Témata
Reklama

Enkodéry Renishaw: Česko je velmoc ve výrobě elektronových mikroskopů

Odměřovací enkodéry si většinou spojujeme s běžnou průmyslovou výrobou. Jen málokdo ví, že mohou v řádech nanometrů měřit i velké součástky. Proč Česko vyniká ve výrobě elektronových mikroskopů a jak lze pomocí optických enkodérů měřit šroubovici DNA vysvětluje Pavel Kýr ze společnosti Renishaw.

O enkodérech a přesném měření hovoří Pavel Kýr ze společnosti Renishaw. (Foto: Renishaw)

V minulém rozhovoru jste zmínil, že některé enkodéry měří s přesností na jeden nanometr při rychlosti aut Ferrari. Jaký má taková přesnost a rychlost význam v praxi?

P. Kýr: Pro běžnou průmyslovou výrobu se tato přesnost může zdát zbytečná, ale v oblastech, jako je výroba čipů, obrazovek nebo elektronových mikroskopů, jsou takové snímače nepostradatelné. Nacházejí proto uplatnění všude tam, kde na každém nanometru záleží, tedy i v leteckém průmyslu, zařízeních pro astronomy, ve výrobě speciálních motorů, zařízeních pro jaderné elektrárny, v oblasti obrany či v medicíně. Specializované aplikace, kde se měří v řádu nanometrů, jsou mnohem rozšířenější, než by se mohlo na první pohled zdát. Rozhodně se nejedná pouze o polovodiče.

Ukázka instalace laserového snímače na obráběcím stroji, kde dokáže měřit v řádu nanometrů i rozměrné dílce. (Foto: Renishaw)

Já si vzdálenost jednoho nanometru pořádně nedokážu ani představit.

P. Kýr: Pro naši představivost to je opravdu výzva. Nanometr, což je jedna miliardtina metru, je měřítko, které používáme například při měření šroubovice DNA, jejíž průměr je několik nanometrů. Pokud si představíme průměr kuličky jako jeden nanometr, tak průměr Země by byl asi jeden metr. Naše inkrementální i absolutní optické snímače běžně umějí pracovat s tak malými rozměry. Mnoho firem se bez těchto enkodérů – snímačů – neobejde.

Předpokládám, že v Česku takových firem moc nebude.

P. Kýr: I když nemáme české Silicon Valley, jsme například velmocí ve výrobě elektronových mikroskopů. Brno se může pochlubit tím, že se zde vyrábí významné množství světových elektronových mikroskopů, což znamená stovky přístrojů ročně. A právě naše snímače jsou nedílnou součástí těchto špičkových zařízení.

Je konkurence výrobců enkodérů tvrdá?

P. Kýr: Konkurence je značná, zejména v oblasti enkodérů pro standardní průmyslovou výrobu, kde nároky na přesnost nejsou tak velké a měří se zde v řádu desítek mikrometrů. Jakmile se však dostaneme do sféry vyžadující extrémní přesnost, počet konkurentů se dramaticky zmenšuje. Renishaw se v této ‚nejvyšší lize‘ řadí mezi špičku, což dokládá i naše spolupráce s partnery, kterým poskytujeme nejen produkty, ale i odborné poradenství a podporu.

Jak je to možné?

P. Kýr: Jedná se o velmi specifické oblasti a jen opravdoví lídři jsou schopni vyrábět tak přesné měřicí přístroje. Navíc naši partneři požadují více než si koupit enkodér nebo sondu, podílíme se i na vývoji aplikací a implementaci pro konkrétní využití. V tom je vlastně naše nejvyšší přidaná hodnota. S produktem si zákazník kupuje i poradenství a podporu. Na všechny naše produktové řady u nás máme špičkové odborníky.

Rotační enkodér uvnitř motoru představuje vynikající řešení pro zajištění přesné zpětné vazby úhlové polohy. (Foto: Renishaw)

S čím potřebují zákazníci nejčastěji poradit?

P. Kýr: Většinou řeší, jak upgradovat jejich stávající přístroje novými enkodéry, případně řeší konkrétní výrobní nebo měřicí problém. Třeba jak zrychlit výrobu či zpřesnit měření. Nebo mohou chtít snížit zmetkovitost ve výrobě. S tím vším jim pomůžeme: vybereme vhodné řešení nebo pomůžeme najít problém.

Ukázka otevřených enkodérů a zapouzdřeného enkodéru FORTiS, který zvládne provoz i v těch nejnáročnějších podmínkách. (Foto: Renishaw)
Ukázka lineárního enkodéru, který má řadu využití. S produktem si zákazník kupuje i poradenství a podporu. (Foto: Renishaw)

Vrátím se zpátky k enkodérům, jaké typy ještě nabízíte?

P. Kýr: Nabízíme dva druhy enkodérů, ty optické otevřené představují naše hlavní portfolio. Využívají se například na již zmiňované nejpřesnější aplikace od elektronových mikroskopů či na výrobu čipů a další vědecká použití. Několik let již také úspěšně prodáváme zapouzdřené enkodéry FORTiS určené pro obráběcí stroje. A dále nabízíme laserové enkodéry fungující na principu interferometru.

Ty zapouzdřené nejsou tak náročné na přesnost?

P. Kýr: Naopak! Třeba zmiňované optické snímače polohy FORTiS jsou konstruovány podobně jako technologie využívané pro dobývání vesmíru, tedy jako maximálně odolné a spolehlivé. V průmyslovém nasazení musí pravítka spolehlivě fungovat v nehostinném a drsném prostředí obráběcích strojů. Musí být proto odolná vůči průniku kapalin, prachu, šponám. Očekává se od nich, že budou přesně měřit celé roky bez nutnosti pravidelného servisu. Pravítko je totiž zpravidla ukryto hluboko v nitru stroje a jen výjimečně se zevnitř vyjímá. Obráběcí stroje zároveň trpí vysokými vibracemi.

Jak toho lze dosáhnout? I kvalitní přístroj se časem opotřebí.

P. Kýr: Klíčem je inovativní řešení, založené na absenci zbytečných mechanických dílů, tedy ložisek, táhel, pojezdů, pružinek a tak podobně, které zvyšují riziko poruchy. Odměřovací pravítko FORTiS se skládá pouze z optického snímače polohy – vysokorychlostní kamery, která je umístěna v uzavřené čtecí hlavě. Ta snímá pravítko s tzv. absolutní stupnicí, která disponuje jemnou roztečí 30 μm. Mají navíc unikátní prvek – laděný tlumič vibrací, jehož princip se používá například u výškových budov v seizmicky aktivních oblastech nebo jej znají lyžaři ze sedačkových lanovek. Má za úkol eliminovat vibrace přenášené nosným lanem do sedačky. Tlumiče vibrací v pravítkách FORTiS eliminují vibrace vznikající ve stroji při obrábění. Zvyšují tím spolehlivost poskytované polohové zpětné vazby.

Laserový enkodér pro polohovou zpětnou vazbu po osách X a Y. (Foto: Renishaw)

Ještě bych se vrátil ke zmíněným laserovým enkodérům – k čemu jsou dobré?

P. Kýr: Největším zdrojem chyb při použití enkodérů je teplota a dále instalační parametry celé konstrukce. Ty zásadně ovlivňují výsledek měření. Naše laserové odměřovací systémy a interferometry tyto chyby eliminují. Disponují vysokou přesností měření a zároveň rozlišením v řádech pikometrů! A to i při měření velmi rozměrných součástek. Proto se využívají v průmyslu, ale i v řadě vědeckých oborů. My navíc tuto technologii umíme poskytnout tak, aby se dala snadno instalovat i ve speciálních aplikacích. V leteckém a kosmickém průmyslu umožňují tyto systémy například dosáhnout extrémně malých odchylek při měření i velkých součástek, jako například při výrobě křídel letadel. Při využití na CNC strojích s délkou osy přes 30 metrů Renishaw aplikace dosahují přesnosti ±30 µm! Využití ale nacházejí i při výrobě nejnovějších typů polovodičů nebo LCD displejů.

Děkuji za rozhovor.


Na otázky odpovídal Pavel Kýr, produktový manažer se specializací na enkodéry společnosti Renishaw.

Komerční článek

Související články
Kontrolní systémy pro automatizované měření

Během své 50leté historie dosáhla společnost Renishaw milníků v oblasti průmyslové metrologie, které změnily výrobu k lepšímu. Inovativní technologie kontrolního systému Equator přináší způsob rychlé, opakovatelné a snadné kontroly rozměrů ve výrobní hale v ručním i automatizovaném režimu.

1 000 důvodů pro skenování na CNC obráběcím stroji

Technologie Sprint společnosti Renishaw umožňuje zrychlit a zlevnit výrobu obráběných dílů na CNC obráběcích strojích.

Odměřovací pravítka, lanovka a Ferrari

Odměřovací pravítko je jednou z klíčových komponent obráběcího stroje. Zpravidla je ukryto hluboko uvnitř stroje a většina uživatelů obráběcích strojů jej nikdy na vlastní oči neviděla. Přesto jsou na ně kladeny velmi vysoké nároky. Musejí pracovat spolehlivě po dobu mnoha let, zaručovat očekávanou přesnost a rozlišení, a musejí být odolná proti znečištění, pronikání kapalin, prachu i třískám a proti spoustě dalších faktorů. A kdyby se náhodou něco pokazilo, musejí být snadno vyměnitelná.

Související články
Modrý laser pro přesnější nástroje

Bezdotykové laserové systémy pro měření nástrojů využívají laserový paprsek procházející mezi jednotkami vysílače a přijímače. Obě jednotky jsou umístěny v obráběcím stroji tak, aby každý řezný nástroj mohl přejet napříč přes paprsek laseru.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Využívejte výhody továrny budoucnosti už dnes

Cílem společnosti Renishaw je poskytovat zákazníkům moderní a spolehlivá metrologická řešení, která pomohou zvýšit efektivitu výroby, snížit náklady na výrobu a eliminovat negativní vlivy lidského faktoru. V souvislosti s iniciativou Průmysl 4.0 přináší Renishaw zákazníkům řešení, která stávající výrobní provoz mění v továrnu budoucnosti. Navštivte továrnu budoucnosti na MSV v Brně.

Automatický kontrolní robot

Automatické kontrolní systémy Equator 300 se v posledních pěti letech uplatnily ve výrobních provozech po celém světě. Umožňují vysoce přesnou rozměrovou kontrolu soustružených a frézovaných dílců ihned po vyrobení. Umístění kontrolního přístroje v dílně hned vedle obráběcího stroje rozšiřuje možnosti výrobní linky a zvyšuje provozní zisk. Nový, větší systém Equator 500 nyní umožňuje měření větších dílců o průměru až 500 mm a výšce až 400 mm.

Hexagon: Pozvánka na webinář o efektivním dotekovém měření s měřicími rameny

Divize Manufacturing Intelligence společnosti Hexagon vás zve na živě vysílaný webinář, v průběhu kterého uvidíte měření s mobilním ramenem v softwaru PC-DMIS.

Největší modernizace za celé desetiletí. Nové měřicí rameno Absolute Arm

Společnost Hexagon uvádí na trh novou vlajkovou loď řady Absolute Arm. Jedny z nejuznávanějších přenosných měřicích systémů prošly důkladným přepracováním a jsou modernizovány tak, aby splňovaly potřeby dnešních uživatelů měřicích přístrojů. Hlavní pozornost byla zaměřena na zvýšení využitelnosti a univerzálnosti bez snížení rychlosti a přesnosti.

Kontrola rotačních součástek v sériové výrobě

Hřídelové a kotoučové součástky patří k nejrozšířenějším ve strojírenství. S nástupem elektromobility jejich podíl zřejmě ještě poroste. Sériová výroba běžně pracuje v sekundovém taktu, a stejně tak rychlá musí být nově i kontrolní technika. Stoprocentní kontrola se již stává samozřejmostí.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Plováčkové průtokoměry na olej

Výrobou přístrojů pro polní instrumentaci se dlouhodobě a úspěšně zabývá celosvětově působící společnost Kobold Messring. Do jejího hlavního programu patří průtokoměry, teploměry, hladinoměry a tlakoměry.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit