Tillverkningsindustrin redo för fiberoptik
Publicerad 2009-10-29
Fiberoptik möjliggör automatiserad tillverkning med ultrahög precision.
System 3R International AB kontaktade Acreo under 2006 för att få hjälp med en ny generation av så kallade klampningssystem för ultraprecisionstillverkning i industrin. System 3R tillhandahåller världsledande klampningssystem för höggradigt automatiserad produktion som använder till exempel gnistbearbetning, höghastighetsfräsning och slipning. Dessa klampningssystem används i stor utsträckning i samband med tillverkning av matriser och formar för plastindustrin vid gjutning och formsprutning men även vid annan bearbetning som kräver hög precision.
Ett fixtursystem består av chuckar och paletter. Arbetsstycken av metall som ska bearbetas monteras på paletten. Varje maskin som används för bearbetning har en chuck som passar till paletten. Tack vare en sofistikerad design och precisionstillverkning av chuck och palett kan de fästas ihop med en mekanisk precision på runt 2 µm. På så vis kan arbetsstycken förflyttas från maskin till maskin utan att man behöver göra tidskrävande upplinjering och mätning.
S3R satte som mål att den nya generationen av klampningssystem skulle klara en noggrannhet på mindre än 0,2 µm. För att uppnå detta krävdes en snabb och noggrann mätning av palettens position relativt chucken efter varje fästprocedur. Man skulle då snabbt kunna detektera och justera en liten skillnad i positionen för paletten och därmed få en bättre noggrannhet i dimensionskontrollen för arbetsstycket.
Acreo valde en absolutmätning av palettens position baserad på bredbandig interferometri. Genom att mäta avståndet mellan palett och chuck i flera riktningar kan palettens position justeras enligt figuren bredvid. Mätprincipen bygger på ljus från en bredbandig källa som leds fram till gapet med hjälp av en optisk fiber som integrerats i chucken. Ljuset reflekteras tillbaka i fibern dels mot fiberns ände och dels mot paletten. Dessa två reflekterade ljusvågor leds av fibern till en spektrometer som mäter upp det resulterande interferensmönstret.
En patentsökt avancerad beräkningsalgoritm kan från interferensmönstret räkna ut vägskillnaden med en noggrannhet på några nanometer. För tillfället mäter system ett avstånd i taget men en framtida version kommer att erbjuda flerkanalsmätning.
Projektet har körts inom ramen för Acreo Fiber Optic Center och förutom System 3R så har även Seco Tools AB, som tillverkar skärande verktyg för tillverkningsindustrin varit med i projektet. Mätsystemet har även uppmärksammats i en artikel i NyTeknik i december 2008.
Denna nya metoden baserad på vitljusinterferometri är inte begränsad till mätproblem inom tillverkningsindustrin utan kan lösa mätproblem inom en rad andra områden. När det gäller mätnoggrannheten är det nya optiska systemet jämförbart med kapacitiva och induktiva givare men den optiska lösningen är troligen billigare och mer okänslig för störningar.
