Alio Industries präsentiert Hybrid Hexapod: Überwindung konventioneller Motion-System-Limitationen

Patentierte Hybrid-Hexapod-Architektur für Nanometer-Präzision

Alio Industries sagt, sein patentierter Hybrid Hexapod wurde entwickelt, um die kritischen Schwächen konventioneller Legacy-Hexapod-Designs sowie die Schwächen gestapelter serieller Stufen zu adressieren und Nanometer-Genauigkeit, Wiederholbarkeit und hochintegre Ebenheit und Geradlinigkeit während der Bewegung zu erreichen.

Architektur: Tripod-Parallelkinematik + Monolithische Serialkinematik

Er nutzt eine Tripod-Parallelkinematik-Struktur für Z-Ebene und Tip/Tilt-Bewegung, integriert mit einer monolithischen Serialkinematik-Struktur für XY-Bewegung.

Eine in die Spitze des Tripods integrierte Drehbühne (oder darunter, je nach Anwendungsbedarf) bietet 360-Grad-kontinuierliche Theta-Z-Rotation.

In diesem hybriden Design können einzelne Achsen angepasst werden, um Verfahrwege von Millimetern bis über einen Meter bereitzustellen, während Nanometer-Präzision beibehalten wird.

CEO Bill Hennessey: „Präzisions-Begriffe sind oft Marketing-Sprech“

Bill Hennessey, CEO von Alio Industries, sieht jedoch nicht zufrieden aus. „Ich denke, vielleicht sollte die Verwendung der Wörter Präzision und Genauigkeit von Unternehmen im Motion-Control-Sektor verboten werden.

Sie sind bedeutungslose Wörter, es sei denn, sie sind qualifiziert, und selbst wenn qualifiziert, können sie immer noch nichts bedeuten. Ich sehe Unternehmen, die behaupten: ‚hohe Präzision‘, ‚beste mögliche Genauigkeit‘, ‚ultra Präzision‘.

Was bedeuten diese Phrasen für einen Endnutzer? Wie nützlich sind sie? Sind sie nur Marketing-Geschwätz oder haben sie Währung in der Industrie?

Nichts, gar nichts, und nein, würde ich sagen. Bei Alio sprechen wir von Nanometer-Wiederholbarkeit, Genauigkeit und Präzision, was tatsächlich etwas bedeutet, und als solches wächst der Einsatz unserer Motion-Control-Lösungen in der Industrie exponentiell.“

Positionierung: „Weltweit einziger Anbieter echter Nanometer-Motion-Control“

Die Quelle von Hennesseys Unbehagen ist, dass er Alio Industries als „weltweit einzigen Anbieter echter Nanometer-Level-Motion-Control-Lösungen“ positioniert hat, und mit dem Hybrid Hexapod beispielsweise eine Technologie entwickelt hat, die solche True Nano Precision aufweist, dass bestehende Industriestandards nutzlos sind, und ein neuer Standard basierend auf Alios Point-Precision-Methodik vom NIST entwickelt wird.

Probleme konventioneller Hexapods

Hennessey fährt fort: „Man sieht, wenn es um Präzision und Genauigkeit geht, gibt es bei Motion Control zu viele Variablen, die von Kunden nicht vollständig verstanden werden und die Technologielieferanten voll bewusst sind und in ihrem Marketing und Kommunikation umschiffen, indem sie Daten nutzen, die schmeicheln, um zu täuschen, oder komplett täuschen.

In vielerlei Hinsicht ist das präziseste Ende des Motion-Control-Markts ein ziemlich verwirrender Ort, da die Handvoll extrem präziser Motion-System-Lieferanten dazu neigen, nicht-konsistente und oft illusorische Weisen zu nutzen, um die erreichbaren Präzisionslevel zu beschreiben.

Alio hat immer im Bereich Nanometer-Motion-Control gearbeitet und hat als solches eine einzigartige Perspektive darauf, was wirklich funktioniert, wenn man nach diesem Präzisionslevel sucht.

Deshalb, und mit dem Hybrid Hexapod sehr stark im Fokus, haben wir uns darauf konzentriert, die Kundenbasis zu bilden, um alternative Lösungen zu navigieren und ihnen die Werkzeuge zu geben, Lösungsanbieter so zu befragen, dass sie eine Motion-Control-Technologie sichern können, die zu ihren spezifischen Anwendungen passt.

Der Hybrid Hexapod war ein Game Changer für die Ermöglichung neuer und neuartiger Prozesse.“

Forderung: Präzisionsbehauptungen müssen bedeutungsvoll und beweisbar sein

Alio Industries glaubt, dass jede Behauptung von Präzision oder Genauigkeit erstens bedeutungsvoll und zweitens beweisbar sein muss.

Bei Motion-Control-Lösungen wie dem Hybrid Hexapod ist dies vital, da es, wie alle Hexapods, eine Motion-Control-Technologie mit 6 Freiheitsgraden (DOF) ist und im 3D-Raum operiert. Deshalb muss das Gespräch in Richtung volumetrischer Genauigkeit gehen.

Trotzdem zeichnen sich alle 6-DOF-Motion-Control-Lösungsanbieter durch Leistungsdaten eines einzelnen Freiheitsgrads aus.

Diese Praxis lässt Fehlerquellen in mehreren Freiheitsgraden unberücksichtigt, besonders in den Bereichen Ebenheit und Geradlinigkeit, die kritische Präzisionsanforderungen auf Nanometer-Level sind.

Konventioneller Hexapod: Ebenheit/Geradlinigkeit nur im Mikrometerbereich

Die beste Ebenheit und Geradlinigkeit eines traditionellen Hexapods ist immer noch nicht präziser als in der Größenordnung von Zehnern von Mikrometern pro Achse.

Weil Hexapods sechs unabhängig gesteuerte Glieder haben, die zusammen eine gemeinsame Plattform bewegen, wird der Bewegungsfehler der Plattform eine Funktion der Fehler aller Glieder und Gelenke sein.

Hexapods haben optimale Genauigkeit und Wiederholbarkeit bei Z-Achsen-Bewegungen, weil alle Glieder dieselbe Bewegung zum selben relativen Gliederwinkel ausführen.

Wenn jedoch eine andere X, Y, Nick, Gier oder Roll-Bewegung befohlen wird, verschlechtern sich Genauigkeit und geometrische Pfadleistung des Hexapods substanziell, weil alle Glieder unterschiedliche Bewegungen ausführen.

Steifigkeit: Nur Z-Steifigkeit wird betrachtet

Es wird allgemein akzeptiert, dass Hexapods relativ gute Steifigkeit im Vergleich zu seriell gestapelten Mehrfachachs-Systemen haben.

Es wird jedoch oft nur die „Z“ (vertikale) Steifigkeit des Hexapods betrachtet.

Geometrisches Design-Steifigkeit hat kritischen Einfluss auf Plattform-Wiederholbarkeit und -Steifigkeit des Hexapods.

Mangelnde Design-Steifigkeit korreliert direkt mit schwacher XY-Ebenen-Steifigkeit der konventionellen Hexapod-Arbeitsplattform.

Zudem beeinträchtigt dieser inhärente Designfehler des konventionellen Hexapods die XY-Achsen-Leistung negativ, besonders bei Thermoverklebung oder Bearbeitungsanwendungen, die mehr Kraft erfordern, um präzise in der XY-Ebene ausgeführt zu werden.

Kritik an Wettbewerbern: „Meaningless Precision Claims“

Hennessey fährt fort: „Traditionelle Hexapod-Anbieter sind sich dieser Probleme bewusst, aber anstatt sie anzugehen, maskieren sie die im System inhärenten Ineffizienzen, indem sie bedeutungslose Präzisionsbehauptungen in die Situation werfen oder gar nicht auf sie aufmerksam machen.

Einer macht beispielsweise Genauigkeitsbehauptungen, die wirklich gut klingen, aber faktisch auf keiner 6-Glieder-Architektur erreichbar sind und vor allem für jeden Kunden völlig außer Reichweite wären.

Der Grund: Die zitierten Präzisionsspecs gelten nur für Einachsenbewegungen von der Mitte/Mid-Stroke-Default-Position. Wer würde je einen 6-DOF-Hexapod kaufen, um ihn nur einachsig an seinem Mittepunkt zu nutzen?

Die Genauigkeit, wenn man zu verschiedenen Positionen und Winkeln bewegt, muss wahrscheinlich um Vielfache von 5x bis 10x abnehmen.“

Hybrid Hexapod: Quantensprung für Nanometer-Präzision

Der Hybrid Hexapod repräsentiert einen Quantensprung in der Motion Control und bietet erstmals die Fähigkeit, wiederholbare Nano-Level-Präzision zu erreichen, was Innovation stimuliert und Fertigungseffizienz fördert, die zuvor als unmöglich galt.

Er definiert den Bereich Präzisions-Motion-Control neu, und das Regelwerk muss neu geschrieben werden, um ihn aufzunehmen und korrekt gegen Industriealternativen zu positionieren.

Das mit dem Hybrid Hexapod erreichbare Präzisionslevel macht die vagen und illusorischen Industriestandardbehauptungen von Mikrometer- und Submikrometer-Präzision redundant und hat die Industrie gezwungen, sich dem Konzept der Point Precision zuzuwenden.

Point Precision: Volumetrische Genauigkeit aller 6 DOF

Point Precision umfasst alle 6 DOF Fehler jeder Achse in Bewegung, garantiert den Präzisionspunkt im gesamten Arbeitsraum und erlaubt eine „Präzisionszahl“ basierend auf einem exakten Punkt an der Wand (als ob man einen Laserpointer nutzte), während der heutige Standard nur die Messung zur Wand liefert, als ob man ein Flutlicht nutzte.

Als Indikator für Genauigkeit und Präzision heute ist Point Precision wirklich ein Muss für viele Anwendungen von Laserprozessierung bis Metrologie.