pneumatische syste-men toegepast. Hierbij kunnen de strekkings- en buigings-weerstand onafhankelijk van elkaar worden ingesteld. Eenprobleem hierbij is dat de zuigersnelheid eigenlijk veel telaag is om een voldoende luchtweerstand te bereiken.Vandaar dat relatief grote zuigerdiameters nodig zijn. Eeningenieuze oplossing is gevonden in het vier-assige knie-scharnier van de firma Bock. Hierbij zorgt een tandwiel-overbrenging voor een vergroting van de zuigersnelheid. Inmiddels zijn ook elektronisch geregelde pneumatischesystemen op de markt verschenen. Deze systemen passen degrootte van de luchtdoorstroomopening aan onder invloedvan de loopsnelheid. Dit functioneert betrekkelijk goed. Eenfundamenteel nadeel van het gebruik van lucht als stro-mingsmedium is dat het bij hoge zuigersnelheden (hogeloopsnelheid) eerder gecomprimeerd wordt dan weggeperst.In het kniemechanisme voor hoogactieve gebruikers wordendaarom hydraulische zwaaifaseregelaars gebruikt. Men pro-beert een zo groot mogelijke turbulentie te bereiken van devloeistofstroom. Dan neemt namelijk de weerstand bij hoge-re loopsnelheden sneller toe dan bij laminaire stroming hetgeval zou zijn. De kleinste hydraulische regelaar is van defirma Bock; zie Afbeelding 6. Deze miniatuurhydrauliekheeft onafhankelijke instellingen voor de buiging en destrekkingsweerstand en bevat tevens een sterke veer die hetbeen in de gestrekte stand brengt. Een perfecte afdichting isbij deze hydraulische cilinders een belangrijke eis. Eenlevensduur van minstens drie miljoen cycli wordt geëist,zonder het geringste olieverlies, zonder bijvullen en zonderenig onderhoud. In Afbeelding 6 is dit bereikt door de

afdichting aan te brengen aan de lagedrukzijde. Alle vloei-stofstroom vindt plaats door kleine openingen en ventielenin de zuigerstang.

Een fundamenteel aspect is dat hydraulische regelaars ener-gie dienen te dissiperen. Ze worden dus heet, érg heet zelfsbij hoge loopsnelheden. De viscositeit verandert daardoor,hetgeen gecompenseerd moet worden met temperatuur-gevoelige ventielen. Als beveiliging tegen thermische over-belasting is verder nog een veiligheidsventiel aangebracht.Dit alles is gerealiseerd binnen een lengte van circa 30 mmen bij een zuigerdiameter van 8 mm. Inmiddels zijn experimenteel ook elektronisch geregeldezwaaifaseregelaars ontwikkeld, waarin met kleine elektro-motoren voortdurend de doorstoomopeningen worden bijge-regeld. Degene die verwacht dat door het gebruik van elek-

N r . 1 2 0 0 6 26


Afbeelding 6:Vier-assig mechanisme met hydraulische zwaaifasere-gelaar.


tronica de werktuigbouwkundige problemen kleiner worden,vergist zich. Naast alle bovengenoemde problemen komt nu nog de opgave om alles te laten functioneren met eenwerkelijk minimaal energieverbruik.

TorsieadaptersTijdens het lopen heeft de prothese de neiging te draaien omzijn lengteas. De gebruiker ervaart dit als verdraaiing van deprothesekoker of als het optreden van grote schuifkrachtentussen koker en huid. Het inbouwen van een unit die eenkleine elastische rotatie om de lengteas toestaat, blijkt alseen plezierige verbetering ervaren te worden. Opnieuw zijnde constructieve problemen groot. Aangezien de grootte vande torsie afhankelijk is van het gewicht van de gebruiker, zalde elastische weerstand instelbaar moeten zijn. Uiteraarddient de prothese een even grote weerstand tegen buiging tebezitten als vóór het inbouwen van de torsieadapter. Om tevoorkomen dat de prothesevoet in oscillatie raakt bij het los-komen van de grond (er is immers sprake van een massa-veersysteem), dient tevens een voldoende mate van dempingaanwezig te zijn. Dit alles moet worden gerealiseerd binneneen minimaal volume en een gering toegevoegd gewicht.Maar weinig fabrikanten zijn er in geslaagd om aan dezeeisen te voldoen. De firma Bock heeft een torsieadapter inhaar programma waarin twee kogellagers zorgdragen voorvoldoende belastbaarheid en weerstand tegen buiging. Eenderde set kogels loopt op hellende kogelbanen, tegen deveerdruk van een pakket schotelveren in. Daarnaast is vloei-stofdemping toegepast.

Tot slotHet bovenstaande illustreert dat de technische problemen bijhet ontwerpen van goede onderdelen voor beenprotheses bij-zonder groot zijn. Veel praktische research is noodzakelijk,aangezien elke beenprothese-gebruiker uiteindelijk weeranders is. Dat maakt de ontwikkeling duur. Daartegenoverstaan de beperkte financiële middelen in de gezondheids-zorg. Het is daarom niet verwonderlijk dat de markt vooronderdelen van beenprotheses door slechts enkele grotefabrikanten wereldwijd wordt voorzien. Eén aspect is echtersteeds weer aan te treffen op elke ontwerpafdeling, groot ofklein: de droom om ééns de ideale prothese ontwikkeld tehebben.

AuteursnootPaul Gerard van de Veen is in 1983 afgestudeerd en in 1988gepromoveerd aan de faculteit Werktuigbouwkunde van deUniversiteit Twente. Na enige tijd leiding gegeven te hebbenaan de orthopedische werkplaatsen van revalidatiecentrum‘Het Roessingh’ in Enschede, richtte hij in 1990 het advies-

bureau PG van de Veen Consultancy op, dat zich uitsluitendbezighoudt met tot patent leidende innovaties op het gebiedvan fijnmechanische constructies voor protheses. Paul vande Veen doet dit vandaag de dag nog steeds, met veel succesen enthousiasme.Jeroen Heijmans, vanuit Dutch Space gedetacheerd bij TNOIndustrie en Techniek, is redactielid van het PrecisiePortaal.

N r . 1 2 0 0 627

[email protected]@nvpt.nlwww.precisieportaal.nl

Informatie

OPTICS | OPTICAL COATINGS | OPTO-MECHANICS | MOTOR STAGES | CUSTOM COMPONENTS

© 2005 OptoSigma, Inc. All rights reserved. OptoSigma and the OptoSigma logo are trademarks usedunder license by OptoSigma, Inc. All other trademarks are the property of their respective companies.

CATALOG OR CUSTOM, WE PROVIDE PARTS AND KNOW-HOWWhen it comes to laser optics, OptoSigma wrote the book onquality materials and great pricing. While we’re proud of ourcomprehensive line of products, we are equally proud of ourability to tackle challenges that can’t be solved from ourcatalog. When you require someone to read between the lines,OptoSigma’s engineers will consult with you to develop acustom solution that fits your needs.

OptoSigma is more than a leadingmanufacturer and distributor, we’reyour partner in invention. Give us acall. If it’s not in the book, we’llwrite a new chapter for you.

COMMITTED TO THE LASER OPTICS INDUSTRYFor the past decade,OptoSigma has been arecognized, stableleader in the laser opticsindustry. Our dedicationstems from a desire tosolve problems. As longas there are break-throughs to be made,you can count on us tobe at the forefront.

molenaar opticsindustrial laser systems, measuring instruments, optical components

Postbus 2, 3700 AA ZeistGerolaan 63a, 3707 SH ZeistTel.: 030-69 51 038Fax: 030-69 61 348E-mail: [email protected] Internet: www.molenaar-optics.nl


28

SAMENWERKING MEDICI EN PRECISIETECHNOLOGEN

R

N r . 1 2 0 0 6

Tijdens een eerder symposium van de NVPT in samenwerking met Mikrocentrum

maakten medici en precisietechnologen kennis. Half november vorig jaar hernieuw-

den ze hun kennismaking op een themadag van Mikrocentrum, dit keer in de medi-

sche omgeving van het AMC. En wederom werd duidelijk dat de geneeskunde van de

toekomst de hulp van precisietechnologie hard nodig heeft. Bij endoscopische micro-

chirurgie in het oog bijvoorbeeld. Of voor de minuscule apparaten die tijdens hun

tocht door het spijsverteringskanaal een aanhoudende stroom beeldinformatie naar

buiten seinen.Voor medisch ongeschoolde techneuten is het daarom interessant te

zien hoe in het AMC medici en precisietechnologen samenwerken.

• Frans Zuurveen •

Ruud Hopstaken heet in Amsterdam als vice-voorzitter vande Raad van Bestuur van het Academisch Medisch Centrumde aanwezigen welkom. Hij benadrukt dat samenwerkingvan het grootste belang is om de problemen in de zorg te lijfte gaan. Die problemen zijn bekend: toenemende vergrij-zing en zorgvraag bij steeds beperkter middelen.Technologische innovatie kan oplossingen bieden voor dieproblemen en daarvoor fungeert de MTO (Medisch-Technische Ontwikkelingsafdeling) in het AMC als eensoort kraamkamer.

Meedenken met mediciKees Grimbergen, hoofd van de MTO en hoogleraar medi-sche technologie aan het AMC (tevens deeltijdhoogleraaraan de TU Delft), is dagvoorzitter. Hij vertelt dat er zich inAmsterdam en omgeving ruim 7000 hoogopgeleide perso-nen met medische technologie bezighouden, waarvan ruimhonderd fysici en technici in het AMC. Techniek vraagt ietsminder van vijf procent van het AMC-jaarbudget van onge-veer een half miljard euro!De MTO omvat drie hoofddisciplines: fijnmechanica, glas-

De geneeskunde

28_31_samenwerking_nr1_06 03-02-2006 12:27 Pagina 28

29

techniek en elektronica, verdeeld over dertig medewerkers.De opdrachten komen van interne zowel als externe klantenen zijn onder te verdelen in eenmalige karweien, oplossin-gen voor problemen bij patiëntenlogistiek, en onderzoeks-projecten (70%). In die laatste categorie zijn ook promotie-onderzoeken begrepen, bijvoorbeeld dat van Joris Jaspersaan de – in Mikroniek nr. 1 van 2005 beschreven –Minimaal-Invasieve Manipulator (MIM). Soms resulteertonderzoek binnen MTO in patenten, zoals dat voor de MIMen dat voor metaalfolies voor het fixeren van botbreuken.Samen met Philips Medical Systems lopen er diverse pro-jecten, onder meer over operationele 3D-technieken.Grimbergen eindigt zijn voordracht met de MTO-doelstel-ling: “Closing the gap between professions”.

Reis in de darmenPaul Fockens, gastro-enteroloog in het AMC, laat aan hetbegin van zijn voordracht over de zogeheten camerapil hetbegin van de science fiction-film ‘Fantastic Voyage’ zien.Daarin maakt de kijker een reis door menselijke darmenmee. Tegenwoordig is deze fictie werkelijkheid dankzij deM2A-camerapil (mouth-to-anus) van het Israëlische bedrijfGiven Imaging Ltd. De pil van 11 bij 26 mm (zie Afbeel-ding 1) is beslist een precisietechnologisch kunststukje,want deze bevat behalve een batterij ook een lichtbron, lens,

beeldverwerkendeelektronica en eenzendertje. De patiëntslikt de pil (een weg-gooiproduct terwaarde van 600euro) in, waarnadeze twee keer perseconde beeldinfor-matie uitzendt naarantennes op de buikvan de patiënt. Dieinformatie wordt

doorgegeven naar een cd-recorder. Inmiddels heeft de M2A-camerapil concurrenten, waarvan de belangrijkste deEndoCapsule van het Japanse Olympus is. Deze camerapilmet 6 led’s en een CCD-chip heeft een hogere beeldkwaliteit.

De camerapil is natuurlijk een geweldig hulpmiddel voor deenteroloog, vooral omdat ook de dunne darm geïnspecteerdkan worden, wat met een rectaal ingebrachte endoscoop nietmogelijk is. Dat een endoscoop alleen de dikke darm kanbekijken, is echter in de diagnostische praktijk niet zo’n grootbezwaar, omdat de meeste ziekteproblemen zich in de dikkedarm voordoen. Bezwaren van de camerapil zijn dat de ver-kregen beelden niet nauwkeurig aan een plaats in het spijsver-teringskanaal zijn te koppelen en dat de verwerking van deinformatie heel tijdrovend is. De enteroloog moet namelijkongeveer 8 uur beeldinformatie (8 x 3600 x 2 = 57.600 beel-den) inspecteren op afwijkingen; saai, inspannend en tijdro-vend. Een waardevol hulpmiddel zou automatische beeldver-werking zijn, maar daarvoor bestaat nog geen software.

Endoscoop verbeterenDe bezwaren van de camerapil plus de speciale interessevan een enteroloog in de dikke darm maken dat het nogsteeds de moeite waard is ‘conventionele’ endoscopen teverbeteren. Dat is het werk van Paul Breedveld, KNAW-onderzoeker in de faculteit Werktuigkunde van de TU Delft.Hij vertelde daarover al op het vorige symposium (zieMikroniek nr. 5 van 2004). Op het ogenblik doet Breedveldonderzoek naar een zelfstandige aandrijving voor de endo-scooptip. Daarmee beweegt de endoscoop gemakkelijker,zodat het darmonderzoek minder pijnlijk is voor de patiënt.Bovendien behoudt de medicus dankzij de endoscoopslanginformatie over de plaats van de tip.Voor de aandrijving is een soort ‘donut’-mechanisme ont-wikkeld; zie Afbeelding 2. Dat bestaat uit een drietal zelf-standig werkende gebogen miniatuur-rupsbanden, met eensteek van 120° over de tipomtrek verdeeld. De zelfstandigeaandrijving van iedere rupsband maakt het zonder haperen

N r . 1 2 0 0 6

van morgen

Afbeelding 1. De M2A-camerapil.


volgen van de darmkronkelingen mogelijk. Via de endo-scoopslang wordt de tip bestuurd en de beeldinformatiedoorgegeven. Een extra voordeel van het ‘donut’-mechanis-me – met een uitwendige diameter van niet meer dan 25 mm– is dat de darm niet met lucht behoeft te worden opgebla-zen, wat bij conventionele endoscopie wel noodzakelijk is.Er is octrooi aangevraagd en De Koningh System Supplier inArnhem maakt momenteel een prototype.

Afbeelding 2. Het ‘donut’-mechanisme voor aandrijving van eenendoscooptip.

BiosensorenPieter Jan Bolt, technologiemanager micro-device-technolo-gie bij TNO Industrie en Techniek in Eindhoven, laat ziendat een ‘lab-on-a-chip’ een chemische laboratoriumopstel-ling overbodig kan maken; zie Afbeelding 3. Het gaat daar-bij om micro-fluïdische biosensoren die in staat zijn automa-tisch diagnostische tests uit te voeren, bijvoorbeeld voor hetmeten van het cholesterolgehalte in bloed of het identifice-ren van bacteriën. De doorlooptijd van tests wordt daardoorveel korter en de kosten gaan omlaag. Geschat wordt dat demarkt voor producten van microsysteemtechnologie in vijfjaar ruim zal verdubbelen en dat het aandeel van medischeen levenswetenschappelijke toepassingen daarin van vijfnaar zeven procent groeit (bron: Nexus).

Het principe van een biosensor is dat een biologisch-che-misch signaal via een transducent in een elektrisch signaalwordt omgezet. Het betreft bijvoorbeeld de zuurgraad of deconcentratie van kalium of glucose in bloed, of moleculendie de aanwezigheid van een trauma, een tumor of bepaaldebacteriën verraden. Het gaat steeds om uiterst kleine hoe-veelheden van een monster, dat na monstervoorbereiding inde chip wordt geanalyseerd, met diagnose als resultaat. Inhet kader van het Europese project SmartHealth voor eengeïntegreerd medisch zorgsysteem gaat TNO onderzoekdoen aan biosensoren, in het bijzonder aan de monstervoor-bereiding op een chip. In het Holst Centre op de High TechCampus Eindhoven werkt TNO ook aan sensoren in folie.

Microchirurgie in het oogBaanbrekend werk op het gebied van de oogheelkunde werdal in de negentiende eeuw verricht door de NederlandersF.C. Donders en H. Snellen. Marc de Smet, oogchirurg enhoogleraar oogheelkunde in het AMC, vertelt dat kijken naarnetvlies en macula (de gele vlek, het centrale deel van hetnetvlies) bijna altijd moet plaatsvinden via de ooglens en hetzogeheten glasvocht. Als lens of glasvocht zijn vertroebeld,is onderzoek veel moeilijker. Daar komt bij dat het oog heelkwetsbaar is.Endoscopie in het oog is een oplossing voor die problemen.Daarbij zijn er drie openingen nodig: voor een infuus voorhet handhaven van de oogdruk, voor de belichting in combi-natie met het overbrengen van beeldinformatie en voor hetchirurgische instrument. Het gereedschap kan een pincet ofeen soort schaartje zijn; zie Afbeelding 4. Dat alles moet lek-vrij door openingen van iets meer dan 1 mm diameter wor-den gebracht. Optiek met 30.000 vezels binnen een diametervan 1,2 mm zorgt voor de beeldoverdracht.

N r . 1 2 0 0 6 30

SAMENWERKING MEDICI EN PRECISIETECHNOLOGEN

Afbeelding 3. Een ‘lab-on-a-chip’ (computeranimatie) kan eenomvangrijke chemische laboratoriumopstelling vervangen.

Afbeelding 4. Hulpmiddelen voor endoscopische oogchirurgie.


MTO en revalidatieFrans Nollet, hoogleraar revalidatie, leidt de interactieveworkshop over zijn vakgebied. De deelnemers worden rond-geleid in de nieuwe afdeling Revalidatie en er wordt eenbezoek gebracht aan de Medisch-Technische Ont-wikkelingsafdeling met onder meer de fijnmechanischewerkplaats. Daar wordt een dynamisch hartfantoomgetoond; zie Afbeelding 5. Dat is een latex model van hethart, dat gevuld wordt met een vloeibaar radioactief medi-um, net zoals bij nucleair geneeskundig onderzoek eenradioactief geneesmiddel selectief in de hartspier wordtopgenomen. Het ‘kloppende’ hartfantoom fungeert alsrealistisch hartmodel, dat het mogelijk maakt metingen aanhet hart te kalibreren en apparatuur te testen.

Afbeelding 5. Een dynamisch hartfantoom.

Nollet vertelt dat het bij revalidatiegeneeskunde gaat om hetoplossen van functiestoornissen in het bewegingsapparaat.Met implantaten is het tegenwoordig mogelijk in te grijpenop het niveau van de storing in het lichaam, zelfs in de her-senen of zenuwbanen. Prothesen worden steeds geavanceer-der, zoals een elleboogprothese en het elektronisch gestuur-de kniegewricht C-leg van Otto Bock, waarmee een patiëntmoeiteloos een trap kan aflopen. Daarbij kan gebruik wor-den gemaakt van een schroef van titaan in het bovenbeen:ossale integratie.Carine van Schie en Sicco Bus vertellen over hun onderzoeknaar oplossingen voor voetproblemen van diabetici. Er zijnin Nederland 800.000 lijders aan diabetes mellitus, ouder-domssuikerziekte. Onder meer door neuropathie – gevoel-loosheid – krijgen die patiënten last van voetzweren, wat uit-eindelijk kan leiden tot amputatie. Gebleken is dat die zwe-ren te maken hebben met het lokale krachtenspel tussen voeten schoeisel. Daarbij speelt de schuifspanning waarschijn-lijk een grotere rol dan de normaaldruk. Van Schie en Buslaten hun opstelling zien, waarin tijdens het lopen de nor-maaldrukken onder de voet met een spatiale resolutie van 1 cm2 worden gemeten; zie Afbeelding 6. Maar ze willen

meer. Daarom richten ze het verzoek aan de precisietechno-logen hun een soort meetzool of meetplaat met hogere reso-lutie te verschaffen, die behalve normaaldrukken ook schuif-spanningen kan meten.

Afbeelding 6. Meting van normaaldrukken onder de voetzool, inhet kader van onderzoek naar voetproblemen van diabetici.

Het hospitaal van de toekomstDavid Rollo, chief technology officer van Philips MedicalSystems in Andover in de VS, schetst een beeld van de toe-komstige ontwikkelingen in de technologie van ziekenhui-zen. Voor de problemen in de Amerikaanse gezondheidszorg(onder meer stijgende kosten, ziekenhuisbacteriën) ziet hijals oplossingen ‘connectivity, flexibility and monitoring’.Die kunnen tot stand komen in lokale netwerken voorgezondheidszorg. Voor de ‘connectivity’ is dan een infra-structuur van draadloze radioverbindingen nodig. Die zal hetmogelijk maken dat de patiënt in de meeste gevallen thuis inzijn eigen bed kan blijven. De Philips-competenties in geïn-tegreerde en geminiaturiseerde ‘in home’-technologie enmedische sensortechnologie zullen daarvoor de basis moe-ten vormen.Verder benadrukt Rollo het belang van functionele beeldvor-ming, waarmee de werking van weefsels kan worden beoor-deeld. Zo wordt het mogelijk in een vroeger stadium te diag-nosticeren en te behandelen. Tot slot merkt hij op dat het zie-kenhuis van de toekomst veel patiëntvriendelijker zal zijndan nu het geval is. Als een patiënt dan toch naar een zieken-huis moet, dan profiteert hij/zij van hotelachtige faciliteiten.En ondervindt een vriendelijke ‘ambient experience’ dankzijgeavanceerde diagnostische en therapeutische apparatuur.Precisietechnologie is daarvoor een onmisbaar hulpmiddel.

AuteursnootIr. Frans Zuurveen is freelance tekstschrijver.

N r . 1 2 0 0 631


32

IOP: PRECISIEVERSPANEN VAN KUNSTSTOFFEN

H

N r . 1 2 0 0 6

Het project ‘Precisieverspanen van kunststoffen’ aan de Technische Universiteit

Eindhoven maakt deel uit van het IOP Precisietechnologie. Het omvat de ontwikke-

ling van technologieën voor de vervaardiging van oppervlakken met optische kwali-

teit in kunststoffen met behulp van diamantdraaien. Eerste deel van het project is de

studie naar de oorzaken van en oplossingen voor de slijtage van het diamantgereed-

schap bij het vervaardigen van kunststofproducten met optische kwaliteit. Het twee-

de deel omvat het ontwerp van een fast-tool servo met hoge versnelling. Deze bijdra-

ge handelt over het principeontwerp van de toegepaste aandrijving.

• Erik Homburg •

Het vervaardigen van niet-rotatiesymmetrische productenop een draaibank is mogelijk door toepassing van een zoge-heten fast-tool servo. Wil men die producten op een draai-bank vervaardigen, dan moet het snijgereedschap een bewe-ging maken die gesynchroniseerd is met de rotatiepositievan de hoofdspil. De Z-positie van de beitel wordt als eensoort slaaf gekoppeld aan de C-as van de draaibank. Eenbelangrijke klasse van niet-rotatiesymmetrische oppervlak-ken zijn de torische oppervlakken (zie Afbeelding 1), zoalswe die tegenkomen in brillenglazen met cilindercorrectie.Uiteraard gaat het hier om brillen-‘glazen’ uit kunststof.Het is mogelijk het oppervak te splitsen in een rotatiesym-

Een fast-tool

Afbeelding 1.Torisch oppervlak met twee hoofdkromtestralen.

32_35_fast_tool_nr1_06 03-02-2006 13:55 Pagina 32

33

metrische en een niet-rotatiesymmetrische component. Derotatiesymmetrische bewegingscomponent wordt uitge-voerd door de klassieke X- en Z-as van het gereedschap-werktuig en de niet-rotatiesymmetrische component wordtaan de fast-tool servo doorgegeven. In het geval vangenoemde lensoppervlakken willen we optische kwaliteitook zonder nabewerking kunnen leveren. De positioneringvan de beitel moet dan met een resolutie van enkele nano-meters gebeuren. Wil bewerking van het oppervlak op eeneconomisch verantwoorde wijze gebeuren, dan moet debewerkingstijd binnen een acceptabele grens liggen.Afhankelijk van de amplitude van het niet-rotatiesymmetri-sche profiel en het toerental van de hoofdspil levert dateisen aan de versnelling van de beitelpunt op. Deze versnel-lingseisen vormen de basis van de specificatie van de fast-tool servo-actuator.

Geometrie en dynamicaIn het geval van een brillenglas met simpele cilindercorrec-tie is het oppervlak te beschrijven met twee verschillendehoofdkromtestralen. De positie van de beitelpunt z kan ingoede benadering worden beschreven als een functie van deradiale positie r en spindelpositie .

We zien een sinusfunctie met twee perioden per omwente-ling van de hoofdspil. De snelheid van de beitelpunt wordtbepaald door eenmaal te differentiëren en de versnellingdoor nogmaals te differentiëren. Als we substitueren doorw•t en vervolgens w door vc /r, dan ontstaan de volgenderelaties, met als voornaamste parameters de geometrie vanhet oppervlak en de snijsnelheid vc.

Als we een straal van het product van 40 mm en een ampli-tude u van 5 mm aannemen, de uiterste waarden voor eenbrillenglas, dan krijgen we piekwaarden voor beitelsnelheiden -versnelling volgens Tabel 1.

Tabel 1. Piekwaarden voor beitelsnelheid en -versnelling bijverschillende snijsnelheden.

Snijsnelheid Beitelsnelheid Beitelversnelling[m/s] [m/s] [m/s2]5 1,25 312,57 1,75 612,510 2,5 1250

Dit zijn duidelijk zeer hoge waarden voor de versnelling,zeker in de precisietechnologie. Verder valt op te merken datbij een constante snijsnelheid de amplitude van de versnel-ling op elke straal van het oppervlak dezelfde waarde heeft.Onder deze voorwaarde en bij aanname van een aanzet van10 μm/omw levert dat bewerkingstijden op van respectieve-lijk 100, 70 en 50 seconden.

MotormodelAangezien de slag van de beitelpunt relatief kort is, lijkt dekeuze voor een enkelfase lineaire motor gerechtigd.Impliciet beschouwen we een motor met vlakgewikkeldespoelen tegenover vlakliggende magneten, zoals dat ook

N r . 1 2 0 0 6

servo-actuator


voorkomt in moderne lineaire motoren. We beschouwen eenrelatief abstract motormodel waarbij een geïsoleerd koper-pakket een massa aandrijft. In Afbeelding 2 zien we links deaangedreven massa m0 en rechts de aandrijvende spoel. Despoel zien we opgedeeld in de zuivere geleiders en de spoel-isolatie. Deze spoelisolatie wordt in het massamodel verderverwaarloosd. Verder moeten we de spoel opdelen in eengedeelte dat effectief het magneetveld ziet en een niet-effec-tief gedeelte dat alleen loze massa bijdraagt.

Afbeelding 2.Actuator-massamodel.

De door de actuator geleverde kracht berekenen we met dewet van Lorentz:

Hierin is F de geleverde kracht, B de magnetische fluxdicht-heid, J de elektrische stroomdichtheid en Vsp•a het effectie-ve spoelvolume. De bewegende massa van de actuator is de som van de spoel-massa en de aangedreven massa m0.

dsp is hier de soortelijke massa van de spoel.

Met

volgt voor de totale massa:

De opgewekte versnelling wordt dan:

Het in de spoel gedissipeerde vermogen om deze versnellingte kunnen bereiken is:

met ρcu de soortelijke weerstand van koper.

VermogenseffectiviteitEen belangrijk kental voor de actuatorontwerper is de ver-mogenseffectiviteit van de actuator. Het is de geleverde ver-snelling gedeeld door de wortel uit het benodigde vermogen.

De uitdrukkingen voor zowel de versnelling als de effectivi-teit zijn voornamelijk afhankelijk van globale parameters alsde toegelaten stroomdichtheid, het opgewekte magneetvelden parameters die de spoel beschrijven. Met schattingenvoor deze grootheden kunnen we op een heel globaal niveaudiverse ontwerpvarianten vergelijken. De belangrijkste aan-name is dat we uitgaan van een zuivere Lorentz-actuatorzonder ijzer in het magneetcircuit. Dat heeft als belangrijk-ste nadeel een verlies aan sterkte van het magneetveld, maarals belangrijkste voordelen lineair gedrag en de afwezigheidvan kleefkoppels. Als we dan een motorvorm aannemen metvlakgewikkelde bewegende spoelen, kunnen we met moder-ne magneetmaterialen een magnetische fluxdichtheid berei-ken van ongeveer 0,5 T. Als spoelmateriaal kunnen we behal-ve het gebruikelijke koper ook kiezen voor aluminium van-wege de lagere soortelijke massa. We kunnen het motorprin-cipe ook omdraaien: de magneten bewegen en de spoelenzijn stationair. Het voordeel hiervan is dat we de stroomdicht-heid flink hoger kunnen kiezen, omdat we de koeling van despoelen enorm kunnen verbeteren. Wel is de te behalen flux-dichtheid B slechts de helft van die in het eerste geval.

Het resultaat van berekeningen op grond van deze beschou-wingen, met een aantal goede schattingen van betreffendeparameters, is samengevat in Tabel 2.

N r . 1 2 0 0 6 34


0 sp spm r m r d V= ∗ = ∗ ∗


Tabel 2. Kentallen van motorvarianten.

Moving coil Moving magnetCu Al Cu Al

x [m/s2] 225 224 1125 731η [m/s2/V W] 73 292 66 53

De trend is duidelijk: de motor met bewegende magnetenkan de hoogste versnellingen genereren, maar is niet demeest efficiënte oplossing. Voor de onderhavige actuatorkiezen we wel deze oplossing. Verder valt op te merken datzelfs onder de ideale omstandigheden in dit model degevraagde versnelling maar net geleverd kan worden. Willenwe meer marge, dan kunnen we kiezen voor een versnellen-de overbrenging tussen motor en gereedschap. Tot dusverhebben we impliciet een translerende beweging aangeno-men. Dat hoeft niet en we komen dan uit op een uitvoeringals roterende motor met een draaiarm waarop de beitelgemonteerd is [1].

Afbeelding 3. Motorkeuze.

Afbeelding 3 toont de gekozen motor. De rotor bestaat uiteen aantal afwisselend gemagnetiseerde magneetsegmentenen daartegenoverliggende vlakke spoelen. De magneetringkan roteren en de spoelen zijn stationair. De spoelen zijngemonteerd op vloeistofgekoelde koellichamen die de hogestroomdichtheden mogelijk maken. Elke spoel is zodaniggepositioneerd dat bij bekrachtiging van de spoel een nettotangentiële kracht en daarmee een koppel op de rotor ontstaat.

ModelleringVoor een verdere detaillering van de motor dienen we over tegaan op een magnetische eindige-elementenberekening, hierin Ansys. Het probleem met de elementenberekening wordtduidelijk met de schets van de elementenverdeling inAfbeelding 4.

Afbeelding 4. Elementenverdeling van een sectie van de rotor.

De lucht dient meegemodelleerd te worden, waardoor eenzeer groot aantal elementen in de berekening meegenomenmoet worden. Als de rotor in de middenstand staat, is hetprobleem niet al te groot omdat dan door een slimme keuzevan symmetrievlakken het model gereduceerd kan worden.Staat de rotor bij de berekening niet in die neutrale stand,dan is deze symmetrie-eigenschap niet van toepassing enneemt het aantal te berekenen elementen excessief toe. Dehier gekozen oplossing is een tweetrapsbenadering. Hetmagneetveld van de rotor wordt kaal zonder spoelen bere-kend met gebruik van maximale symmetrie-eigenschappen.De resultaten worden in een algemeen technisch rekenpro-gramma (Matlab) geëxpandeerd naar de volledige ruimte.De krachtopwekking wordt ook in dat rekenprogramma uit-gerekend door over het volume de wet van Lorentz toe tepassen.

Afbeelding 5 toont boven de magneetrotor een stel geslotencurven die de stroomverdeling in de spoel modelleren. Dekrachtopwekking wordt per lus uitgerekend en over alle lus-sen gesommeerd.

N r . 1 2 0 0 635

Afbeelding 5. Stroomverdeling ten behoeve van koppelberekening.


Het resultaat van deze berekeningen komt dan uit op eenmaximaal opgewekt koppel van ongeveer 5,5 Nm en eenkoppelvariatie over de slag van maximaal 3%. De verwach-te maximaal haalbare versnelling komt uit op ongeveer 400m/s2, met een reële schatting van de meebewegende massa. Afbeelding 6 toont een principeschets van de totale actuator.Op een hydrostatisch gelagerde spil draait de rotor. Op derotor is de draaiarm met het diamantgereedschap bevestigd.Tevens is hierop een hoekmeetsysteem gemonteerd, nodigvoor de terugkoppeling van de draaiarmpositie.

Afbeelding 6. Principeschets van de totale actuator.

Tot slotIn bovenstaand verhaal is geprobeerd aan te geven hoe menmet niet al te gecompliceerde beschouwingen kan komen toteen eerste dimensionering van een motor met hoge specifi-catie. Een uiteindelijk ontwerp van deze actuator omvatuiteraard veel meer dan hier beschreven, maar dat valt bui-ten het bestek van deze bijdrage.

Literatuur[1] Ludwick, S.J. (1999), “A Rotary Fast Tool Servo for

Diamond Turning of Asymmetric Optics”, Phd Thesis,MIT.

AuteursnootF.G.A. (Erik) Homburg is verbonden aan de sectie Microand Nanoscale Engineering (voorheen PrecisionEngineering) van de afdeling Werktuigbouwkunde van deTechnische Universiteit Eindhoven. Hij bedankt de afstu-deerders A.J.M. Moers en M.A.J. ter Voert voor hun bijdra-gen aan het hier beschreven ontwerp.

N r . 1 2 0 0 6 36


wwww.senternovem.nl/[email protected]

Informatie


N r . 1 2 0 0 637

PERSBERICHTEN

Vorig jaar op 2 decembersprak Joannes Collette opAvans Hogeschool in DenBosch zijn lectorale rede uit,“Industriële Automatisering,automatisch succes voor deNederlandse industrie?”.Voor precisietechnologeneen behartenswaardig ver-haal, van een bekende. WantCollette werkte dertig jaarbij Philips in verschillendefuncties, onder meer inresearch, ontwikkeling enfabrieksautomatisering. Zowas hij betrokken bij hetopstarten van het werk-gebied dat nu mechatronicaheet. Na zijn loopbaan bijPhilips was hij interim-manager in de industrie,onder meer bij ASML. In2003 werkte hij mee aan hetopstellen van de RoadmapPrecisietechnologie in op-dracht van het IOP Precisie-technologie.

Sinds 1 april 2004 is Collette lectorIndustriële Automatisering aan AvansHogeschool. Zijn lectoraat wil met deaanwezige kennis en middelen eenpositieve bijdrage leveren aan de regio-nale industrie. Op veel plaatsen in hetindustriële proces kan automatiseringnamelijk voor doorbraken zorgen enhelpen nieuwe kansen te benutten, mitsop de goede plaats en met de juisteaanpak toegepast. In zijn lectorale redeging Collette verder in op deze kansen,tegen de onheilspellende achtergrondvan krantenkoppen als “Nederland kanzonder industrie”.

De industrie tobt al tientallen jaren meteen verslechterend imago, constateertCollette. In het licht van de stormachti-ge ontwikkelingen wereldwijd onder-neemt de overheid allerlei acties om deindustrie te ondersteunen en te koeste-

ren. De industrie moet innovatieverworden, zorgen voor vernieuwingen.Lagelonenlanden kunnen immers metlage investeringsdrempels veel goed-koper produceren en onze kennis isniet meer zo uniek als lang gedacht. Erheerst nog steeds het idee dat de indus-trie vooral geholpen wordt door hetontwikkelen van nieuwe technologie.Natuurlijk is technologische vernieu-wing continu noodzakelijk, maar suc-ces en falen van de Nederlandse indus-trie hebben veel meer te maken metondernemerschap. Zelfs in de high-tech-machinebouw in Noord-Brabantis goed ondernemerschap de dominan-te succesfactor, aldus Collette: “Alleen‘doen’ kan leiden tot een economischrelevant effect. Ergo, als we het hebbenover het achterblijven van innovatie inhet bedrijfsleven, is fundamenteel we-tenschappelijke kennis (het weten) nietde bottleneck en vrijwel ook nooit de

technologie (het kunnen). Debelangrijkste bottleneck isondernemerschap (hetdoen).”

Lange tijd konden door hettoepassen van automatise-ring bedrijfstakken eenvou-digweg behouden worden. Automatisering als tover-middel om met minder men-sen goedkoop in Nederlandte kunnen blijven produce-ren. Deze ‘standaardaanpak’werkt niet meer, erkentCollette. Ook in lagelonen-landen is vaak voldoendekennis aanwezig om com-plexe apparatuur te installe-ren en te laten produceren.Bovendien kan met hand-matige of semi-automatischeproductie in lagelonenlandenmet weinig investering zeersnel productie worden opge-start. Bedrijven die succes-vol zijn, gaan slim om met

outsourcing en met het inschakelen vanpartners. Zij bouwen heldere en solideketens tussen bedrijven en bedrijfs-onderdelen en zorgen ervoor dat ze(wereld)leider blijven in hun kern-processen. Denk bij ketens aan fysiekeketens, de goederenstroom of supplychain, ketens van kennis en waarde-ketens. Dit betekent dat de industrie inNederland bestaansrecht heeft.Innovatieve bedrijven die de beste zijnin hun kernprocessen en kansen benut-ten in de wereld door het bouwen vaneffectieve ketens, die bedrijven blijven.Sterker nog, deze ontwikkelingen zor-gen voor impulsen voor nieuwe onder-nemingen. Er is dus hoop voor deNederlandse hightech-maakindustrie,aldus lector Collette.

[email protected]

Weten, kunnen en vooral doen

Foto:Avans Hogeschool

36_41_pers_nr1_06 03-02-2006 12:31 Pagina 37

N r . 1 2 0 0 6 38

PERSBERICHTEN

Phoenix|x-ray heeft zijn assortiment van hoge-resolutie computertomogra-fiesystemen uitgebreid met een nieuwcompact systeem, nanotom®. Dat is heteerste 160 kV nanofocusTM computer-tomografiesysteem uitgerust voor appli-

caties in de mechanische wetenschap,micromechanica, elektronica en biolo-gie. Het zeer compacte systeem heefteen granieten CT-basisplaat met een 160kV high-power nanofocus X-ray buisvan phoenix|x-ray en een speciale digi-

tale detector om een ‘voxelresolutie’ van< 500 nm te bereiken. De digitale detec-tor heeft 5 Megapixels, en daarmee eenmeetbereik voor de hoogst haalbareresolutie. Met de nanotom kan menapplicaties onderzoeken met een diame-ter tot 120 mm en een gewicht van 1 kg. De nieuwe CT-software datos|x vanphoenix|x-ray is gemakkelijk en intuïtiefin gebruik en vereist een minimale trai-ning. De hoge effectiviteit van deze soft-ware garandeert altijd de beste beeld-kwaliteit en volumereconstructies. Eenoptionele pc-cluster draagt bij aan eenverdere reductie van de reconstructietij-den. De nanotom is zowel geschikt vooronder meer 3D-onderzoek van sensoren,complexe micromechanische applicatiesen micro-elektronische componenten,als voor applicaties met betrekking totmaterialenonderzoek, zoals syntheti-sche, keramische of samengesteldematerialen, steenmonsters, enzovoort.

www.tmsystems.nl

Computertomografie met submicronresolutie

Meetmachine gemakkelijk te integreren in productielijn

Mitutoyo heeft zijn serie coördinaten-meetmachines Mach onlangs uitge-breid met de Mach V, die wordt geken-merkt door een open C-vormig frame.Daardoor is deze uitvoering aan drie

zijden goed toegankelijk.De hogesnelheidsmachineis dan ook bijzondergeschikt voor het efficiëntmeten in productielijnen.Tijdsbesparing wordtmede bereikt door de hogever plaatsingssnelheid(866 mm/s) en meetsnel-heid (max. 20 mm/s), ter-wijl voor de versnellingeen waarde van 0,86 gwordt opgegeven. De Mach CNC-coördina-

tenmeetmachines kunnen dankzij hungrote stabiliteit en belastbaarheiddirect in een productielijn wordengeïntegreerd, bijvoorbeeld ‘in seriegeschakeld’ met een of meer bewer-

kingscentra of andere gereedschapma-chines. Ze zijn standaard voorzien vangeïntegreerde thermische foutcorrectievoor machine en werkstuk binnen hettemperatuurbereik van 10 tot 35 °C. De nieuwe uitvoering op basis van eenopen C-constructie leent zich nog betervoor inline-meting vanwege de uitste-kende toegankelijkheid. Hierdoor kun-nen werkstukken via een transportsys-teem (pallets, lopende band) zowel vanbeide zijden als van voren naar achte-ren en omgekeerd worden toe- en af-gevoerd. Daardoor valt de Mach V een-voudig en flexibel in bestaandewerkomgevingen in te passen.

www.mitutoyo.nl

De Mach V geïntegreerd in een productielijn.

36_41_pers_nr1_06 03-02-2006 12:31 Pagina 38

N r . 1 2 0 0 639

Hottinger Baldwin Messtechnik(HBM), toonaangevende producentvan meet- en weegapparatuur, heefteen nieuwe dienstverlening geïntrodu-ceerd. Het bedrijf kan met behulp vaneen mobiel kalibratiesysteem, deMGCPlus, meetsystemen op locatiekalibreren. Die nieuwe dienstverleningbiedt grote voordelen. Omdat het sys-teem niet losgekoppeld of opgestuurdhoeft te worden, wordt veel tijd

bespaard of er hoeft niet ineigen kalibratie-appara-tuur en opleiding vanmedewerkers geïnvesteerdte worden. Gecertificeerde bedrijvenmoeten hun meetappara-tuur regelmatig laten kali-breren. Dat kan echterproblemen opleveren,vooral als de meetappara-tuur continu gebruiktwordt of als deze onder-deel uitmaakt van com-plexe meetopstellingen.De meetapparatuur moet

dan losgekoppeld en naar een externkalibratielaboratorium opgestuurdworden. Bedrijven kunnen weliswaarook zelf kalibreren, maar moeten danover de noodzakelijke kalibratie-appa-ratuur en speciaal daarvoor opgeleidpersoneel beschikken.

HBM heeft een compact en mobielkalibratiesysteem ontwikkeld, waar-mee een specialist van HBM de

MGCPlus-meetversterkers bij de klantkan komen kalibreren. In de loop van2006 is deze dienstverlening ookbeschikbaar voor de Spider-meetappa-ratuur van HBM. Omdat veel voorbe-reidingen van te voren off-line uitge-voerd kunnen worden, kan het mobielekalibratiesysteem de metingen automa-tisch en zeer snel laten verlopen.Daardoor worden stilstandstijden toteen minimum beperkt. De HBM-engi-neer kan tijdens zijn bezoek tevens delaatste upgrades in de meetsoftwareinstalleren.De mobiele kalibreeroplossing past inhet streven van HBM om een compleetaanbod van producten en diensten televeren. Naast complete meetketensvan opnemers en data-acquisitieappa-ratuur tot en met software en kalibra-tiesystemen zijn er in de loop der jarenook diensten voor installatie, techni-sche ondersteuning, training en kali-bratie ontwikkeld.

[email protected]

Tijdens de Precisiebeurs 2005 werd deoprichting van de STichting AppliedPiëzo (STAP) bekend gemaakt.Doelstelling van STAP is om toepas-sing van piëzotechnologie toegankelijkte maken voor bedrijven. Deelnemendebedrijven en onderzoeksinstellingenbundelen hun krachten in dit compe-tence center om één laagdrempelig toe-gangsportaal te bieden voor bedrijvendie piëzotechnologie willen toepassenin hun producten. Vragen over de toe-pasbaarheid van piëzo in diverse appli-catiegebieden kunnen zij voorleggen.STAP zoekt naar de juiste kennis enervaring binnen het competence center.Bedrijven krijgen zo via één loket ant-

woord op vragen over haalbaarheid,ontwikkelkosten en productprijs, enkunnen eventueel hun project laten uit-voeren door één of meerdere partijenuit het competence center.

Het kan hierbij gaan om allerlei toe-passingen van piëzo als sensor of actu-ator. Te denken valt aan nauwkeurigepositioneerinrichtingen en bewegings-sensoren, maar ook vandaalbestendigebedieningspanelen. De deelnemendepartijen willen door het bundelen vanhun krachten nieuwe applicaties vin-den en vooral ook samen succesvolprojecten uitvoeren. Intitiatiefnemerszijn Imotec, D-Switch en Mikro-

centrum. Daarnaast zijn diverse uni-versiteiten uit binnen- en buitenlandbetrokken, waaronder Twente enHelsinki University of Technology. Derol van Mikrocentrum is het versprei-den van kennis over piëzotechnologiemiddels opleidingen, themadagen enbeurzen. Diverse partijen zijn al geïn-teresseerd in deelname aan STAP. Destichting is op zoek naar alle bedrijvenen instellingen met aanvullende kennisof ervaring op het gebied van de toe-passing van piëzotechnologie.

www.appliedpiezo.com

Bundeling van piëzokrachten

HBM kalibreert meetapparatuur op locatie

36_41_pers_nr1_06 03-02-2006 12:31 Pagina 39

N r . 1 2 0 0 6 40

PERSBERICHTEN

Het kabinet heeft voor 2006 wederomin een aantal subsidies gesneden.Gelukkig zijn sommige subsidies voorinnovatie, de motor van onze pingelen-de economie, buiten schot gebleven.Zoals de WBSO-regeling (WetBevordering Speur- en Ontwik-kelingswerk). Voor wie de WBSO alkent, let op de wijzigingen vanaf 2006!

De WBSO-regeling subsidieert loon-kosten die een bedrijf maakt voorspeur- en ontwikkelingswerk. DeWBSO is van toepassing op activitei-ten die leiden tot een voor het bedrijftechnisch nieuw fysiek product of pro-ces. Hieronder valt ook nieuwe techni-sche programmatuur. Het is niet rele-vant of de concurrent hetzelfde productal maakt. Als het bedrijf het zelf nieuwontwikkelt, kan het gebruik maken vande regeling. Een belangrijke uitbrei-ding van de regeling in 2006 is dattechnisch onderzoek naar significanteverbeteringen in de eigen productie-methode ook subsidiabel is. Dit onder-zoek moet een analyse opleveren vanverbetermogelijkheden en hoeft daarnaniet (direct) te leiden tot ontwikkeling.Projectvoorbeelden zijn onderzoeknaar (significante) versnelling van hetproductieproces, verlaging van pro-ductuitval of verbetering van arbeids-omstandigheden.

De subsidie bedraagt 42% over de eer-ste € 110.000,- aan loonkosten van demedewerkers die zich met product- enprocesontwikkeling of technischonderzoek bezighouden. Bedraagt hettotale loon van deze medewerkers meerdan € 110.000,-, dan wordt voor hetmeerdere 14% ontvangen. De subsidiekomt in de vorm van een verminderingvan de maandelijkse afdrachten loon-belasting.Een ondernemer komt voor de techno-startersregeling van de WBSO in aan-merking als hij in één of meer van devijf voorafgaande kalenderjaren geen

loonbelasting heeft afgedragen en overdie periode niet meer dan twee maal deWBSO heeft toegepast. De subsidiebedraagt dan 60% (in plaats van 42%)over de eerste € 110.000,-. Zeker voorbeginnende ondernemers is een subsi-die van 60% een belangrijke verlich-ting van de maandelijkse loonkosten.

Voor het indienen van een WBSO-aan-vraag maakt de ondernemer per projecteen omschrijving en vervolgens eenureninschatting van de geplande activi-teiten. Het is daarbij verstandig om zogoed mogelijk de loonkosten van hetbetrokken personeel te begroten. Deuitkomst (aantal begrote uren verme-

nigvuldigd met begroot intern gemid-deld uurloon) vormt het feitelijkeR&D-budget. Vanaf 2006 kunnenWBSO-aanvragen het gehele jaar doorworden ingediend. De minimale perio-de waarop projecten betrekking moe-ten hebben, is drie maanden. De maxi-male periode bedraagt zes maanden.Hierop zijn soms uitzonderingenmogelijk.

Voor meer informatie:Pieter Rem, bedrijfsadviseur, DynovaInnovatieadvies, tel. 0318 - 54 82 48. Op www.dynova.nl staan voorbeeldenvan de WBSO uit verschillende bran-ches.

Kansen voor innovatie

Groneman in Hengelo introduceert deParaPicker, een twee-assige pick &place-unit die is opgebouwd uit tweevast gemonteerde LinMot lineaire

servomotoren. Deze motoren zijnaan elkaar gekoppeld middels eenstangenstelsel zodat een hoog-dynamische 2D-manipulator ont-staat. Met slechts een klein aantalcomponenten kan eenvoudig eenonderhoudsvriendelijke mecha-nische constructie worden ge-bouwd. In tegenstelling tot de traditionelepick & place-systemen staan bij deParaPicker beide assen vast. Er isgeen kabelketting en highflex-kabel nodig. Dit vermindert dekans op storing en slijtage enmaakt montage eenvoudiger ensneller. Qua slaglengte en dyna-miek laat dit modulaire systeemzich perfect aan de gestelde eisenvan de klant aanpassen. De bewe-gingssnelheid kan oplopen tot 5 m/s en er kunnen acceleraties tot40 m/s2 bereikt worden. De her-

haalnauwkeurigheid bedraagt ± 0,2 mm.

www.groneman.nl

Twee-assige robot met vaste assen

36_41_pers_nr1_06 03-02-2006 12:31 Pagina 40

N r . 1 2 0 0 641

Newport Corporation, een leidendeaanbieder van vibration en motion con-trol-oplossingen, heeft ’s werelds eersteen enige opwaardeerbare optische tafelaangekondigd, de SmartTable-UT™.Deze tafel kan worden uitgerust metNewport’s gepatenteerde actieve iQ-trillingsdempers voor hooggevoeligetoepassingen zoals bio-fotonischebeeldvorming, atomic force microsco-pie en lasermicrobewerkingen. New-port claimt een ongeëvenaarde flexibi-liteit en performance voor zijnSmartTable-UT. De intelligent Q (iQ)-technologie van Newport kan het dem-pingsgedrag van een (optische) tafelmonitoren en verbeteren.

www.newport.com

Intelligente demping van optische tafel

Fontys Hogescholen heeft de NVPTom advies gevraagd over de toekomstvan haar Mechatronica-opleiding.Zoals wellicht bekend, is de NVPTsterk voorstander van een diepgaandestudie waarin alle benodigde theorieaan de orde komt. Te denken valt aanvakken als mechanica, dynamica,meet- en regeltechniek, ontwerpkunde,constructieprincipes, tribologie en ther-modynamica. Ook het toepassen vandeze theorie in de praktijk dient in destudie uitgebreid aan de orde te komenin werkcolleges, studieopdrachten endergelijke. Dit gaat in tegen de huidigetrend om studies aantrekkelijker temaken voor studenten, door te kiezenvoor verlichting van de studiedruk envoor “leuke” vakgebieden. Mecha-tronica zal daarom moeten wordengepromoot als een vakgebied dat leukwordt wanneer je de vakprincipes goedbeheerst. Dan staat de mechatronicuseen uitdagende carrière met zeer veel

afwisseling te wachten. De studie iszwaarder dan gemiddeld, maar hetresultaat is er dan ook naar. Deze visie heeft NVPT-voorzitter HansKrikhaar toegelicht in een gesprek metJan Houben, lid van de Raad vanBestuur van Fontys en eerstverant-woordelijke voor het onderwijs. In deopzet voor een vernieuwde visie enmissie voor de richting Mechatronicazal Fontys daar rekening mee houden.Fontys is ervan overtuigd dat de preci-sietechnologie-industrie goed en volle-dig opgeleide mensen nodig heeft, diehet succes van deze industrie inNederland verder zullen uitbouwen.Deze overtuiging is mede te dankenaan de inzet van Henk van Logten, lec-tor Mechatronica aan Fontys en ver-bonden aan het Fontys KenniscentrumMechatronica in Eindhoven.

www.fontys.nl/werktuigbouwkunde/mechatronica/

NVPT pleit bij Fontys voor Mechatronica-opleiding

Het congres TValley2006, dat op 18april plaatsvindt op de campus van deUniversiteit Twente, focust op techno-logische innovaties en concrete busi-ness in ‘smart devices and materials’.Sprekers komen onder meer vanThales Nederland, Philips, Demcon,maxon motor, Enrichment TechnologyNederland, IMS, PANalytical enIMPACT (Universiteit Twente).Tijdens het congres vindt de jaarlijkseKIVI NIRIA / UT-prijsuitreikingplaats.

www.mechatronicavalley.nl

Congres Mechatronica Valley Twente

36_41_pers_nr1_06 03-02-2006 12:31 Pagina 41

N r . 1 2 0 0 6 42

De laserdivisie van TRUMPF-Laser is voor wat betreft deCO2-lasers gevestigd in Ditzingen (D) en de Nd:YAG-lasersin Schramberg (D). Al meer dan 35 jaar worden laser-instal-laties voor het lassen, snijden, boren en markeren over degehele wereld geleverd.

Nieuw in het programma is de diodengepompte laser TL 40-1 VQ, speciaal voor het microbewerken. Las- en snijtoepas-singen met een vastestoflaser zijn tegenwoordig al eenindustrieel erkend proces. De laatste jaren tekent zich eentrend af naar microbewerken. Door miniaturisering van pro-ducten neemt de vraag naar nauwkeurige laser-installatiestoe, vooral laser-installaties met een goede straalkwaliteit enkorte pulsen in het nano- en picosecondenbereik.

TRUMPF-Laser ontwikkelde hiervoor eerdergenoemde Q-Switch laser in het nanosecondenbereik. Deze TL 40-1VQ wordt speciaal ingezet voor het ableren van zonnecellen,het boren van keramiek en het oppervlakte-structureren vanmatrijzen. Het voordeel van laserbewerken is dat hetcontactloos gebeurt en zeer flexibel is. Contouren en vormenkunnen direct uit het CAD-systeem worden gemaakt. Hetbewerken van cylinderwanden wordt reeds met succes inserie voor dieselmotoren toegepast. Verder zijn er ontwikkelingen bij de Disk-laser met mode-

koppeling. Het principe van deze laser is dat een oscillatordoor middel van modekoppeling picoseconden genereert.Pulsen van vijf picoseconden en een pulsvermogen van 200 MW zijn reeds bereikt.

KENNIS VAN ELKANDERS KUNNEN

TRUMPF-Laser voor

micro en macroin laserbewerken van metalen

Voor inlichtingen over het totaalprogramma van TRUMPF-Laser:TRUMPF-Laser Nederlandtel. 0172 - 495 345 / 06 - 51 40 36 52www.trumpf-laser.com

Informatie

42_Kvek_nr1_06 02-02-2006 11:13 Pagina 42

00_omslag_xx_nr1_06 02-02-2006 11:12 Pagina 35

Elke nieuwe generatie wordt aan nieuwe maatstaven afgemeten. Dat geldt ook voor de halfgeleider-

fabricage. De wafers moeten steeds groter worden, terwijl de structuren steeds kleiner worden.

Om daarbij succesvol te zijn, heeft u meettechniek nodig die aan de hoogste eisen op het gebied

van nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid voldoet. Ideaal daarvoor zijn de meetsystemen van

HEIDENHAIN. Al 114 jaar houden wij ons bezig met lengte- en hoekmeetsystemen. En wij investeren

steeds in de ontwikkeling van de technologieën van morgen. Met de meettechniek van HEIDENHAIN

kunt ook aan de maatstaven van de toekomst voldoen. HEIDENHAIN NEDERLAND B.V., Copernicuslaan 34,

6716 BM EDE, Tel.: (318) 581800, Fax: (318) 581870, www.heidenhain.nl, e-mail: [email protected]

Waaraan meet men de toekomstvan de halfgeleiderfabricage af?

Hoekmeetsystemen Lengtemeetsystemen Contourbesturingen Digitale Uit lezingen Meettasters Impulsgevers

00_omslag_xx_nr1_06 02-02-2006 11:12 Pagina 36

Precisiebeurs 2005: hoofdlezing, impressies, Ir.A. Davidson-prijs ...

Documents

Transcript of Precisiebeurs 2005: hoofdlezing, impressies, Ir.A. Davidson-prijs ...