Configurable Slit Unit voor Canarische telescoop

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 2

Configurable Slit Unit voor Canarische telescoop

Precisietechnologie voor oogheelkunde • Voice-coil actuatoren

Het Hightech Precisielandschap: Programme for High Tech Systems

MIKRONIEK IS EEN UITGAVE VAN DE NVPT

00_omslag_xx_nr2_06 09-04-2006 21:39 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_nr2_06 09-04-2006 21:39 Pagina II

4

5

11

16

20

24

26

27

30

32

34

EditorialGerard Huiberts, managing director IMS, over de business case vanspeciaalmachinebouw.

Configurable Slit Unit voor Canarische telescoopJPE ontwikkelt voor ’s werelds grootste spiegeltelescoop een com-pact aandrijf- en meetsysteem voor cryogeen en vacuüm.

Precisietechnologie voor oogheelkundeD.O.R.C.’s instrumentarium voor microchirurgie in het oog.

Machines voor complexe precisieproductenKugler ontwikkelt en bouwt machines voor precisie-metaalbewerking

Voice-coil actuatorenGeschikt voor nauwkeurige korteslagbewegingen, inregelklep, beamgeleiding en servobesturing van assen.

Het Hightech Precisielandschap:Programme for High Tech SystemsBundeling van de initiatieven voor Dutch Manufacturing Institute enInstitute for Precision Systems.

MikrocentrumPrecisietechnologie als brandstof voor de automotive, en nieuwe ont-wikkelingen in de matrijzenbouw.

Polijstvrij draaien van contactlenzenContactlenzen zijn na verspanen op een submicron-draaimachinevan Contamac optisch perfect.

PersberichtenMet onder meer:Summerschool voor optica en mechanicaLustrum Mitutoyo Institute of Metrology Nederland

NVPT-nieuwsKorting op ConstructieprincipesOproep nominaties voor Rien Koster-prijs

Kennis van Elkanders KunnenCCM, partner voor industriële innovatie.

2 In dit nummerIn dit nummerMMiikk

rroo

nniiee

kk

--

2200

0066

N r . 2 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 (Configurable Slit Unit) isbeschikbaar gesteld door Janssen PrecisionEngineering.

03_inhoud_nr2_06 11-04-2006 14:54 Pagina 3

N r . 2 2 0 0 6 4

edit

ori

alIntegrated Mechanization Solutions (IMS) bestaat nu zeven jaar.Voortgekomen uit een multinational zijn we als mkb’er uitgegroeid toteen wereldwijd opererende ondernemening. Wij ontwerpen en bouwencomplexe speciaalmachines voor de productie van fijnmechanische, elek-tronische of medische producten – productiemiddelen voor ‘klein enveel’. Met veel succes in die afgelopen zeven jaar. Techniek, creativiteiten maken – het is onze lust en ons leven. Maar alleen daarmee gaan wehet de komende zeven jaar niet redden.

Meer nog dan voorheen is een focus op de ‘business case’ nodig.Probleemstellingen zijn niet alleen technisch. Integendeel, productieloca-tie, levertijd, cashflow-strategie, marktrisico, niveau van operators, enzo-voort, zijn meer bepalend voor de gekozen oplossingen. In plaats van zosnel mogelijk de technische handschoen op te pakken, moeten we debedrijfsmatige en persoonlijke motivatie leren begrijpen. Dan pas kunnenwe een kansrijk voorstel uitwerken. Modulair denken is nog zo’n must.Beperk de creativiteit tot het hoogstnoodzakelijke en gebruik waar moge-lijk bestaande ontwerpen, concepten en intelligentie. Generiek in plaatsvan specifiek, en evolutie voor revolutie, dat is de aanpak om kosten,levertijd en risico te verlagen. Maar, pas op met standaardisatie!

En dat alles op de wereld als ons speelveld voor levering én toelevering.Elk niveau van de organisatie moet ‘global’ kunnen denken en handelen,communiceren en reizen, voor remote support en local presence. Hetbetekent ook – jammer voor onze techneuten – meer organiseren en min-der zelf maken. Laat werk uitvoeren waar dat het goedkoopste kan enlever de machines af bij de klant, waar dan ook. Zonder kwaliteitsverliesof langere levertijden. Kansen biedt verbreding: op basis van opgebouw-de kennis en ervaring additionele activiteiten aanbieden in het verlengdevan de bestaande. Zo kunnen we de klant meer toegevoegde waarde bie-den en hem langer aan ons binden.

Natuurlijk valt er voor de techneuten nog voldoende te beleven op hetgebied van MST, RFID, telecom, medische techniek, nano-handling en -positionering en massaproductie van wegwerp-elektronica. Daar kunnenwij vanuit onze eigen kennis en ervaring innovatie richten op de toekom-stige behoefte. Zo liggen voor IMS – en vele andere hightech-maak-bedrijven – zeven vette jaren in het verschiet.

Gerard Huiberts,managing director IMS

Zeven jaar

04_editorial_nr2_06 09-04-2006 21:44 Pagina 4

N r . 2 2 0 0 65

AASSTTRROONNOOMMIISSCCHHEE IINNSSTTRRUUMMEENNTTAATTIIEE

Configurable Slit Unit voor

Canarische telescoopOp het Canarische Eiland La Palma is op dit moment ’s werelds grootste spiegeltelescoop

in aanbouw, de ‘Grand Telescopio de Canarias’ (GTC) met een diameter van 10,4 meter.

Janssen Precision Engineering is betrokken bij de ontwikkeling van instrumentatie voor de

GTC.Afgelopen twee jaar is gewerkt aan de ontwikkeling van een specifiek en uiterst com-

pact aandrijf- en meetsysteem voor cryogene en vacuümtoepassingen. Uiteindelijk heeft

dit geleid tot de realisatie van een demonstratiemodel voor de Configurable Slit Unit voor

het infraroodinstrument van de GTC.

• Norbert Meijs & Maurice Teuwen •

DDe nieuwe generatie extreem grote spiegeltelescopen is vanvrij recente datum. Het concept om de primaire spiegel vaneen optische telescoop samen te stellen uit meerderespiegelsegmenten, heeft de doorbraak betekend in deze. DeGTC op La Palma (zie Afbeelding 1) maakt deel uit van dezenieuwe generatie. Door de baanbrekende optische gevoe-ligheid en resolutie die met deze telescoop gerealiseerdzullen worden, kunnen wetenschappers beter processenbestuderen die ten grondslag liggen aan de vorming van ster-ren, stelsels en het heelal. Het belangrijkste onderzoeksdoelvan de GTC zal zijn het verkrijgen en bestuderen van spec-tra in het NIR (Near-InfraRed, 0,9-2,5 µm) golflengtegebied.Daarom zal de telescoop worden uitgerust met een NIRmulti-objectspectrograaf. Om achtergrondruis te minimali-seren, heersen binnenin dit instrument vacuüm (10-6 mbar)en cryogene (77 K) condities. Afbeelding 1. Grand Telescopio de Canarias in aanbouw.

05_10_Configurable Slit Unit_nr2_06 11-04-2006 14:56 Pagina 5

Configurable Slit UnitEen van de meest complexe onderdelen van de spectrograafis de Configurable Slit Unit (CSU). Dit is een instelbaarmasker dat zich bevindt in het intredeveld (307 x 307 mm)van de spectrograaf. Het masker bestaat uit honderd staven(bars) die willekeurig in het beeldveld gepositioneerd kun-nen worden (zie Afbeelding 2). De ruimte die overblijfttussen twee tegenover elkaar gepositioneerde staven wordteen slit (oftewel spleet) genoemd. De slits worden gebruiktals masker tijdens spectrografische opnamen. Omdat ermeerdere slits verdeeld over het gehele beeldveld gemaaktkunnen worden, spreekt men van een multi-objectspectro-graaf. Op deze manier kunnen meerdere sterren tegelijker-tijd worden bekeken. De configuratie van slits wordt eenaantal keren per nacht gewijzigd.

Afbeelding 2. Concept-layout voor de CSU.

Globaal gelden de volgende specificaties voor het masker.• Aantal bars: 100 (2 x 50)• Slag per bar: 307 mm• Positienauwkeurigheid bar: < 20 µm• Snelheid bar: > 1 mm / s• Steek bar - bar: 307 mm / 50 ~ 6 mm• Omgevingscondities: 10-6 mbar, 77 K (-196 °C)

Janssen Precision Engineering (JPE), gevestigd bijMaastricht-Airport, raakte eind 2003 betrokken bij deontwikkeling van de CSU. Uitgedaagd door de extremespecificaties ontwikkelde het op eigen initiatief een conceptvoor het nauwkeurig positioneren van de bars onder degeldende cryogene en vacuümomgevingscondities. Het con-cept werd uitgewerkt tot een prototype, dat de basis vormdevoor een verdere samenwerking met het ‘Instituto deAstrofísica de Canarias’.

Aandrijfconcept ‘inertial piezo drive’De gegeven randvoorwaarden wat betreft omgevingscondi-ties beperken de keuzemogelijkheden voor een geschiktactuatorprincipe drastisch. Daarbij komt de beperkt beschik-bare inbouwruimte, opgelegd door 6 mm steek tussen tweeopeenvolgende bars. Bovendien geldt de eis dat de actuator

absoluut geen energie mag dissiperen tijdens stilstand; elkewarmtebron binnen de cryostaat zou een afwijking kunnenveroorzaken op de extreem gevoelige infrarooddetector. Totslot is natuurlijk ook de kostprijs een belangrijke factor,aangezien in totaal honderd individuele actuatoren nood-zakelijk zijn.Er is gekozen om een piëzo te gebruiken als elementairebouwsteen voor het realiseren van de actuator. Piëzo’s zijnuitermate geschikt binnen deze applicatie vanwege een com-binatie van eigenschappen: vacuümcompatibel, minimaleuitgassing; cryo-compatibel; en extreem lage dissipatie.

Om het aantal piëzo-actuatoren te beperken is bewustgezocht naar een concept met slechts één piëzo per bewe-gende bar. Hierbij is gebruik gemaakt van het zogenaamde‘inertial drive’ concept. Afbeelding 3 toont het het actuator-concept.De piëzo is opgenomen in een mechanisme dat metvoorspankracht F tegen de bar wordt gedrukt. Dit mecha-nisme vormt, samen met twee referentiewielen, tevens degeleiding van de bar. Door nu geleidelijk de spanning overde piëzo op te voeren zal deze langzaam verlengen. Deoptredende versnellingskracht kan door het frictiecontactworden overgedragen op de bar, welke een gelijke verplaat-sing zal maken. Wordt nu de piëzo abrupt ontladen, dan zalde optredende versnelling zo groot zijn, dat de bijbehorendeversnellingskracht niet kan worden overgedragen van actua-tor naar bar; de bar blijft op inertie nagenoeg stilstaan terwijlde actuator over de volle slag terugslipt. Door deze cyclus teherhalen kan een netto-beweging gerealiseerd worden.

Afbeelding 3. ‘Inertial piezo drive’ actuatorconcept.

N r . 2 2 0 0 6 6



Elektrisch kan deze cyclus als volgt worden beschouwd. Inelektrisch opzicht gedraagt een piëzo zich als een capaciteit.De snelheid van laden en ontladen is evenredig aan de RC-tijd van het equivalente netwerk waarin de piëzo isopgenomen. Op basis van het elektrisch schema uitAfbeelding 4 is een versterker gerealiseerd voor het aan-sturen van de piëzo. Het ontwerp van de actuator kenmerktzich door de volgende eigenschappen:• eenvoudig, elementair; dit is in het bijzonder van belang

met het oog op kosten en levensduur;• krachtgesloten, spelingsvrij ontwerp; dit is in het bijzon-

der van belang voor de overgang van kamertemperatuur(montage) naar cryogene temperatuur (gebruik), eengrote temperatuurtransitie die een ontwerp vergt datuitzettingsverschillen kan opvangen;

• per definitie vrij van dissipatie tijdens stilstaan.

Afbeelding 4. Elektrisch schema van de piëzo-aansturing.

Capacitief positiemeetsysteemOm een nauwkeurige positionering van de bars te kunnenrealiseren, is positiemeting per bar noodzakelijk. De keuzevan dit meetsysteem is opnieuw beperkt door de geldenderandvoorwaarden op het gebied van omgevingscondities,beperkte inbouwruimte en kostprijs.Er is gekozen voor het capacitief meetprincipe.Doorslaggevende kenmerken bij de keuze van dit meet-principe zijn:• de te meten grootheid (capaciteit) wordt niet beïnvloed

door de omgevingscondities (vacuüm, cryogene tempe-ratuur);

• de daadwerkelijke sensor bestaat uit niet meer dan tweetegenover elkaar gelegen geleiders, waardoor:- de sensor eenvoudig vacuümcompatibel te

realiseren is;- er een relatief grote mate van vrijheid bestaat in de

vormgeving van de sensor door de benodigde con-densatorplaten uit te voeren als opgedampte geleiderop een keramische drager.

De gangbare methode voor het meten van verplaatsingenmet behulp van een capacitief meetsysteem is het meten vande capaciteit tussen twee geleidende oppervlakken. Degemeten capaciteit is daarbij omgekeerd evenredig met devariabele afstand tussen de geleidende oppervlakken. Hetbijbehorende bereik is echter typisch ≤ 1 mm en daarom nietgeschikt voor het meten van bewegingen tot 307 mm.Daarom is een alternatieve toepassing van dit meetprincipeontwikkeld. De twee geleidende oppervlakken worden opeen vaste afstand van elkaar geplaatst. Door nu een geleidertussen de geleidende oppervlakken in te bewegen zal degemeten capaciteit toenemen. Dit principe wordt geïllus-treerd in Afbeelding 5.De gemeten variatie in capaciteit is nu enerzijds afhankelijkvan de verplaatsing x en anderzijds begrensd door de ver-houding tussen de afstand D en de afstand D-d. Merk op dateen dwarsverplaatsing van de geleider tussen de platen ( x)geen invloed heeft op de gemeten capaciteit!

Afbeelding 5. Capacitief verplaatsingsmeetsysteem.

N r . 2 2 0 0 67


Het dynamische bereik (range / resolutie) van eenvoudigeelektronica voor de meting van een capaciteit is typisch 103

à 104. Uitgaande van een gewenste verplaatsingsmeetresolu-tie van typisch 5 µm kan hieruit worden afgeleid dat deafmeting van de sensor in de bewegingsrichting typischongeveer 5 mm moet zijn. Het gekozen meetprincipe kaneenvoudig worden toegepast als ‘eindloos’ verplaat-singsmeetsysteem. Daartoe zijn in de bar op gelijkmatigeafstand sleuven aangebracht, zodat de capacitieve sensorafwisselend wel/niet gevuld wordt met de metalen (gelei-dende) bar als deze in lengterichting verplaatst wordt.Om er tevens zeker van te zijn dat deze meetgevoeligheidniet afhankelijk is van de positie van de bar ten opzichte vande sensor, worden vier sensoren toegepast die op een af-wijkende steek ten opzichte van de sleuven in de bar zijngeplaatst. Op deze manier worden tevens parasitairecapaciteiten vermeden en wordt bovendien de gevoeligheidvan de sensor in het algemeen vergroot. Deze layout is tezien in Afbeelding 6.

Afbeelding 6. Eindloos capacitief meetsysteem.

PrototypeOp basis van de gekozen principes voor aandrijven en posi-tiemeten is een prototype gerealiseerd. Allereerst is de func-tionaliteit van beide principes geëvalueerd onder standaardatmosferische condities. Met name om het gedrag van depiëzo en het wrijvingsgedrag te evalueren, is daarna een testuitgevoerd bij cryogene temperatuur.Hierbij is het prototype geplaatst in een geïsoleerde enafgesloten opstelling. Door de opstelling te ventileren metdroge stikstof, wordt het aanwezige vocht (damp) verdreven.Na verloop van tijd is (van buiten de opstelling) vloeibarestikstof (77 K) op de bodem van de opstelling geïnjecteerd.De basis van het prototype zal nu via geleiding de tempe-ratuur van de vloeibare stikstof aannemen. Afbeelding 7toont het prototype na afronding van de uitgevoerde testen.Bij het openen van de opstelling slaat het vocht uit de om-gevingslucht aan als ijskristallen op de opstelling. Het succes-

vol aantonen van de functionaliteit onder cryogeneomstandigheden is een uiterst belangrijke mijlpaal geweestvoor de ontwikkeling van de CSU.

Afbeelding 7. Prototype na cryogene test.

Naar aanleiding van deze testen hebben JPE en het Institutode Astrofísica de Canarias een gezamenlijk ‘DemonstrationProgramme’ opgezet, als tussenstap naar de uiteindelijkeontwikkeling van de CSU. Doel van het demonstratie-programma is het uitontwikkelen van de gekozen conceptentot een volwaardig demonstratiemodel waarin alle techno-logische ontwikkelingen en risico’s zijn afgedekt.

Demonstration Programme: 6-bar prototypeWat betreft hardware is de uitkomst van het demon-stratieprogramma een op ware schaal gerealiseerd prototypegebaseerd op zes bars. Een van de grote uitdagingen in hetmechanische ontwerp is de vormgeving en dimensioneringvan de bars geweest. Veel randvoorwaarden dienen tegelijk-ertijd te worden vervuld. Primair gelden optische eisen(oppervlak, geometrie), maar vanuit constructief oogpuntgelden bovendien thermische (materiaal)eisen, compati-biliteit met actuator en geleiding (geometrie), compatibiliteitmet vacuüm (materiaal, oppervlak), compatibiliteit met hetmeetprincipe (geometrie en materiaal), stijfheid (E/ρ) tegendeformatie ten gevolge van gravitatie, maakbaarheid enkostprijs. Bovendien is de dikte van de bar in feite gegevendoor de opgelegde steek van 6 mm tussen twee opeenvol-gende bars.

N r . 2 2 0 0 6 8



Afbeelding 8 toont het uiteindelijke ontwerp van de bars. Inde linkerzijde van deze afbeelding is het dwarsprofiel van debars te zien; in de uiteindelijke toepassing zal het licht (in ditaanzicht) van de rechterzijde het instrument binnenvallen.Om dit licht zo goed mogelijk te kunnen blokkeren, overlap-pen de bars middels een labyrintconstructie. In de rechter-zijde van de figuur is goed te zien dat de bar is uitgerust metsleuven ten behoeve van het meetsysteem.

Sensor in keramiekDe sensor is gerealiseerd in keramiek. Opgedampte metal-lische vlakken vormen de actieve sensorprobes. Het meet-signaal wordt met een specifiek ontworpen meetsysteem uit-gelezen, dat gebruik maakt van de ‘active guarding’ tech-niek. Dit betekend dat het capacitieve meetsignaal actiefwordt teruggekoppeld op de shielding van de vacuümcom-patibele, coaxiale meetkabel. Op deze manier wordt decapaciteit tussen kern en shielding geëlimineerd uit de metingen wordt tevens de gevoeligheid voor omgevingsstoringenbeperkt. Door middel van een multiplexer worden de viercapaciteiten sequentieel uitgelezen. Vervolgens worden demeetsignalen middels een AD-converter gedigitaliseerd.Afbeelding 9 toont de sensor.

Afbeelding 9. De capacitieve sensor.

Het actuatormechanisme is gerealiseerd als monolithischontwerp in aluminium; zie Afbeelding 10. De twee recht-geleidingen binnen het mechanisme zijn gerealiseerd doormiddel van gatscharnieren. De piëzo wordt mechanischvoorgespannen binnen het mechanisme middels een draad-veer. Een tweede draadveer realiseert de voorspanning vande actuator richting de bar. Voor de positionering van de baris terugkoppeling van het meetsysteem noodzakelijk. Hetaansturen van de piëzo en het meten van de positie wordt uit-gevoerd door een 32-bits microcontroller. De signalen vande vier capaciteiten, ingelezen door middel van de AD-con-verter, dienen gecombineerd te worden tot een lineairmeetsignaal. Hiervoor is een interpolatie-algoritmeontwikkeld, dat posities binnen de steek van de sleuven in debar bepaalt. Dit algoritme is gebaseerd op een look-up table,

N r . 2 2 0 0 69

Afbeelding 10. Het actuatormechanisme.

Afbeelding 11. Het meetsysteem voor uitlezen en digitaliseren vanhet meetsignaal.

Afbeelding 8. Ontwerp van de bars.


verkregen door kalibratie van de bar. De microcontroller isverder voorzien van een interface voor een hogere be-sturingslaag. In deze laag, voorzien van een grafische userinterface, kunnen homing- en positiecommando’s ingevoerdworden. Zie Afbeelding 11 voor het meetsysteem.

ToekomstDe recente oplevering van het 6-bar CSU-prototype doorJPE aan het Instituto de Astrofísica de Canarias markeertniet het feitelijke einde van het demonstratieprogramma.Hoewel alle technologische ontwikkelingen voor de rea-lisatie van de uiteindelijke CSU zijn uitgewerkt en aan-getoond, dienen afrondende validaties onder cryogene

vacuümcondities te worden voltooid. Daarna zal een gezamen-lijk project worden gedefinieerd voor de uitwerking enrealisatie van het definitieve instrument met 100 bars; zieAfbeelding 12. In de loop van 2006 zullen ook de eersteoptische validaties van de gehele GTC worden uitgevoerd.De opgedane ervaring in het ontwerpen van instrumentenvoor gebruik in cryogene toepassingen is voor JPE eenaanvulling op de aanwezige expertise in de ontwikkelingvan vacuümapplicaties en precisiemechatronische systemen.

AuteursnootNorbert Meijs is freelance tekstschrijver te Cadier & Keeren Maurice Teuwen is projectleider CSU bij JPE.

N r . 2 2 0 0 6 10


Janssen Precision EngineeringHuub Janssen, directeurTel. 043 - 358 57 77www.jpe.nl

Informatie

Afbeelding 12. Ontwerp van Configurable Slit Unit met 100 bars,100 actuatoren en 100 sensoren (307 x 307 mm beeldveld).


N r . 2 2 0 0 611

PRECISIETECHNOLOGIE VOOR OOGHEELKUNDE

• Frans Zuurveen •

GGer Vijfvinkel werkte als R&D-medewerker en maker vanooginstrumentarium in het Oogziekenhuis Rotterdam enbesloot in 1983 voor zichzelf te beginnen. Dat was aanvan-kelijk in de spreekwoordelijke ‘schuur achter het huis’ inGeervliet, maar in 1998 deed zich de mogelijkheid voor eenbedrijfsgebouw te stichten op het industrieterrein Zuidlandin de buurt van Spijkenisse. Tegenwoordig is D.O.R.C. metmeer dan honderdveertig medewerkers wereldwijd actief inzestig landen. Behalve in Zuidland zijn er nog productiecen-tra in Engeland en de VS. De vier productlijnen zijn instru-menten, disposables (instrumenten voor eenmalig gebruik),units (elektronische bedieningsapparaten) en vloeistoffen. Indit artikel komen vooral de instrumenten aan de orde.D.O.R.C. kon zich zo snel ontwikkelen tot een middelgrote

speler op de markt voor oogheelkundig instrumentariumdankzij intensieve contacten met oogspecialisten, met – opdit moment – als meest toonaangevende Prof. Dr. ClausEckardt, hoogleraar oogchirurgie aan de StaedtischeKliniken van Frankfurt am Main-Hoechst. Door met eenteam van instrumentmakers en een mechanisch constructeuractief in te spelen op hun wensen, ontstond er een uitgebreidprogramma van micropincetten, -tangen en -scharen mettoebehoren als canules oftewel trocars (doorvoerbuisjes),bedieningskastjes, pompen en vloeistoffen. Dat alles aange-vuld met verlichting en lenzen om beter via de pupil in hetinwendige van het oog te kunnen kijken; zie Afbeelding 1.De meeste onderdelen daarvoor worden bij fijnmechanischetoeleveranciers gefabriceerd, de afwerking, montage, afstel-

Microchirurgiein het oog

Een opening van niet meer dan 0,6 mm in de sclera, oftewel de harde oogrok. D.O.R.C. -

Dutch Ophthalmic Research Center - in Zuidland levert oogchirurgen precisie-instrumentari-

um dat in zo’n minuscuul gaatje past. En dan feilloos binnen in het oog kan knippen, grijpen,

verplaatsen, afzuigen, dichtbranden en wat een chirurg tijdens een oogoperatie nog verder

moet verrichten. De ooginstrumenten zijn zo ontworpen en door vakbekwame instrumentma-

kers gemaakt dat de oogchirurg feilloos en betrouwbaar de uiterst kleine tangetjes en schaar-

tjes kan bedienen. Precisietechnologie in optima forma in dienst van de oftalmologie oftewel

oogheelkunde.

11_15_Precisietechnologie voor oogheelkunde_nr2_06 11-04-2006 14:57 Pagina 11

ling en verpakking vinden echter in eigen huis plaats. Heelveel precisiewerk gebeurt met de hand; zie Afbeelding 2.Van dat handwerk is het scherpen en polijsten het allerbe-langrijkst, dus beschikt het bedrijf daarvoor over speciaalopgeleide vaklieden.

Afbeelding 1. Een hulplens helpt de oogchirurg bij het observerenvan het netvlies via de pupil.

Afbeelding 2.Verwijderen van lijmresten na het aanbrengen van dekleurcodering op een handvat van titaan.

Werken in het oogIn de oogchirurgie wordt onderscheid gemaakt tussen ingre-pen in het voorsegment – de ooglens en omgeving – en hetachtersegment - het netvlies (retina) met oogzenuw (opticnerve) en macula; zie Afbeelding 3. De macula of gele vlekligt in het verlengde van de optische as van de ooglens en ishet meest gevoelige deel van het netvlies. De blinde vlek isde plaats waar de oogzenuw contact maakt met het netvlies.

Afbeelding 3. De anatomie van het oog.

D.O.R.C. is vooral actief op het gebied van instrumentariumvoor operaties in het achtersegment, maar gaat zich ooksteeds meer richten op hulpmiddelen voor het voorsegment.Bij de laatste gaat het vooral om instrumentarium voor staar-operaties, waarbij de vertroebelde ooglens (cataract) wordtvervangen door een implantatielens. Bij ingrepen in hetachtersegment betreft het meestal de behandeling van net-vliesproblemen, zoals loslatingen en bepaalde vormen vanmacula-degeneratie.

Bij achtersegmentbehandelingen maakt de oogchirurg ope-ningen in de sclera op een plaats waar de minste schadeteweeg wordt gebracht. Dat is het zogeheten parsplana-gebied, dat zich tussen de iris en de rand van het netvliesbevindt. De chirurg brengt daarbij zijn instrumenten recht-streeks in het oog via een kleine incisie (snede), maar hij kaner ook voor kiezen eerst een buisje in de opening te plaatsen:de reeds genoemde canule of trocar; zie Afbeelding 4. Metzo’n canule en een speciale aandrukplaat (Afbeelding 5)gaat het wisselen van instrumenten makkelijker en door decanule onder een hoek aan te brengen ontstaat er bij het ver-wijderen ervan een min of meer vloeistofdichte doorgang.(In tegenstelling tot trocars voor laparoscopie – endoscopiein de buik – is het nog niet gelukt de minuscule canules vooroogchirurgie te voorzien van een soort terugslagklep.)

N r . 2 2 0 0 6 12



Het instrumentarium voor het voorsegment dient voorname-lijk voor het verbrokkelen en wegzuigen van de door staaraangetaste ooglens.

Afbeelding 4. Een ‘Eckardt’ trocar-set in sterilisatiedoos.Rechtsboven drie trocars (canules), daaronder een aandrukplaatmet handgreep.

Afbeelding 5. Met een aandrukplaat houdt de oogchirurg het bui-tenste oogvlies tegen bij het inbrengen van een canule.

StandaardmatenIn de oogchirurgie wordt gewerkt met zogeheten gauge-maten: een soort reciproke aanduiding voor de diameter vande opening waardoor het instrument wordt ingebracht.Gangbaar zijn de gauges 20, 23 en 25, respectievelijk over-eenkomend met nominale diameters van 0,9, 0,6 en 0,5 mm.Deze maten zijn afkomstig van de standaard voor injectie-naalden. Een naald van gauge 23 bijvoorbeeld heeft een uit-wendige diameter van 1/40 inch of 0,635 mm en een inwendi-ge capillaire boring van 1/80 inch of 0,318 mm. D.O.R.C.gaat bij het maken van zijn oogchirurgisch instrumentariumuit van dit soort capillairen met geringe wanddikte. Het heeftzich met succes gespecialiseerd in instrumentarium voor gauge23. Die maat vormt namelijk een geschikt compromis tussen

de gauges 20 en 25. Instrumenten van gauge 20 zijn voor demeeste ingrepen eigenlijk niet klein genoeg en die van gauge25 zijn te fragiel. Dat laatste betekent dat het materiaal nietstijf genoeg is en dat het risico van breuk groot is. Overbodigop te merken dat breuk tijdens een oogoperatie voor veelproblemen kan zorgen.De instrumentmaker staat dus voor de precisietechnologi-sche uitdaging een tang, pincet of schaar te ontwikkelen enmaken die niet of nauwelijks groter is dan een halve milli-meter. André Hartstra, hoofd instrumentmakerij, zegt daar-over: “We werken standaard met een onderdeeltolerantie van50 µm, maar in speciale gevallen is die niet groter dan 5 µm.”

Knippen en grijpenDe knip- en grijpinstrumenten gauge 23 gaan steeds uit vaneen rond staafje van 0,3 à 0,4 mm, dat soepel en toch metweinig speling kan bewegen in de capillaire boring. Het pro-bleem daarbij is het zodanig bewerken van het staafuiteindedat een grijp- of knipmechanisme ontstaat; zie Afbeelding 6.De oplossing is bij toeleveranciers gevonden in de technolo-gie van het draadvonken met een draaddiameter van slechtsenkele tientallen µm’s. Daarmee wordt een smalle sleuf inhet hart van de staaf gemaakt. Daardoor ontstaan twee lip-vormige uiteinden, die – als het gaat om een tang – in eenrichting loodrecht op het sleufvlak worden gebogen. De zoverkregen bek wordt door terugtrekken van de staaf geslo-ten. Kartelen en buigen in diverse vormvariaties makenallerlei tangen pincetconfiguraties mogelijk.

Afbeelding 6. Een 23 gauge microtang; het uitgangsmateriaal heefteen diameter van 0,4 mm.

Dezelfde draadvonktechniek wordt gebruikt voor knip-mechanismen; zie Afbeelding 7. Daarvoor worden de tweelippen ongelijk vervormd in de richting van het sleufvlak endaarna bewerkt. Sluiten en openen van de schaar gebeurteveneens door heen en weer bewegen van de staaf.

N r . 2 2 0 0 613


Afbeelding 7. Een verticaal knippende microschaar, compleet methandvat.

Het voorgaande is makkelijk gezegd, maar moeilijkergedaan. Met binoculaire loepen, een vaste (vaak vrouwen-)hand, engelengeduld en goed hulpgereedschap worden deminuscule onderdelen afgerond – of juist scherp gemaakt –en zodanig samengesteld dat een feilloos grijpend of knip-pend geheel ontstaat. Waar nodig gebeurt dat in een stofarmeruimte, klasse 10 000; zie Afbeelding 8.

Afbeelding 8. Montage van ooginstrumenten in een stofarmeruimte.

Uiteraard moeten de scharen, pincetten en tangen van buitenhet oog af worden bediend. Naar verluidt worden deD.O.R.C.-producten door oogchirurgen geprezen om hunsoepele en spelingvrije bediening. Bij disposables gebeurtdat via een handgreep van kunststof, bij de meermalen tegebruiken instrumenten met een handvat van roestvast staal

of – als een gering gewicht een voorwaarde is – van titaan.Zie Afbeelding 9 voor een disposable pincet.Bij de metalen handvatten wordt eveneens gebruikgemaaktvan draadvonken. Een of meer sleuven verdelen het handvatover een deel van de lengte in lippen, die iets uit elkaar wor-den gebogen. Twee lipuiteinden worden via koppelstangetjesverbonden met de centrale staaf met tang of schaar. De kop-pelstangen zetten de radiale knijpbeweging in het handvatom in een axiale beweging van de centrale staaf. De veer-kracht in het gespleten handvat zorgt – samen met een zorg-vuldige afstelling – voor een spelingvrije en goed doseerbarebediening van tang of schaar.

Afbeelding 9. Een disposable pincet.

Verlichten en verhitten Behalve grijpen en knippen moet de chirurg in het achter-segment nog andere handelingen verrichten. Daarbij kijkt hijvia de cornea (hoornvlies) door het glasachtig lichaam naarhet netvlies. Zoals gezegd, kan hij de zichtbaarheid daarvanverbeteren door een extra lens, eventueel gecombineerd meteen prisma, op de cornea te plaatsen (Afbeelding 1). Voorhet goed belichten van het operatiegebied levert D.O.R.C.verlichtingssystemen die werken via een opening in het pars-planagebied met behulp van glasvezels, eventueel met filtersals bepaalde lichtgolflengten ongewenst zijn.Voor het dichtbranden van bloedvaten bij complicaties is hetnodig lokaal warmte toe te voeren. Ook daarvoor is er eenhulpmiddel in het programma. Dat werkt met diathermischeHF-verhitting. Dat wil zeggen dat over twee concentrischebuisjes (de buitenste 23 gauge of dunner) een hoogfrequen-te spanning wordt aangelegd. De twee buisjes zijn elektrischvan elkaar geïsoleerd door een derde buisje van PTFE.Eventueel kan glasvocht worden afgezogen door de capillai-re opening in de binnenste buis. Ook hier geldt dat het reali-seren van zo’n buizensamenstel binnen een diameter van 0,6mm of minder een zware precisietechnologische uitdagingbetekent. Temeer omdat het uiteinde oogvriendelijk moetzijn afgerond. Het instrument wordt bediend via een elektro-nische unit.

Verpompen en verpulveren De achtersegmentchirurg moet tijdens operaties vaak vloei-stof, bloed of kleine deeltjes uit het oog verwijderen.

N r . 2 2 0 0 6 14



Daarvoor worden speciale zogeheten aspiratiehandvattengeleverd, ook wel ‘backflush-systemen’ genoemd. Daarbijgaat het meestal om actieve aspiratie: een pompje zuigt dedeeltjes weg via een buisje. Maar er kan ook gebruik wordengemaakt van de bestaande druk in de oogbol: passieve aspi-ratie. Bij actieve aspiratie heeft de chirurg de mogelijkheidde onderdruk incidenteel af te wisselen door overdruk, methet doel verstopping van de afzuigbuis tegen te gaan.Nog ingewikkelder werken de zogeheten vitrectooms. Datzijn instrumenten voor achtersegmentchirurgie, die behalveafzuigen ook ongewenste objecten in of bij het netvlies ver-pulveren; zie Afbeeldingen 10 en 11. Daartoe beweegt bin-nen de 20, 23 of 25 gauge buis een binnenbuis met een fre-quentie tot 1500 slagen per minuut. Een vitrectoom heeftdaarvoor behalve een pompaansluiting ook een pneumati-sche aansluiting voor de aandrijving. Een vitrectoom, vooreen- of meermalig gebruik, wordt via een aansluitkastjebediend.

Afbeelding 10. Een disposable 23 gauge vitrectoom voor het weg-knippen en afzuigen van weefsel in het achtersegment.

Afbeelding 11. Een partij vitrectooms klaar voor inpakken en ver-zenden.

Werken in het voorsegmentStaaroperaties zijn vandaag de dag een routine-ingreep.Daarbij maakt een chirurg een incisie vlakbij de cornea enopent het lenskapsel (lenszakje), verwijdert de oude lens enplaatst een stijve dan wel slappe implantatielens. In het laat-ste geval kan de nieuwe lens worden samengevouwen, zodatmet een kleinere incisie kan worden volstaan. Slappe lenzenzijn gemaakt van een soort siliconenrubber, stijve vanPMMA. Voor het plaatsen van de lenzen worden pincettenen ander toebehoren geleverd.Voor het verwijderen van de door staar vertroebelde lens iseen zogeheten mini-phacohandvat ontwikkeld (phaco = oog-lens). Dat is een instrument dat het lenslichaam verbrokkelten de brokstukken afzuigt. Het uiteinde ervan bestaat uit een20 gauge buis. Een pompje zuigt via de opening in de buisde lensbrokken af. Een elektronische unit regelt de bedie-ning van het instrument.

Tot slotPrecisietechnologie zonder nanometertoleranties, maar welmet precisiehandwerk. Daarin kan een kleine firma in eenklein land juist heel groot zijn. Dat heeft D.O.R.C. bewezen– en bewijst het nog steeds – door samen met oogchirurgengeavanceerde operatiehulpmiddelen te ontwikkelen en temaken. Door hun minuscule afmetingen en grootse presta-ties zijn dat fraaie voorbeelden van wat hedendaagse techno-logie samen met ouderwets Fingerspitzengefühl vermag.

AuteursnootFrans Zuurveen is freelance tekstschrijver te Vlissingen.

N r . 2 2 0 0 615

Dutch Ophthalmic Research Center InternationalNicole van Eerdenburg, Research & Development [email protected]

Informatie


KKugler GmbH, gevestigd in het Zuid-Duitse Salem, nietver van de Zwitserse grens, is haar eigen klant: de onder-neming gebruikt de machines die zij ontwikkelt voor pre-cisiebewerkingen zelf als toeleverancier van metalen opti-sche componenten. De terugkoppeling vanuit de eigenpraktijk naar de ontwikkelingsafdeling zorgt voor een con-tinue vernieuwing van het leveringsprogramma. Dat pro-gramma bestaat grofweg uit twee delen: machinecompo-nenten voor hoogwaardige toepassingen, zoals luchtgela-gerde spillen, rotatietafels en lineaire geleidingen, en –mede hieruit opgebouwde – machines voor de productievan 2D- en 3D-precisiecomponenten. De machines voor laserbewerkingen, microslijpen, preci-siefrezen en -draaien vormen samen een standaardpro-gramma, dat echter in overleg met de afnemer vergaandkan worden aangepast aan diens specifieke wensen. Het

laserbewerkingscentrum Microbase XYZ bijvoorbeeldbeschikt in de standaarduitvoering over een luchtgelagerdeXY-tafel, opgenomen in een behuizing van graniet metaluminium precisiegeleidingen. De machine kan wordeningezet voor zowel meetwerkzaamheden als het frezen enboren van 2D- en 3D-structuren van uiteenlopende mate-rialen als kunststof, keramiek, glas, saffier, metaal en half-geleidermaterialen. De laserstraal is afkomstig van eenCO2-laserbron en wordt via een stelsel van afbuigspiegelsen -units naar het werkstuk geleid. Een hoge reflectiegraaden een maximale oppervlaktenauwkeurigheid zorgenervoor dat de laserstraal zijn eigenschappen vanaf de brongoeddeels behoudt.Het is aan de klant om te kiezen voor een uitvoering metdrie, vier of vijf assen. Rotatie- en zwenkas zijn beschik-baar als opties. De machine heeft een modulair design, een

N r . 2 2 0 0 6 16

PRECISIEBEWERKINGEN

In de metaalverwerkende industrie tekent zich duidelijk een trend naar precisie-

bewerking af. Onder invloed van de globale ontwikkelingen vindt er een soort

mondiale taakverdeling plaats, waarbij West-Europa zich concentreert op niche-

markten met relatief kleine series van specials en precisieproducten.

Onmiskenbaar stijgt daardoor in sectoren als de medische apparatenbouw, de half-

geleider- en de optische industrie de vraag naar machines voor complexe precisie-

producten, niet alleen van metaal, maar ook van keramiek, glas, plexiglas of hoog-

waardige kunststof. Kugler is een fabrikant die zich heeft gespecialiseerd in de ont-

wikkeling en bouw van dergelijke machines voor een markt waar een term als

‘nanoprecisie’ al bijna gemeengoed is.

Machines voor complexe

• Hans Koopmans •

16_19_Kugler_nr2_06 09-04-2006 21:51 Pagina 16

bewerkingsprecisie en positioneernauwkeurigheid op sub-micronniveau, en een hoge stijfheid en dynamiek (dat wilzeggen hoge verplaatsingssnelheden en versnelling c.q. ver-traging).

Minimale afwijkingenDe meeste machines voor microbewerkingen worden aan-gedreven door state-of-the-art lineaire en torquemotoren.In combinatie met hogeresolutie-positiemeetsystemenbieden deze de beste prestaties. Een systeem zonderkogelomloopspil, riemoverbrenging of vertragingmecha-nisme garandeert een directe, dynamische actie zonderwrijving, trillingen of speling, met hoge waarden voorversnelling en vertraging. Een contactloos aandrijfsys-teem is bovendien energiebesparend en niet onderhevigaan slijtage, vergt dus weinig onderhoud. Door het ontbre-ken van dwarskrachten zijn de afwijkingen op de recht-heid van de beweging minimaal. De machines worden standaard opgebouwd op een gra-nieten basis. Vergeleken met materialen als staal, gietijzerof betonpolymeer biedt graniet enkele in het oog sprin-gende voordelen. Het is stabiel, hard en ongevoelig voorveroudering, roest niet, kent een hoge elektrische weer-stand en is extreem bestand tegen hitte. De uitzettings-coëfficiënt van graniet is slechts een derde van die vangietijzer. Als basis is graniet daarom de beste keuze voorultraprecisiebewerkingsmachines, en in combinatie metcontactloze lucht- of hydrostatisch gelagerde sleden eenwaarborg voor nauwkeurigheid gedurende vele jaren.

Hoe pakken de constructieprincipes met betrekkig totbasis, aandrijving, positiemeetsysteem, lagering, enzo-voort, nu concreet uit voor wat betreft de bewerkingsei-genschappen van de machines? De Microgantry GU kandienen als illustratie; zie Afbeelding 1. Het is een drie- ofvierassig precisiebewerkingscentrum voor zowel conven-tioneel metaalbewerken als lasermicrobewerken en -struc-tureren. Afhankelijk van de keuze van het ‘gereedschap’(laserbron, focusseeroptiek, machinespil, metaalbewer-kingsgereedschap) en de ingestelde parameters kan metdeze machine een grote variëteit aan materialen met dehoogste nauwkeurigheid worden bewerkt en van eenstructuur voorzien. Uitgerust met een rotatietafel (alsoptionele C-as) plus de drie lineaire assen (XYZ) leent demachine zich voor zogeheten 21/2D-bewerkingen.

Afbeelding 1. Het precisiebewerkingscentrum Microgantry GU isgeschikt voor conventioneel metaalbewerken en lasermicro-bewerken en -structureren.

De positioneernauwkeurigheid en reproduceerbaarheid vande bewegingen in X- en Y-richting bedraagt ≤ 0,3 µm. Derechtheidsafwijking is in drie richtingen zeer minimaal (≤±0,3 µm per 100 mm in X- en Y-richting, ≤± 0,8 µm per 100mm in Z-richting). Voor boor-, slijpen freesbewerkingenstaat een spil met een toerental van 60.000, 160.000 of zelfs250.000 min-1 ter beschikking. Ook dit basistype kan metbehulp van vele opties gemodelleerd worden naar de wen-sen van de gebruiker. Genoemd zijn al de rotatietafel en deverschillende toerenbereiken. Andere mogelijkheden zijneen systeem voor minimale smering, laserapparatuur, eenvideomicroscoop voor werkstukinspectie, vacuümappara-tuur, een lasermeetapparaat voor de bepaling van gereed-schappositie en -diameter, een zesassige taster voor hetscannen van de werkstukpositie, opspanning van werkstuk-ken door middel van vacuüm of vastvriezen, actieve dem-ping van de machinebasis, enzovoort. De combinatie van conventioneel bewerken en de optionelelaser biedt een scala aan mogelijkheden, waarvanAfbeelding 2 er enkele toont.

N r . 2 2 0 0 617

precisieproducten

16_19_Kugler_nr2_06 09-04-2006 21:51 Pagina 17

Afbeelding 2. Enkele voorbeelden van producten die met deMicrogantry GU zijn vervaardigd:(a) spuitgietpatroon;(b) patroon voor het stempelen van een microzeef;(c) patroon voor het stempelen van microtandwielen.

Microbewerken met laserDe meeste lasergebaseerde machines uit het Kugler-pro-gramma, zoals de al genoemde Microbase XYZ, lenen zichuitstekend voor microbewerkingen. De toegepaste lasersys-temen moeten in staat zijn zeer kleine brandvlekdiameters terealiseren of zeer fijn structuren af te beelden. Dit vereist

een zeer hoge straalkwaliteit en korte lasergolflengten, terwijlde machines moeten beschikken over een positionerings-nauwkeurigheid op submicronniveau. Omdat de in de struc-tuur achterblijvende smeltfasen de haalbare precisie vermin-deren moet een groot deel van het materiaal verwijderd wor-den door sublimatie. Dit wordt bereikt door korte pulsperio-den (< 200 ns) en aangepaste pulsenergie. Afhankelijk van depulsfrequentie en -energie ligt het gemiddelde vermogen vandeze systemen onder de 100 W, bij een pulsvermogen vanenkele kW. Kortepuls-vastestoflasers zijn daarom de aange-wezen typen voor microbewerkingen. Compacte, kortepuls-diodegepompte systemen vormen de laatste ontwikkelingenop het gebied van vaststoflasers. Deze hebben een uitsteken-de efficiency en een zeer goede straalkwaliteit te bieden.Diverse laserbronnen voor verschillende toepassingen kunnenworden aangesloten. Afbeelding 3 toont een voorbeeld van eenmicrostructuur die daarmee is te realiseren.

Afbeelding 3. Microstructuur in keramiek, gesneden met een laser.

Frezen met diamantNaast lasermachines ontwikkelt en bouwt Kugler ook geavan-ceerde diamantfreesmachines met lineaire aandrijving en opbasis van luchtlagering. Een trillingsvrije tafelpositionering eneveneens trillingsvrije geleidingen garanderen een zeer hogeprecisie bij hoogdynamische bewerking van werkstukken.Samen met de luchtgelagerde aandrijvingen van de hoofdas-sen, de freesspillen en de contactloze meetsystemen met nano-resolutie, bereiken deze machines een oppervlaktekwaliteit diepolijsten overbodig maakt. De Kugler Motion Control (KMC)

N r . 6 2 0 0 5 18

PRECISIEBEWERKINGEN

16_19_Kugler_nr2_06 09-04-2006 21:51 Pagina 18

in combinatie met de hogesnelheids PMAC-besturing makenoppervlaktekwaliteiten tot Ra = 1 nm mogelijk, gerealiseerd bijeen positioneernauwkeurigheid tot 0,1 µm. Tot de materialendie zich goed lenen voor diamantbewerking behorenkoper(legeringen), brons, lood, zink, aluminium, zilver, goud,synthetische materialen zoals PMMA en kristallijne materia-len. Met de volledig automatische indexeringskop kunnenpolygoonspiegels met iedere deelhoek worden geproduceerd.In een polygoonbewerkingsmachine zijn een interferometervoor het testen van de vlakheid en een autocollimator voorhoekmeting geïntegreerd.

Machines voor precisiedraaibewerkingen brengt Kuglereveneens op de markt. Ook deze zijn voorzien van eengeavanceerde besturing die de gebruiker vergaand onder-steunt bij de instelling en programmering. Invoerfouten zijnbijvoorbeeld bijna niet meer te maken. De draaibank leentzich voor de productie van precisieonderdelen, ook van zeer

geringe afmetingen. De multifunctionele tafelmachine isvoorzien van een luchtgelagerde precisiespil, de X-Z-sledeheeft speciale wrijvingsloze precisiegeleidingen voor deeconomische productie van de kleinste werkstukken met eenspiegelglad oppervlak, tot een diameter tot 40 mm. In depraktijk vindt de machine onder meer toepassing bij de ver-vaardiging van microgereedschap, precisiematrijzen, onder-delen voor fijnmechanische opstellingen en voor medischetechniek en optica.

AuteursnootHans Koopmans is freelance tekstschrijver te Apeldoorn.

N r . 6 2 0 0 519

De Ridder THOwww.ridder.net

Informatie

��

• ��• ��• ��

Inzicht: begin van de oplossingWij hebben plezier in mechanica.De juiste analyses leveren,ontwerprichting kiezen.Vervolgens bouwen en testen.

Wij zijn blij als we inzichten kunnenleveren die er toe doen. Essentiesformuleren en daarnaar handelen.Problemen oplossen vanuit debasis, zodat u verder kunt.

Op zoek naar de juiste inzichten?Bel HiPrecision!

Maak ook kennis met HiPrecision!Kijk op: www.hiprecision.nl

Of bel: 0345-618676Mail: [email protected]

Conceptual DesignSystem Engineering

Precision TechnologyOptics

x r( )

0

r

sσ s( )−E

��

dα T 0( )⋅

4

0

r

s1s2

R2

−

��

d⋅

16_19_Kugler_nr2_06 09-04-2006 21:51 Pagina 19

DDe hier besproken voice-coil actuatoren (VCA’s) zijn lineai-re motoren met de spoel als bewegend deel; zie Afbeelding1. Vorig jaar heeft Wijdeven Power Supplies & InductiveTechnology een geheel nieuw programma VCA’s geïntrodu-ceerd met als optie een energieloze (zwaarte)krachtcompen-satie. Hiervoor is onder meer het specialisme op het gebiedvan wikkeltechnieken, zoals de orthocyclische, gebruikt.

Afbeelding 1.Voorbeeld van een VCA.

De toepassing van VCA’s is onder te verdelen in drie gebie-den:• Eenmalige productiemachines, zoals specifieke assem-

blage- en procesmachines.• In serie vervaardigde productiemachines, zoals wafer-

steppers, weefmachines, kopieermachines, laserlas- enlasergraveermachines en pick & place-machines.

• In serie vervaardigde gebruiksproducten, zoals consu-mentenelektronica, regelkleppen, autofocuspositione-ring van spiegels.

PrincipewerkingEen eenvoudige lineaire VCA is opgebouwd uit een rondebuis met bodem vervaardigd van magneetijzer (zieAfbeelding 2). Hierin wordt een axiaal gemagnetiseerdemagneet geplaatst. De magneet wordt afgedekt met eenronde plaat magneetijzer (core). De coil beweegt zich in deflux die door de lucht oversteekt naar het magneetijzer.

Afbeelding 2. Doorsnede van een VCA.

N r . 2 2 0 0 6 20

PRECISIEAANDRIJVINGEN

Voice-coil Een voice-coil actuator is uitermate geschikt voor korteslagbewegingen met nauw-

keurige positionering. Het is een directe aandrijving, vrij van hysterese. De gebruiker

kan snelheid, positie, kracht, richting en versnelling controleren in toepassingen zoals

regelkleppen, beamgeleiding en servobesturing van de X-,Y-, en Z-as. Dit artikel

belicht de techniek achter voice-coil actuatoren.

• Gerard van Seggelen •

20_23_Voice _coil_nr2_06 11-04-2006 15:28 Pagina 20

De werking van een VCA is gebaseerd op de wet vanLorentz. Deze wet zegt dat een stroomvoerende geleider,geplaatst in een magnetisch veld, een kracht ondervindt.

De kracht is te bepalen uit de ‘motorformule’:

F = I . l . B (1)

Waarin: F = kracht op de stroomvoerende draad [N]l = lengte van de draad [m]I = elektrische stroom [A]B = magnetische flux dichtheidsvector [T]

Door toepassing van moderne magnetische materialen kaneen magnetisch veld worden gerealiseerd zonder elektrischeverliezen zoals die optreden bij een stroomvoerende spoel.Het meest toegepaste magneetmateriaal is neodymium-ijzer-borium (NdFeB).Door het ontbreken van commutatie en wrijving is bij eenconstant magneetveld de kracht welke de spoel ondervindtevenredig met de stroom door deze spoel. Omdat de massavan het bewegend deel zich beperkt tot de spoelhouder enspoel, is de VCA zeer geschikt voor snelle en nauwkeurigekleine verplaatsingen. De VCA kan met behulp van eenterugkoppeling en een plaatsopnemer in elke gewenstestand worden geregeld, dit met hoge acceleraties.

DesignHet design van precisie-VCA’s is uitdagender dan het in eer-ste instantie lijkt. De eenvoudige lineaire relatie als voor-gesteld in Formule 1 is in de praktijk gecompliceerder. Devolgende factoren spelen hierin onder meer een rol:• Fluxdichtheid• BH-curve van het magneetijzer (verband tussen B en de

magnetische veldsterkte H over en in een materiaal)• Stroke (verplaatsingslengte)• Weerstandsverandering door opwarming• Fluxafhankelijkheid van temperatuur• Tegen-EMK door beweging van de spoel

In het design zijn een aantal inputparameters nodig om tekunnen komen tot een goede specificatie, onder meer: • Geometrie• Kracht

• Stroke (verplaatsingslengte)• Massa van het bewegend gedeelte• Gebruikstemperatuur

Tijdens het design wordt getracht de eigenschappen van deVCA te optimaliseren op de gevraagde eisen en wensen. Deapplicatie waarin de VCA gebruikt gaat worden, is bepalendvoor de informatie die nodig is om tot een goed design tekomen. Bij het handhaven van een vaste kracht, zijn er bij-voorbeeld andere eisen dan onder servo-condities. Algemeen gezien bepalen de volgende vier parameters dekeuze van een actuator:• Maximale kracht (FPeak)• RMS kracht (FRMS)• Snelheid (v)• Verplaatsingslengte (L)

Maximale krachtDe maximale kracht (FPeak) is de som van de krachten ver-oorzaakt door de last (FL) en door wrijving (Fw) en dekracht ten gevolge van de versnelling van de massa (Fa).In formulevorm:

FPeak = FL + Fw + Fa (2)

De kracht tengevolge van de last is altijd direct tegen deactuator in gericht. Bijvoorbeeld, een verticaal georiënteer-de actuator die een massa ondersteunt, zal altijd de zwaarte-kracht als een component van de last ondervinden. Tenzij delast mechanisch wordt ondersteund, of de zwaartekrachtwordt gecompenseerd.De wrijvingskracht wordt bepaald door de mechanischeconfiguratie van de complete bewegende samenstelling.Hierin zitten factoren als lagers, verbindingen, contactop-pervlakken, enzovoort.De kracht ten gevolge van de versnelling van de massa is hetproduct van de massa van de last inclusief actuatorcoil en deversnelling (a) van de massa. In formulevorm:

RMS krachtDe RMS kracht (root mean square) wordt gebruikt bij debenadering van de gemiddelde continue kracht die voor de

N r . 2 2 0 0 621

actuatoren

amF coillastcoillast ⋅= ++ (3)


applicatie benodigd is. Bij de bepaling van deze kracht is hetvan belang het bewegingsprofiel van de applicatie te kennen.Bij een trapeziumvormige beweging (zie Afbeelding 3) wordtde RMS kracht beschreven door de volgende vergelijking:

Hierin is t1 de versnellingstijd, t2 de tijd waarin de last metconstante snelheid verplaatst, t3 de vertragingstijd en bij t4blijft de actuator op positie. Dit is de rusttijd in een bewe-gingsprofiel.

Afbeelding 3. Bewegingsprofiel

SnelheidDe snelheid (v) wordt bepaald door de configuratie van hetmechanisch systeem dat aan de actuator gekoppeld is en hetbewegingsprofiel. Bij een punt-tot-puntpositionering is vaakeen snellere actuator nodig dan bij een applicatie waar eenconstante kracht wordt gevraagd.

VerplaatsingslengteDe verplaatsingslengte (stroke) kan worden aangegeven alsde totale verplaatsing van het ene uiteinde tot aan het ande-re uiteinde, of als een plus/min-verplaatsing vanuit een mid-denstand (mid-stroke). De totale verplaatsingslengte van eenVCA kan variëren van microns tot ongeveer 100 mm. Demassa en het volume van de VCA nemen toe naarmate ergrotere verplaatsingen worden gevraagd. Bij lange-slag-applicaties is er meer magneetmateriaal nodig en meer mag-neetijzer om de flux door te geleiden. Kracht en slag zijnomgekeerd evenredig aan elkaar, bijvoorbeeld: lange slag –kleine kracht, of korte slag – grote kracht.

FEM-BEM magneetsimulatieVoor het ontwerpen van actuatoren heeft Wijdeven een ana-lytisch rekenmodel ontwikkeld. In overleg met de klant wor-den de benodigde parameters op elkaar afgestemd. Uit hetrekenmodel volgt een actuator die geschikt kan zijn voor degevraagde applicatie. Om de actuatoren te optimaliserengebruikt Wijdeven een FEM-BEM simulatiepakket. Met deeindige-elementenmethode (FEM) of rand-elementen-methode (BEM) wordt de fluxdichtheid gesimuleerd. Zakenals het in verzadiging treden van het magneetijzer wordenhiermee snel helder (zie Afbeelding 4).

Afbeelding 4. Fluxdichtheid in een VCA.

Na het simuleren wordt duidelijk hoe de geometrie er uit zalkomen te zien, welke clearance (ruimte lucht tussen spoel enmagneetijzer) nodig is, en wat de actuatorconstante en forcesensitivity bedragen. De actuatorconstante geeft het rende-ment van de VCA als de kracht gedeeld door de wortel vanhet vermogen ([N/√W]). De actuatorconstante is daarmeegerelateerd aan de warmteontwikkeling. In bijvoorbeeld eentemperatuurgevoelige omgeving is het van belang de warm-teontwikkeling in de spoel te minimaliseren. De keuze valtdan op een hoge actuatorconstante: bij de gewenste krachteen zo laag mogelijk gedissipeerd vermogen.De force sensitivity representeert de kracht per ampère([N/A]) en is te vergroten door het aantal ampèrewindingentoe te laten nemen. Het gevolg hiervan is dat het gedis-sipeerd vermogen ook toe zal nemen. Een verbetering van deforce sensitivity heeft hiermee een nadelig effect op de actu-atorconstante. In iedere applicatie is het gewenst om forcesensitivity zowel als actuatorconstante te optimaliseren. Ditis een spel tussen parameters als magneetvolume, spoel-afmetingen, clearance, stroke, enzovoort.De actuatoren kunnen tot slot op kracht worden getest meteen trekbank (zie Afbeelding 5). Hiermee zijn de waardenvan de kracht die de actuator op de last kan leveren in depraktijk te controleren.

N r . 2 2 0 0 6 22

PRECISIEAANDRIJVINGEN

( ) ( )4321

32

22

12

tttt

tFFFtFFtFF wLawLP

RMS +++−−+++

= (4)


Afbeelding 5.Trekbank voor het testen van VCA’s op kracht.

Nieuwe ontwikkelingenNaast de standaard-VCA zijn tegenwoordig opties als ener-gieloze krachtcompensatie, bladveerconstructies en positionsensing mogelijk. De energieloze krachtcompensatie zorgtervoor dat het product al energieloos zweeft in de gewenstestand. Aan de krachtcompensatie kan een veerkarakteristiekworden meegegeven die is afgestemd op de applicatie. Degeïntegreerde voice-coil actuator hoeft hierdoor veel minderenergie te leveren om het gewenste doel te bereiken; ook isde massa van het bewegende deel kleiner, waardoor eventu-eel hogere versnellingen mogelijk zijn. Het unieke van dezecompensatie zit in het meegeven van eigenschappen zoalseen negatieve of positieve veerkarakteristiek. Hiermee is hetmogelijk om op de al aanwezige veerkarakteristiek van deapplicatie te ‘tunen’.

AuteursnootGerard van Seggelen is R&D Engineer MechatronicSystems bij Wijdeven.

N r . 2 2 0 0 623

Call our sales officefor more informationor check out our website at:www.newport.com

BelgiumNewport Spectra-Physics B.V.Tel: +32-(0)16 402 927

Fax: +32-(0)16 402 227

[email protected]

NetherlandsNewport Spectra-Physics B.V.Tel: +31-(0)30 65 92111

Fax: +31-(0)30 65 92120

[email protected]

AD-030609-NL

XM Series stages combine ultra-precision motion withthe high dynamics and reliability offered only by complexand costly air-bearing stages. Driven by a linear motor, XMstages represent the ultimate solution for demandingapplications in:

DeliverDelivers air bearing technology performancess air bearing technology performanceswithout the costwithout the cost

• 10 nm sensitivity

• 300 mm/s speed

• Built to order

From the Leader in Precision Motion Control

• Wafer inspection

• Micro-electronics testand assembly

• Ultra-precision pick &place

• Sensor test & calibration

Newport’s URS family of rotation stages allows fastest rotation overlarge angles with outstanding bidirectional repeatability. When usedwith our XPS or ESP300 controllers, they can deliver smoothestmotion at low speeds.

• Available in 3 sizes

• Unidirectional repeatability: 0.002°

• Max. payload: 300 N

• DC or stepper motorized models available

• Directly compatible with Newport VP, M-ILS & M-IMS series stages

Wijdeven Power Supplies & Inductive [email protected]

Informatie


IIn 2005 ontstonden onder meer initiatieven voor een DutchManufacturing Institute (DMI) en een Institute for PrecisionSystems (IPS). DMI kwam uit de koker van de werkgevers-verenigingen en regionale ontwikkelingsmaatschappijen inZuid-Nederland, en had tot doel kennis te ontwikkelen enverspreiden over het engineeren, fabriceren en assemblerenvan hightech-systemen en -producten. IPS was bedoeld alsvoortzetting van het IOP Precisietechnologie. Betrokkenpartijen waren Philips Applied Technologies, ASML, TNOIndustrie en Techniek en de drie technische universiteiten.Het zou de formule van een Technologisch Topinstituut krij-gen, met een combinatie van fundamenteel en industrieelonderzoek, gevoed door strategische vragen van hetbedrijfsleven.

ImpulsOmdat mechatronica en precisietechnologie kerncompeten-ties zijn van de hightech machinebouw- en systeemindus-trie, lag het voor de hand dat de initiatieven voor DMI enIPS bij elkaar kwamen. Er werd besloten tot een bundelingvan krachten in een ‘Programme for High Tech Systems’.Dit programma moet, startend voor een periode van 5 jaar,inspelen op de behoefte binnen de sector van hightech-machinebouw en -systemen aan voortdurende technologi-sche innovatie en het moet de leidende positie van Nederlandop de internationale markt versterken. Tabel 1 toont het econo-misch belang van de sector. Het programma krijgt gestaltein de vorm van een intensieve samenwerking tussen indus-trie, kennisinstellingen en de overheid, met als doel een tij-

N r . 2 2 0 0 6 24

HET HIGHTECH PRECISIELANDSCHAP

De Nederlandse hightech-maakindustrie heeft een nieuw zelfbewustzijn gevonden en

staat volop in de belangstelling. De aanwijzing van ‘High-tech systemen en materia-

len’ tot sleutelgebied door het landelijk Innovatieplatform is daarvan een symptoom.

Uit allerlei hoeken zijn initiatieven tot krachtenbundeling gekomen.Van het High-tech

Systems Platform, een ‘actiegroep’ van zes grote maakbedrijven (ASML, FEI Company,

Philips Medical Systems, Stork,Thales Nederland en Vanderlande Industries), tot het

Holst Centre, een inhoudelijke samenwerking van TNO, het Belgische IMEC en Philips

op de High Tech Campus Eindhoven. Mikroniek probeert de komende tijd enige orde-

ning te brengen in het ‘hightech precisielandschap’. Dit keer aandacht voor het

Programme for High Tech Systems, waarin de initiatieven voor het Dutch

Manufacturing Institute en het Institute for Precision Systems zijn opgegaan.

Programme for

24_25_Hightech_nr2_06 11-04-2006 15:00 Pagina 24

delijke impuls voor de ontwikkeling en verspreiding vanhoogwaardige technische know-how. In maart is een haal-baarheidsonderzoek gestart.

Tabel 1. Belang van de maakindustrie voor de Nederlandse economie (bron: High-tech Systems Platform, CBS).

Omzet 20 miljard euro

Export 18 miljard euro

R&D-uitgaven 2,1 miljard euro

R&D-personeel 15.000 fte

Werkgelegenheid 140.000 banen en nog eens 140.000 banen in gerelateerde sectoren (incl. de toeleverende industrie)

OnderzoekHet Programme for High Tech Systems moet twee kernfaci-liteiten gaan bieden: een (semi-virtueel) onderzoekscentrumen een netwerk gericht op verspreiding en toepassing van deontwikkelde kennis. Het voorlopige onderzoeksplan, datsamen met de deelnemende bedrijven nader wordt ingevuld,spreekt vooralsnog van vier onderzoeksgebieden:• Mechatronica en mechatronisch ontwerpen• Precisie-bewerkingstechnologie• Productie en integratie van microsystemen• Mechatronische systeemarchitectuur

Op die gebieden komen onder meer de volgende onder-zoeksprogramma’s:• Wetenschappelijke instrumenten• Inktjetsystemen • Bewegen in vacuüm• Geluid• Ultra-light materialen• Overactuated principles• Micromanipulatoren• Metrologie en calibratie

ParticipantenNaast de gehele hightech systeem- en machinebouwsector,zullen ook (lokale) overheden, ontwikkelingsmaatschappij-

en en werkgeversverenigingen actief zijn in het Programmefor High Tech Systems. Omdat het onderzoek zich metname richt op producenten van hightech machines en syste-men, is het de bedoeling dat bedrijven als ASML, Océ enPhilips een wezenlijke bijdrage zullen bieden in de vormvan financiering en onderzoekscapaciteit. Instellingen alsTNO en de drie technische universiteiten leveren expertisevan hoog wetenschappelijk niveau, en die zal worden aange-vuld door buitenlandse onderzoeksinstellingen als IMEC inLeuven en het IPT in Aken. Het Programme for High TechSystems zal bovendien gaan samenwerken met andere pro-gramma’s en instituten als het ACP, Holst Centre,MicroNed, NIMR en DPI (in komende nummers vanMikroniek meer over de vele bezienswaardigheden in hethightech precisielandschap).

HaalbaarheidsonderzoekTrekkers van het initiatief-Programme for High TechSystems zijn Theo Boshuisen, voormalig directeur van TNOIndustrie, en Bert de Wit van NV Industriebank LIOF.Boshuisen fungeert als voorzitter van de werkgroep die inde komende maanden het programma van de grond moettrekken. Het onderzoeksprogramma zal worden gecoördi-neerd door Jan van Eijk, hoogleraar Advanced Mechatronicsaan de TU Delft. Het haalbaarheidsonderzoek wordt ge-financierd door het ministerie van Economische Zaken, de provincies Noord-Brabant en Limburg en hetSamenwerkingsverband Regio Eindhoven. Dit voorjaarworden de resultaten van dit onderzoek aangeboden aan denationale overheid. Het is de bedoeling om in septemberofficieel van start te gaan. Daartoe komt er een gedetailleerdonderzoeksprogramma en moeten er partnercontracten wor-den getekend. Wordt vervolgd.

N r . 2 2 0 0 625

High Tech Systems

www.htsprogramme.nl

Informatie

24_25_Hightech_nr2_06 11-04-2006 15:00 Pagina 25

Precisietechnologie: brandstof voor de auto-motiveDe immer toenemende kwaliteitseisen aan consumenten-producten, productiemachines en apparaten vereisen inno-vatieve oplossingen om de prestatiegrenzen te blijven ver-leggen. Systemen moeten met een steeds hogere precisie enbetrouwbaarheid functioneren, terwijl de onderdelen meeren meer worden belast en onderhoud tot een minimum moetworden beperkt. Het gaat om ontwerpen op levensduur,prestatie en betrouwbaarheid. Mikrocentrum heeft er,samen met de TU Delft, een cursus voor ontwikkeld. De automotive is een voorbeeld van een bedrijfstak dielevensduur, prestatie en betrouwbaarheid als speerpuntenkent. Ook in Nederland en België zorgt deze sector voorveel bedrijvigheid. Het is van essentieel belang om de tech-nologische positie van de Nederlandse automotive-industriein de wereld te behouden en zo mogelijk te versterken.Precisietechnologie kan daarvoor een belangrijke gangma-ker zijn. Door slimme toepassing van technieken blijkt hetsteeds weer mogelijk de nauwkeurigheid te verbeteren engelijktijdig de kostprijs te verlagen. De automotive-indus-trie en precisietechnologie kunnen wellicht heel veel voorelkaar betekenen.Mikrocentrum heeft over dit onderwerp op 25 april eenthemadag gehouden, ‘Precisietechnologie: brandstof voorde automotive’. Op deze themadag – een coproductie vanMikrocentrum, Automotive Technology Centre en NVPT –werden nieuwe ontwikkelingen en toepassingen toegelichtin een gevarieerd programma. Er werd onder meer een road-map besproken, er waren lezingen uit de onderzoekswerelden praktijkervaringen uit de industrie kwamen aan de orde.In een volgend nummer van Mikroniek verschijnt een uitge-breid verslag.

Nieuwe ontwikkelingen in de matrijzenbouwOm de concurrentie effectief aan te kunnen, moet deEuropese spuitgiet- en matrijzenmakerij-industrie zich con-centreren op kortere productietijden, een constante hogekwaliteit met lage productiekosten, en nieuwe productieme-thoden zoals metal injection moulding (MIM). Tevens ver-dienen de mogelijkheden van micromolding meer aandacht.Dit alles vergt innovatie: onderzoek, nieuwe matrijsconstuc-ties en bewerkingsmethoden, betere software, enzovoort. Zo is de vraag aan de orde of hybride matrijzen de Europesematrijzensector kunnen helpen in de concurrentiestrijd.Hybride matrijzen zijn nog relatief nieuw en bestaan uit eencombinatie van conventioneel gemaakte matrijzen metinserts, die vervaardigd worden met rapid tooling-technie-ken zoals lasersinteren of het direct smelten van metaalpoe-der met behulp van een laser. Resultaat is een matrijs meteen hogere productiviteit en betere kwaliteit. Op dinsdag 9 mei organiseert Mikrocentrum de themadagMatrijstechnologie en voor het najaar staat de cursusMatrijzen voor kunststoffen B gepland in Utrecht (vanaf 4september) en Eindhoven (vanaf 7 september).

Diverse MIM-producten geproduceerd door ITB Boxtel.

N r . 2 2 0 0 6 26

MIKROCENTRUM

Themadagen over automotiveen over matrijzenbouw

[email protected]@mikrocentrum.nlTel. 040 296 99 33

Informatie

26_Mikrocentrum_nr2_06 11-04-2006 15:02 Pagina 26

N r . 2 2 0 0 627

PRECISIE-DRAAIMACHINE

Polijstvrij draaienvan contactlenzenContactlenzen worden traditioneel gespoten in een matrijs, dan wel gedraaid op een

precisiedraaibank.Voor dat laatste was altijd een napolijst-bewerking nodig. Maar lenzen

gemaakt op een submicron-draaimachine van Contamac zijn na het verspanen optisch

perfect. Het kostbare napolijsten kan dus vervallen.

• Frans Zuurveen •

HHenk Kiela richtte in 1997 Opteq op. De eerste jaren van hetjonge bedrijf werden besteed aan het ontwikkelen van eenplatform voor een submicron-draaimachine, de Diatop 100;zie Afbeelding 1. In 2001 introduceerde Opteq dit nieuwesysteem op de markt voor productiemiddelen voor con-tactlenzen. In 2004 verwierf Contamac Ltd, gevestigd inSaffron Walden in Engeland, een aandeel in Opteq BV, datdaarna verder ging als Contamac BV. Daarmee werdNederlandse precisietechnologie gekoppeld aan een wereld-wijd verkoopapparaat.

Contamac profileert zich niet alleen als machinebouwer,maar vooral als leverancier van een compleet systeem voorde productie van contactlenzen. Naast de draaimachine gaathet daarbij om software voor de berekening van contactlen-zen (Calculens), een hulpmiddel voor het omspannen (UltraBlock) en diverse gereedschappen voor het inspannen vanproducten. Daarnaast is ruim geïnvesteerd in de opleidingen training van gebruikers. De optisch hoogwaardige oppervlaktekwaliteit van deDiatop-producten komt tot stand door uiterst stabiele engecontroleerde verplaatsingen van luchtgelagerde sleden.Daardoor – en door aanzetten van enkele µm’s van diamant-gereedschap met kleine en bekende radius – is napolijstenoverbodig. Noodzakelijkerwijs worden de contactlenzen intwee bewerkingsstappen gedraaid. Het eenmaal omspannengaat in het Diatop 100-systeem handig, snel en uiterst pre-

cies dankzij het hulpapparaat Ultra Block. De draaimachinesvan Contamac kunnen zowel harde als zachte lenzendraaien, want zachte lenzen verkrijgen pas in contact mettraanvocht hun soepelheid. Uiteraard zijn de machines ookprima inzetbaar voor het maken van matrijzen voor con-tactlenzen en voor andere optische precisiecomponenten.

Afbeelding 1. De submicron-draaimachine voor contactlenzenDiatop 100.

27_29_Diatop_nr2_06 09-04-2006 21:54 Pagina 27

Precisie-ontwerpOm voor optische vrije-vormproducten een absolute vorm-nauwkeurigheid van 0,2 µm en een Ra-ruwheid van 15 nm tehalen, moest Opteq uitgaan van de nieuwste inzichten op hetgebied van precisiemachinebouw, luchtlagertechniek enregel- en besturingselektronica. Dat resulteerde niet alleen ineen uiterst nauwkeurig draaiproduct maar ook in een effi-ciënt fabricageproces; zie Afbeelding 2. De cyclustijd vooréén contactlenskant inclusief rand is teruggebracht tot min-der dan vier minuten.

Afbeelding 2. De Diatop 100 kort na het draaien van een product.Boven de moeren zijn vijf beitelpunten zichtbaar, gemonteerd opde X-slede.

De aerostatische spindel met een toerental tot 9000omw/min is geïntegreerd met de Z-beweging met een slagvan 40 mm. Op de aerostatische X-slede met een slag van190 mm (zie Afbeelding 3), zijn vijf precisie-diamant-gereedschappen gemonteerd met verschillende geometrie,aangepast aan hun bewerkingstaak. De zesde en zevendepositie zijn bestemd voor twee meettasters.

De nog geavanceerdere Diatop 100A is een uitbreiding vande basismachine. Dankzij het hulpmiddel Fasttool(Afbeelding 3) kan de 100A ook bijzondere, niet-rotatiesymmetrische lenzen draaien. Die kunnentorusvormig (dubbelgekromd) zijn of een leesgedeelte ofeen prismatische stabilisatie bevatten. De Fasttool maakt eenextra periodieke Z-beweging, die is gesynchroniseerd met dehoofdspilrotatie. Daarvoor wordt een lineaire servomotorgebruikt met een slag van 1 mm. In de Diatop zijn voor het meten van de verplaatsingen in deZ-richting optische meetsystemen met een resolutie van 0,8 nm (!) toegepast. De optische linialen voor de X-richtingen de Fasttool hebben een resolutie van 5 nm.

Geavanceerde softwareDe Diatop wordt geleverd met PCNC-besturingssoftware,die speciaal is ontwikkeld voor het bedienen van pre-cisiedraaibanken. Via een aanraakscherm kan de operator dediverse CNC-functies oproepen, zie Afbeelding 4, waarbijhij wordt geholpen door handige pop-upschermen.Gedurende het bewerkingsproces toont het scherm de baanvan het gereedschap.

Aan het productieproces gaat het ontwerpen van de con-tactlens vooraf. Dat wordt vergemakkelijkt door het pro-grammapakket Calculens; zie Afbeelding 5. Daarmee isniet alleen het ontwerpen van rotatiesymmetrischesferische en asferische lenzen mogelijk, maar ook dat vaningewikkelde torische en multifocale lenzen. Er zijn veellensvariaties mogelijk, zoals bitorische lenzen (voor enachter torisch met onafhankelijke parameters), dubbel-focale lenzen gecombineerd met prismatische stabilisatieen een inwendige torusvorm, torische randen gecombineerdmet een torusvorm achter, en diverse klantspecifieke vor-men.

N r . 2 2 0 0 6 28

PRECISIE-DRAAIMACHINE

Afbeelding 3. De X-slede gemonteerdvóór de kop van dehoofdspil. Op deslede links tweemeettasters, in hetmidden de Fasttoolmet drie periodiekbewegende beitelsen rechts twee vastop de slede gemon-teerde beitels.

Afbeelding 4. Hetbedienen van deDiatop via het aan-raakscherm datcommuniceert metde PCNC-bestu-ringssoftware.

27_29_Diatop_nr2_06 09-04-2006 21:54 Pagina 28

Afbeelding 5. Het ontwerpen van een contactlens met het pro-grammapakket Calculens. Linksonder een grijsplot van de ontwor-pen lens. Die is niet-rotatiesymmetrisch: de donkere plekken zijndikker dan hun omgeving.

Als een lens volgens recept moet worden gemaakt, kiest deoperator een bestaand lensontwerp uit de computerdatabase.Dat ontwerp voorziet hij van parameters als sterkte, krom-ming achtervlak (passend bij cornea van de klant), materiaal,afmetingen van de ‘button’ – de ruwe pilvorm van bijvoor-beeld Ø 12 bij 5 mm, waarmee het bewerkingsproces start –en de optische oppervlakte-eigenschappen. Calculensberekent vervolgens de lens en de machinegegevens, die inde vorm van een barcode worden vastgelegd. De machineleest de code en vervaardigt een kant-en-klaar product, datna reinigen, hydrateren (in het geval van een zachte lens) enverpakken klaar is voor aflevering. Op dezelfde manier wor-den ook batches van enkele tientallen lenzen snel ennauwkeurig gemaakt.

Calculens kan ook nieuwe lenzen berekenen en vervolgensvastleggen in de database. De ontwerper stelt daarvoor – opgrond van wensen en ideeën van bijvoorbeeld een oog-specialist – allereerst de basisgeometrie vast. Daarvoor kiesthij uit een softwarebibliotheek een aantal stereometrischeobjecten en legt daarvoor de relevante parameters vast.Vervolgens kiest hij de parameters voor de nog ontbrekendeovergangsvlakken. Ten slotte verifieert hij het nieuweontwerp door volgens de hiervoor geschetste procedure eenprototype op de Diatop te maken. Na vrijgave wordt hetnieuwe ontwerp opgeslagen in de database. Calculens zorgt ook voor de machinegegevens die nodig zijnvoor een optimaal verspaningsproces. Waar nodig com-penseert het programma de dimensies op grond van warm-teontwikkeling in relatie tot de uitzettingscoëfficiënt vanhard of zacht lensmateriaal.

De Ultra BlockOm een button via diverse bewerkingen om te zetten in eenkant-en-klare contactlens moet die met een soort was wor-den vastgezet op een opspanpen (‘chuck’), die past in hetopspansysteem van de hoofdspil. Aangezien de button éénkeer moet worden omgespannen op een tweede opspanpen,dient de verbinding tussen button en opspanpen zeer repro-duceerbaar te zijn. Daarvoor heeft Contamac een speciaalhulpmiddel ontworpen, Ultra Block; zie Afbeelding 6.

Afbeelding 6. Het hulpgereedschap Ultra Block, dat bestaat uittwee units die button en opspanpen nauwkeurig op elkaar uit-lijnen met reproduceerbare waslaagdikte.

De Ultra Block bestaat uit een tweetal pneumatisch bediendeunits, die button en opspanpen nauwkeurig op elkaar uit-lijnen en verbinden via een waslaag met reproduceerbaredikte. De opspanpen voor de eerste serie bewerkingen isvlak. Gedurende die eerste serie worden de – holle – binnen-zijde van de lens en vervolgens de rand bewerkt. De opspan-pen voor de tweede serie bewerkingen heeft daarom eenbolle voorzijde, ongeveer passend op de reeds bewerkte bin-nenzijde van het werkstuk. De producthouders vormensamen met de voorkant van de hoofdspil en de Ultra Blockeen uiterst nauwkeurig en reproduceerbaar werkend op- enomspansysteem. Daarmee wordt een positienauwkeurigheidvan ± 2 µm bereikt van de productvoorzijde ten opzichte vanachterzijde. Met recht een grootse prestatie op kleine schaal.

AuteursnootFrans Zuurveen is freelance tekstschrijver te Vlissingen.

N r . 2 2 0 0 629

Contamac BVHenk Kiela, [email protected]

Informatie

27_29_Diatop_nr2_06 09-04-2006 21:54 Pagina 29

N r . 2 2 0 0 6 30

PERSBERICHTEN

TNO Delft krijgt de primeur van deeerste hightech Summerschool. Ditvijfdaagse optica- en mechanicacon-gres – een gezamenlijk initiatief van deNederlandse Vereniging voor PrecisieTechnologie, TNO en de NederlandseVereniging voor Fotonica – wordt van3 tot en met 7 juli 2006 gehouden inDelft. De Summerschool is een uniek leer-

concept dat theorie en praktijk van opti-ca en mechanica combineert. Specia-listen van toonaangevende Nederlandsebedrijven delen hun technologische vak-kennis. Het programma omvat tal vanlezingen, discussies en praktijkopdrach-ten waarin confrontaties tussen de ver-schillende vakgebieden niet wordengeschuwd. ’s Middags wordt de opgeda-ne kennis in werksessies toegepast. Voor

de deelnemers zijn er ook in- en ont-spannende avondactiviteiten.De Summerschool 2006 is bestemdvoor technici die te maken hebben metoptica of mechanica en voor hen die opde hoogte willen zijn van de nieuwstekennis en ontwikkelingen, op HBO- enuniversitair niveau. Leden vanFotonica en de NVPT hebben in aprileen uitnodiging ontvangen met hetcomplete programma. Overige geïnte-resseerden kunnen terecht bij de NVPTvoor meer informatie:NVPT, Annika Heerekop, tel. 079 - 353 12 19, [email protected]

www.precisieportaal.nl

Summerschool voor optica en mechanica

SMS wint ESEF AwardSMS, gereedschapmakerij in Tilburg,heeft met zijn automatische profiel-slijpcel een van de vier ESEF Awardsin de wacht gesleept. Op 14 maartjongstleden werden de prijzen uitgereiktop de gecombineerde vakbeursTechni-Show/ESEF in de Jaarbeurs teUtrecht.SMS (zestig medewerkers) stopt heelveel innovatie in zijn stansgereed-schappen. Commercieel directeurSimon van de Berg: “Het maken van deonderplaat voor stansgereedschap isgoed te automatiseren. Wij waren eenvan de eerste gereedschapmakerijen inNederland die daarvoor een Charmillesdraadvonkmachine aanschaften. Maarhet slijpen van de snijder was nogsteeds puur handwerk. Wij zijn er nu ingeslaagd de fabricage van snijders ookte automatiseren, en dat met een nauw-keurigheid van ± 1 µm. We makengebruik van een negental diamantslijp-schijven met ieder hun eigen geome-trie. Naast een speciaal aangepastesnelle-slagslijpbank van Jung kiest een

robot uit een gereedschapcarrousel debenodigde slijpschijf, waarna via eencomputerprogramma het slijpen van desnijder van keramiek of hardmetaalvolledig automatisch verloopt. Indiennodig met automatische gereedschap-wissel. We hebben veel onderzoekgedaan naar hoogtoerig slijpen op dezebank en daarvoor speciale diamant-

slijpschijven laten maken die bestandzijn tegen extreem hoge slijpsnelhe-den. En we zijn innovatief bezig methet zoeken naar de juiste combinatiesvan snijdermateriaal (speciaal kera-miek of hardmetaal) met het materiaalvan de onderplaat.”

www.sms-tb.nl

30_31_pers_nr2_06 11-04-2006 15:03 Pagina 30

N r . 2 2 0 0 631

MSE Mechanics Software Enterprisesorganiseert dit voorjaar de vierdaagsecursus ‘Eindige Elementen Methode enFemap’ voor de 35e maal. De EindigeElementen Methode biedt de mogelijk-heid tot het ontwerpen van geoptimali-seerde producten en constructies zonderdat prototypes behoeven te wordengebouwd en beproefd. De cursus isbedoeld voor ontwerpers en ingenieursdie het sterkte- en trillingsgedrag vanhun producten in een vroeg stadium vanhet ontwikkelingsproces willen bereke-nen. De cursus is ook van belang voorhen die productontwerpen van anderenbeter willen beoordelen of een gekwali-ficeerde onderhandelingspartner willenzijn bij het uitbesteden van reken- enanalyseopdrachten aan derden. Cursusdata zijn 23 en 30 mei en 6 en 20juni, cursuslocatie is Vianen en de kos-ten bedragen 1.495 euro, excl. BTW.

www.mse-bv.com

V ijf jaar geleden ging MitutoyoInstitute of Metrology (MIM)Nederland van start, voor het gevenvan cursussen – ook op locatie – en hetorganiseren van metrologische thema-dagen. Al in het eerste jaar volgdenruim driehonderd mensen een MIM-cursus. Inmiddels hebben zo’n 1500cursisten hun meettechnische kennisen inzicht op een hoger plan gebrachtvia het MIM. Zij waarderen de cursus-sen gemiddeld met een 7,8. Vandaag de dag legt MIM Nederlandzich toe op de ontwikkeling van nieu-we themadagen, bedrijfsopleidingen‘op maat’, optimalisering van lesmate-riaal en het behalen van een ISO-certi-ficering alsmede de officiële erken-ning als opleidingsinstituut bij deVlaamse overheid. Het MIM past als kenniscentrum voorde geometrische meettechniek in hetdienstenpakket en de filosofie vanMitutoyo, die berust op innovatie-gerichtheid, klantvriendelijheid en eensterk service-apparaat. Speciaal vanwege het eerste lustrumheeft Mitutoyo een aantal feestelijkeaanbiedingen. Zo wordt een vijftal

themadagen georganiseerd rond‘Vorm- en Plaatstoleranties’ waaraanmen kan deelnemen tegen sterk gere-duceerde kosten. Daarnaast wordttwintig procent korting gegeven op allestandaardcursussen op de locatieVeenendaal. Tevens vieren in 2006zowel de Nederlandse als de Belgischevestiging hun 25-jarig jubileum.Daarnaast opent Mitutoyo een nieuwEuropees Research-centrum in Best bijEindhoven.

www.mitutoyo.nl

Stichting PATO (Post-AcademischTechnisch Onderwijs) verzorgt op 9-11en 16-17 mei op de TU Eindhoven decursus Advanced Motion Control.Deze cursus is interessant voor mensendie regelaars moeten tunen, en voorsysteemarchitecten en brede mechatro-nici die in het conceptstadium van eennieuwe machine staan voor keuzes metservotechnische consequenties. De focus ligt op MIMO (Multi-InputMulti-Output of multivariabele) sys-temen en vragen over de grootte van de

interactie tussen variabelen, ontkoppe-ling van het systeem, model-basedcontrol voor het compenseren vaninteractieproblemen en performance-verbetering door feedforward. De cur-sus bestaat uit een mix van theorie enpraktijk aan de hand van een testopstel-ling, en heeft zo als vervolg op de alomgewaardeerde MCT-cursus (MotionControl Tuning) een vergelijkbareopzet.

www.pato.nl

PATO-cursus Advanced MotionControl

Cursus Eindige Elementen

Lustrum Mitutoyo Institute of Metrology Nederland

Mechatronica 2006Op 8 juni vindt in het NationaalAutomobiel Museum LouwmanCollection in Raamsdonksveer het con-gres Mechatronica2006 plaats. Onderde titel ‘Van initiatief naar resultaat’wordt het congres een interactief gebeu-ren met presentaties van concrete resul-taten, rondetafels, een workshop en deuitreiking van de nieuw ingesteldeMechatronica Award, voor het bestecommerciële resultaat van samenwer-king. Bedrijven kunnen zich tot 18 meivoor de Award gezamenlijk inschrijvenvia onderstaande site. Tijdens het con-gres is er een presentatie van het case-book ‘Challenges for human health’,dat mechatronische kansen voor dezorgsector bevat, en van het CPIM-pro-ject (Collaborative Product Innovationin Manufacturing).www.mechatronica2006.nl

30_31_pers_nr2_06 11-04-2006 15:03 Pagina 31

N r . 2 2 0 0 6 32

NVPT-NIEUWS

In het vorige nummer van Mikroniek verscheen in het PrecisiePortaal eenbewerking van het artikel “Knieprotheses – fijnmechanische techniek in derevalidatie”, van Paul Gerard van de Veen, uit Mikroniek nr. 4 van 1996.Dr.ir. P.G. van de Veen laat weten dat hij vooraf geïnformeerd is over de publica-tie maar niet over het feit dat het een bewerking betrof. Hij distantieert zich vande wijze waarop het artikel is bewerkt.Op de PrecisiePortaal-site (zoek op ‘knieprothese’) is het originele artikel te vinden.

www.precisieportaal.nl

Het geruime tijd uitverkochte boek ‘Constructieprincipesvoor het nauwkeurig bewegen en positioneren’ van RienKoster is weer leverbaar en voor leden van de NVPT tegeneen gereduceerde prijs verkrijgbaar.Ontwerpen hangt samen met het bedenken van iets nieuws.De vraag is: kun je dit leren? Ondanks dat systematiek enmethodiek misschien niet de meest opvallende kenmerkenzijn van dit aspect van het ontwerpproces, valt hierin tocheen grote verbetering te bereiken. Constructieprincipes (CP)wil de rol spelen van de ontwerper met een rijke ervaring,die bovendien zijn ervaring op een toegankelijke manierheeft geordend. Het boek demonstreert de gebruikswaardevan een aantal inzichten van algemene aard. Deze inzichten(constructieprincipes) kunnen de ontwerper helpen bij hetmaken van associaties naar zijn eigen ontwerpvraagstuk.Methoden ter evaluatie worden aangegeven. Daarmee richtCP zich op de praktijk van het ontwerpen en construeren.

De (Nederlandstalige) inhoud van dit boek is in het bedrijfs-leven tot stand gekomen. Ten dienste van het gebruik op deuniversiteit heeft het boek zijn vorm gekregen. Eerdere edi-ties van CP zijn in gebruik bij ingenieurs- en constructie-bureaus en op universiteiten en hogescholen.

M.P.Koster,Constructieprincipes voor het nauw-keurig bewegen en positioneren, 4e, vermeerderde druk, Uitgeverij PrintPartners Ipskamp, Enschede, maart 2006.ISBN 90-78249-01-3.

Er bestaan twee uitgaven, gebonden en als paperback. Depaperbackuitgave kan door de leden van de NVPT wordenbetrokken bij het secretariaat van de vereniging voor deledenprijs van € 50,- (incl. 6% BTW), vermeerderd met ver-zendkosten.

NVPTPostbus 190 2700 AD [email protected]. 079 - 353 11 40

Constructieprincipes weer leverbaar, met ledenkorting

Mikroniek: thema ‘Meten’Het volgende nummer van Mikroniek (verschijningsdatum 23 juni) heeft alsthema ‘Meten’. Auteurs (particulieren, onderzoekers, medewerkers van bedrijven)die een bijdrage over precisietechnologische aspecten van dit thema willen leve-ren, wordt verzocht zich in verbinding te stellen met de redactie. De deadline vooraanlevering van een bijdrage ligt op 17 mei.

[email protected]

Op woensdag 10 mei vindt de algeme-ne ledenvergadering van de NVPTplaats, in combinatie met een Precisie-in-Bedrijf-dag. Gastheren zijn deEindhovense bedrijven Bosch RexrothElectrical Drives & Controls (voorheenNyquist) en OTB, producent van fabri-cagemachines voor onder meer dis-plays, zonnecellen en plastic elektroni-ca. De ledenvergadering is ’s morgensvanaf 10.30 uur (ontvangst vanaf 10.00uur) en ’s middags zijn er vanaf 13.30uur presentaties en rondleidingen bijbeide bedrijven.

Rectificatie PrecisiePortaal Ledenvergaderingen Precisie-in-Bedrijf-dag

32_33_NVPT_nr2_06 12-04-2006 09:29 Pagina 32

N r . 2 2 0 0 633

Bij zijn afscheid van het Philips Centrum voor FabricageTechnologie in 2001, kreeg Rien Koster een prijs aangebo-den voor zijn mechatronisch ontwerp-oeuvre dat hij nietalleen bij deze multinational, maar ook op vele andere plaat-sen heeft achtergelaten. Philips vond het leuk om deze gesteom te zetten in een traditie. Elke twee jaar wordt de prijs uit-gereikt aan een door de jury gekozen mechatronicus/ont-werper. Dit beperkt zich niet tot Philips. Daarom is deNVPT, als objectieve partij, verzocht de regie van deze prijs-uitreiking op zich te nemen.

In 2002 mocht Theo Heeren de Rien Koster-prijs in ont-vangst nemen en in 2004 Riné Dona. Tijdens dePrecisiebeurs zal op woensdag 29 november 2006 de prijswederom worden uitgereikt, in de Koningshof te Veldhoven.Voor een zo objectief mogelijke kandidaatstelling is deNVPT op zoek naar kandidaten.

Criteria voor de beoordeling door de jury zijn: • het betreft een mechatronisch oeuvre in de precisietech-

nologie;• het oeuvre dient innovatief te zijn;• de kandidaat moet zijn sporen hebben verdiend in

kennisoverdracht naar collega’s, studenten en derden;• de link tussen theorie en praktijk is essentieel.

Mocht u kandidaten willen voordragen, dan kunt u zich mel-den bij het secretariaat van de NVPT. Een deskundige juryzal de aangedragen kandidaten beoordelen en tijdens dePrecisiebeurs 2006 zal de Rien Koster-prijs door Rien zelfworden overhandigd.

NVPTTel. 079 - 353 11 [email protected]

Oproep nominaties voor Rien Koster-prijs

Riné Dona ontving in 2004 de RienKoster-prijs.

Op dinsdag 16 mei organiseert de NVPT bij IBS PrecisionEngineering in Eindhoven een Kennisdag over het ontwer-pen van opto-mechanische systemen. Rien Koster is dag-voorzitter en sprekers komen van TNO Industrie enTechniek, Philips Applied Technologies, Vision DynamicsEngineering en de TU Eindhoven. Centrale vraag: Wat moe-ten high-tech systemen zonder opto-mechanica?Meer informatie en inschrijving via het PrecisiePortaal ofhet secretariaat van de NVPT. De kosten bedragen € 250,- voor NVPT-leden en € 300,-voor niet-leden.

[email protected]

Kennisdag “Ontwerpenvan opto-mechanischesystemen”

Hogeschool Utrecht vraagtNVPT in benoemingscom-missie

De Hogeschool van Utrecht is op zoek naar een nieuwelector Microsysteemtechnologie - Micro Engineering. Inde benoemingscommissie zijn naast de Hogeschool deNVPT en de TU Delft vertegenwoordigd. Het lectoraatMicrosysteemtechnologie - Micro Engineering omvat eenapplicatiecentrum MST (waarin samen met bedrijvenapplicaties van microsysteemtechnologie, MST, wordengerealiseerd). Binnen het centrum werkt de kenniskringaan een innovatieve displaytechnologie en aan een projectwaarbij de onderhoudstoestand van ventilatoren draadloosbewaakt wordt. Daarnaast werkt het lectoraat aan medi-sche toepassingen van MST.

www.hu.nl/lectoraten

32_33_NVPT_nr2_06 12-04-2006 09:29 Pagina 33

N r . 2 2 0 0 6 34

CCM is een onafhankelijk onderzoek- en ontwikkelings-bedrijf, opgericht in 1969 door prof. Alexandre Horowitz.CCM Centre for Concepts in Mechatronics in Nuenen heefteen lange staat van dienst in het bedenken van originele con-cepten, maar is ook in staat het gehele ontwikkelproces terealiseren tot aan gereed product of geïnstalleerd productie-systeem.

CCM ontwikkelt op een professionele manier en is mededaardoor in staat de kosten voor het realiseren van functio-naliteit, performance en time-to-market te beheersen.Ontwikkelingen worden door CCM projectmatig uitgevoerd,in nauwe samenwerking met de opdrachtgever. CCM kan inalle fasen van een project, van conceptontwikkeling tot enmet realisatie en sustaining, betrokken worden en een vak-kundige, professionele inbreng leveren. Het streven is doorintensieve kennisuitwisseling een strategische businessrela-tie op te bouwen. De uitgevoerde projecten bestrijken vrijwelhet gehele gebied van werktuigbouwkunde en elektronica(inclusief optica en informatica).

ExpertiseCCM’s medewerkers zijn toegewijde hoogopgeleide technischspecialisten (veertig procent academisch) in werktuigbouw-kunde, (opto)fysica, elektro/elektronica en informatica.CCM onderscheidt zich door een bijzondere deskundigheidop de gebieden:• machinedynamica met aanverwante regeltechniek, speci-

fiek ten behoeve van snel en nauwkeurig positioneren enhandlen;

• ‘mecha-fotonica’, het ontwerpen en uitvoeren van kriti-sche optische metingen/systemen;

• energieopslagsystemen op basis van sneldraaiende vlieg-wielen;

• vermogenselektronica.

De faciliteiten die CCM ter beschikking staan omvatten:• CAD (Autodesk, Inventor, UG, E-plan, Summit,

Quartus, Mentor, PADS);• simulatie/analyse (Ansys, Matlab-Simulink, Mathcad,

20-sim, P-Spice);• cleanroom, montage/test/meetruimtes;• mechanische en elektrische modelshop;

• uitgebreid netwerk van specialisten uit kennisinstitutenen toeleveranciers.

MarktenCCM richt zich op de semiconductorindustrie, (bio)medi-sche/farmaceutische industrie, printing/imaging, ruimtevaarten energieopslag/elektrische aandrijvingen. De klantenkringbestaat grotendeels uit oem’ers als ASML, BESI, Pamgene,Organon, Akzo Nobel, Océ en Agfa.

VoorbeeldEen voorbeeld van CCM’s kunnen is de Drive ChainCompliancy Compensation (DC3). Het gebruik van feed-forward-techniek vraagt extra aandacht bij een mechanischsysteem dat in de aandrijflijn van motor tot aan last een (rela-tief) zwakke schakel (lees: lage stijfheid) kent. Door gebruik temaken van de DC3 feedforward kan CCM de prestaties van dittype aandrijvingen verbeteren. In het bijzonder voor stappen-motoraandrijvingen is bewezen dat het maximaal benodigdekoppel voor een aandrijving hiermee omlaag kan, waardoorgrote trillingen geëlimineerd worden. De prestaties vanbestaande goedkope aandrijfoplossingen, in termen van zowelsnelheid als settle-tijd, kunnen hiermee op een relatief een-voudige manier sterk worden verbeterd.

KENNIS VAN ELKANDERS KUNNEN

CCM, partner voorindustriële innovatie

CCM Centre for Concepts in Mechatronicswww.ccm.nl

Informatie

34_Kvek_nr2_06 09-04-2006 21:57 Pagina 34

00_omslag_xx_nr2_06 09-04-2006 21:39 Pagina 35

Wie een succesvolle koers wil varen heeft zekerheid nodig. Daarbij meetbare criteria te vinden is

onze grootste uitdaging. Met onze veel omvattende knowhow over de ontwikkeling en productie van

meetsystemen en besturingen verschaffen we belangrijke voorwaarden voor de automatisering van

installaties en productiemachines. Niet voor niks zijn er wereldwijd drie-eneenhalf miljoen lengtemeet-

systemen, bijna zes miljoen impulsgevers en hoekmeetsystemen, 400.000 digitale uitlezingen en meer

dan 180.000 TNC-besturingen van HEIDENHAIN in gebruik. Deze ervaring geeft u ook in de toekomst

de nodige zekerheid op uw weg naar de top. HEIDENHAIN NEDERLAND B.V., Postbus 92, 6710 BB Ede,

Telefon: (0318) 581800, Telefax: (0318) 581870, www.heidenhain.nl, E-Mail: [email protected]

Hoe meet men veiligheid?

Hoekmeetsystemen Lengtemeetsystemen Contourbesturingen Digitale uitlezingen Meettasters Impulsgevers

00_omslag_xx_nr2_06 09-04-2006 21:39 Pagina 36

Documents

Configurable Slit Unit voor Canarische telescoop