Ak sa majú merať aj tie najmenšie akustické signály, nesmie sa stať predovšetkým jedna vec: aby sa samotná technológia merania stala rušivým faktorom. Práve pred touto výzvou stála spoločnosť MRK Systeme GmbH. Ako komplexný systémový integrátor vyvíja táto spoločnosť automatizačné riešenia s kobotmi a priemyselnými robotmi pre najrozmanitejšie odvetvia a vysoko špecializované aplikácie.
Pre náročný zákaznícky projekt u výrobcu polovodičov Infineon spojila spoločnosť MRK svoje kompetencie so špecialistom na pohonnú techniku HIWIN. Spoločne vzniklo riešenie, ktoré transformovalo pôvodne ručne vykonávanú laboratórnu aplikáciu na vysoko automatizovanú, priemyselne orientovanú testovaciu bunku – s maximálnou presnosťou, vysokou dynamikou a takmer dokonalou plynulosťou chodu. Cieľom bolo akustické meranie najmenších komponentov, napríklad mikrofónov pre spotrebnú elektroniku, ako sú slúchadlá do uší, za absolútne rušivé podmienky bez cudzích zvukov alebo vibrácií.

Rozhodujúci impulz pre súčasnú spoluprácu prišiel začiatkom roku 2025 – avšak prvé kontakty medzi spoločnosťami MRK a HIWIN siahajú už dva až tri roky dozadu. Už vtedy sa spoločnosť HIWIN prezentovala ako spoľahlivý partner v rozsahu pohonnej techniky a presvedčila najmä svojou odbornosťou v oblasti návrhu pohonov. „Presne vieme, že naša sila spočíva v systémovej integrácii. Pri návrhu pohonov sa radi spoliehame na skúsených partnerov. A práve v tomto smere nás spoločnosť HIWIN presvedčila hneď od začiatku,“ opisuje spoluprácu Michael Mohre, konateľ spoločnosti MRK Systeme GmbH.
S predstavením série elektrických aktuátorov sa nakoniec naskytla príležitosť opäť využiť túto odbornosť v vhodnom projekte. Z kombinácie – osvedčenej spolupráce a nového technologického riešenia – sa rýchlo vyvinula nová partnerská spolupráca, ktorá sa vyznačovala praktickým prístupom, rýchlosťou a vysokou technickou odbornosťou. „Sme otvorení voči technológiám – nakoniec pre nás vždy platí to, čo v projekte skutočne funguje. A v tomto smere nás HIWIN opäť presvedčil,“ hovorí Mohre.
Požiadavky na nové riešenie však neboli vôbec jednoduché: vysoko dynamický pohyb sa musel skombinovať s najvyššou presnosťou polohovania a zároveň s absolútne plynulým chodom bez vibrácií. K tomu sa pridala integrácia do riadiaceho prostredia založeného na systéme Siemens prostredníctvom Profinetu, spoľahlivá nepretržitá prevádzka s niekoľkými tisícmi cyklov týždenne, ako aj výzva prevádzkovať viacero zariadení paralelne a v bezprostrednej blízkosti bez vzájomného akustického rušenia.

Prečo presvedčili elektrické aktuátory HIWIN
Už vo fáze návrhu sa intenzívne skúmali rôzne princípy pohonu. Nakoniec zvíťazilo riešenie od spoločnosti HIWIN. Rozhodujúcu úlohu zohrala najmä kombinácia mechanickej presnosti, ucelenej systémovej architektúry a jednoduchého začlenenia.

Stredobodom zariadenia sú dva synchronizované elektrické aktuátory HIWIN, ktoré otvárajú a zatvárajú zvukovo izolovanú meraciu komoru. Plnia tak kľúčovú úlohu v celom procese – každý pohyb totiž musí prebiehať vysoko dynamicky, presne a zároveň absolútne bez porúch.
Z technologického hľadiska sú elektrické aktuátory založené na vysoko odolnom a špeciálne vyvinutom okružovanom typu guličkovej skrutky. Ten zaisťuje mimoriadne rovnomerný prenos sily bez efektov „stick-slip“ a umožňuje vysokú opakovateľnosť aj pri nepretržitom prevádzke. Zároveň táto konštrukcia redukuje vlastné kmity a mechanické vibrácie na minimum. Výsledkom je mimoriadne tichý chod – kľúčový faktor pre akusticky citlivé aplikácie, v ktorých by aj tie najmenšie vibrácie alebo dozvukové efekty mohli skresliť výsledky merania.
K tomu sa pridáva vysoká mechanická tuhosť a schopnosť spoľahlivo a kontrolovane pohybovať aj veľkými pohybujúcimi sa hmotami. V danej aplikácii totiž v žiadnom prípade nejde o ľahké konštrukčné komponenty: Pohyblivé časti zvukovo izolovanej meracej komory sú masívne v prevedení s výrazne vyššou hmotnosťou – každá z nich váži výrazne viac ako 100 kilogramov. Použité pohony musia bezpečne prijať zodpovedajúco veľké sily a presne ich prenášať. O to pôsobivejšie je, že elektrické aktuátory dosahujú tento výkon v kompaktnej konštrukcii. Rozmanité možnosti pripevnenia a centrovania navyše uľahčujú integráciu do celkového systému a ponúkajú vysokú flexibilitu pri usporiadaní stroja. „Hladký chod bol jedným z kľúčových kritérií – nielen počas pohybu, ale aj v pokoji. Práve v tomto smere nás elektrické aktuátory HIWIN presvedčili,“ hovorí Thomas Rödig, vedúci projektu v spoločnosti MRK.

Ďalšou rozhodujúcou výhodou bol komplexný systémový prístup spoločnosti HIWIN. Namiesto toho, aby bolo potrebné kombinovať jednotlivé komponenty od rôznych výrobcov, bol použitý úplne zladený pohonný balík pozostávajúci z elektrických aktuátorov, servomotorovsérie EM1 a zosiľovačov pohonu ED1.
Tento systémový prístup ponúka rozhodujúce výhody: Komponenty sú optimálne zladené, čo vedie k mimoriadne stabilnému a reprodukovateľnému regulačnému správaniu – aj v synchronizovanom súbore osí. Zároveň sa eliminuje veľká časť inak bežnej námahy spojenej s integráciou a ladením. Integrácia cez Profinet do existujúceho riadiaceho systému Siemens prebehla plynule a bez dodatočných problémov s rozhraniami.
Výsledkom je mimoriadne stabilný systém pohonu s krátkymi časmi uvedenia do prevádzky a maximálnou spoľahlivosťou procesu. „Práve kombinácia mechaniky, motora a riadenia pohonu z jednej ruky nám ušetrila veľa času – a predovšetkým nám poskytla istotu,“ zdôrazňuje Rödig.

Perfektná spolupráca počas prevádzky
Pri prevádzke sa výkonnosť zariadenia prejavuje v detailoch: dva elektrické aktuátory synchronizovane otvárajú zvukovo izolovanú meracú komoru, načo kolaboratívny robot preberá osadzovanie. S podporou vysoko vyvinutého 3D optického systému rozpoznáva presnú polohu miniatúrnych testovaných vzoriek, kompenzuje odchýlky v reálnom čase a presne umiestňuje súčiastky do meracej komory. Následne elektrické aktuátory opäť zatvoria domček tak ticho, že to neovplyvní ani tie najcitlivejšie akustické merania. Celý proces prebieha plne automaticky, stabilne a reprodukovateľne. Ani pri viacerých zariadeniach prevádzkovaných paralelne nedochádza k vzájomnému akustickému ovplyvňovaniu, čo podčiarkuje škálovateľnosť tohto riešenia.

Partnerstvo ako faktor úspechu
Kľúčovým faktorom úspechu projektu bola úzka a partnerská spolupráca medzi spoločnosťami MRK, HIWIN a Infineon. Už v rannej fáze projektu sa priamo u konečného zákazníka uskutočnil spoločný test realizovateľnosti – s reálnym hardvérom a za skutočných prevádzkových podmienok.
„Test na mieste bol rozhodujúci. Vďaka nemu sme mohli včas rozpoznať potenciálne výzvy a priamo ich vyriešiť,“ hovorí Michael Bachschneider, obchodný zástupca spoločnosti HIWIN zodpovedný za tento projekt.
Okrem toho spoločnosť MRK už v rannej fáze projektu privítala HIWIN Academy Truck. V tomto rámci mala aj spoločnosť Infineon ako konečný zákazník možnosť priamo na mieste získať prehľad o technológii a riešeniach spoločnosti HIWIN. Priama výmena názorov, ako aj živá ukážka pohonnej techniky, významne prispeli k budovaniu dôvery a k ďalšiemu upevneniu rozhodnutia pre spoločné riešenie.
Aj počas fázy realizácie zostala výmena názorov intenzívna a zameraná na hľadanie riešení. Spoločný výklad systémov pohonu, rýchle reakcie na technické otázky a priama komunikácia medzi tímami zabezpečili vysokú mieru dôvery a efektívnosti. „Proste sme mali dobrý pocit – spoločnosť HIWIN bola rýchla, flexibilná a zameraná na riešenia. Presne to je v takýchto projektoch potrebné,“ opisuje spoluprácu Michael Mohre.

Dnes sa úspech prejavuje v riešení, ktoré presviedča tak z technologického, ako aj z ekonomického hľadiska. Manuálne procesy v laboratóriu sa podarilo výrazne zredukovať, pričom sa zároveň výrazne zvýšila reprodukovateľnosť výsledkov merania a priepustnosť.
Zariadenie nielenže spĺňa náročné požiadavky spoločnosti Infineon na kvalitu, ale ponúka aj vysokú flexibilitu pre budúce úpravy a rozšírenia.

Partnerstvo medzi spoločnosťami MRK Systeme GmbH a HIWIN GmbH už dávno presiahlo rámec jedného projektu. Je príkladom modernej automatizácie: súčinnosť špecializovaných kompetencií, spoločné chápanie náročných aplikácií a schopnosť partnersky vyvíjať inovatívne riešenia.
„Spolupráca bola vynikajúca – a vidíme tu jasný potenciál pre mnoho ďalších projektov,“ hovorí Michael Mohre s pohľadom do budúcnosti.

Keď sa spojí presnosť, systémová kompetencia a partnerská spolupráca, vznikne viac než len fungujúce automatizačné riešenie – vznikne trvalá inovačná sila.

Pozrite si teraz video o tejto aplikácii!