Jeśli ma się mierzyć najmniejsze sygnały akustyczne, nie może się zdarzyć przede wszystkim jedno: aby sama technika pomiarowa stała się czynnikiem zakłócającym. Właśnie przed tym wyzwaniem stanęła firma MRK Systeme GmbH. Jako kompleksowy integrator systemów przedsiębiorstwo to opracowuje rozwiązania automatyzacyjne z wykorzystaniem kobotów i robotów przemysłowych dla najróżniejszych branż oraz wysoce wyspecjalizowanych zastosowań.
W ramach wymagającego projektu dla klienta – producenta półprzewodników Infineon – firma MRK połączyła swoje kompetencje z kompetencjami specjalisty w dziedzinie techniki napędowej, firmy HIWIN. Wspólnie stworzono rozwiązanie, które przekształciło pierwotnie ręczną aplikację laboratoryjną w wysoce zautomatyzowaną, zbliżoną do warunków przemysłowych komorę testową – charakteryzującą się maksymalną precyzją, wysoką dynamiką i niemal idealną płynnością pracy. Celem było przeprowadzenie pomiarów akustycznych najmniejszych elementów, takich jak mikrofony do elektroniki użytkowej, np. słuchawek dousznych, w warunkach całkowicie wolnych od zakłóceń, bez obcych dźwięków i wibracji.

Decydujący impuls do obecnej współpracy pojawił się na początku 2025 roku – jednak pierwsze kontakty między firmami MRK i HIWIN sięgają już dwóch do trzech lat wstecz. Już wtedy firma HIWIN dała się poznać jako niezawodny partner w zakresie techniki napędowej i przekonała przede wszystkim swoją kompetencją w zakresie projektowania napędów. „Doskonale wiemy, że naszą mocną stroną jest integracja systemów. Przy projektowaniu napędów chętnie polegamy na doświadczonych partnerach. I właśnie w tym zakresie firma HIWIN przekonała nas od samego początku” – tak współpracę opisuje Michael Mohre, dyrektor zarządzający MRK Systeme GmbH.
Wraz z wprowadzeniem na rynek serii siłowników elektrycznych pojawiła się w końcu możliwość ponownego wykorzystania tej wiedzy specjalistycznej w odpowiednim projekcie. Z połączenia – sprawdzonej współpracy i nowego rozwiązania technologicznego – szybko rozwinęła się kolejna partnerska współpraca, charakteryzująca się praktycznym podejściem, szybkością działania i głębokim zrozumieniem technicznym. „Jesteśmy otwarci na różne technologie – ostatecznie liczy się dla nas zawsze to, co naprawdę sprawdza się w projekcie. I w tym zakresie firma HIWIN po raz kolejny nas przekonała” – mówi Mohre.
Wymagania wobec nowego rozwiązania były dalekie od prostych: wysoce dynamiczny ruch musiał być połączony z najwyższą dokładnością pozycjonowania, przy jednoczesnej absolutnie płynnej pracy bez wibracji. Do tego dochodziła integracja ze środowiskiem sterowania opartym na systemie Siemens za pośrednictwem sieci Profinet, niezawodna praca ciągła obejmująca kilka tysięcy cykli tygodniowo, a także wyzwanie związane z równoległą eksploatacją kilku instalacji w bezpośrednim sąsiedztwie, bez wzajemnych zakłóceń akustycznych.

Dlaczego siłowniki elektryczne HIWIN okazały się przekonujące
Już na etapie koncepcyjnym intensywnie testowano różne zasady działania napędów. Ostatecznie zwyciężyło rozwiązanie firmy HIWIN. Decydujące znaczenie miało przede wszystkim połączenie precyzji mechanicznej, spójnej architektury systemu oraz łatwej integracji.

Sercem instalacji są dwa zsynchronizowane siłowniki elektryczne HIWIN, które otwierają i zamykają wygłuszoną komorę pomiarową. Odgrywają one zatem kluczową rolę w całym procesie – ponieważ każdy ruch musi przebiegać w sposób wysoce dynamiczny, precyzyjny, a jednocześnie całkowicie bez zakłóceń.
Pod względem technologicznym siłowniki elektryczne opierają się na specjalnie opracowanym, wytrzymałym, łuszczonym mechanizmie śrubowo-tocznym. Zapewnia on wyjątkowo równomierne przenoszenie siły bez efektów „stick-slip” i umożliwia wysoką powtarzalność nawet podczas pracy ciągłej. Jednocześnie konstrukcja ta ogranicza do minimum drgania własne i zakłócenia mechaniczne. Efektem jest wyjątkowo płynna praca – czynnik decydujący w zastosowaniach wrażliwych akustycznie, w których nawet najmniejsze drgania lub efekt wybiegu mogą zafałszować wyniki pomiarów.
Do tego dochodzi wysoka sztywność mechaniczna oraz zdolność do niezawodnego i kontrolowanego przemieszczania nawet dużych mas. Nie są to bowiem bynajmniej lekkie elementy konstrukcyjne: ruchome elementy wygłuszonej komory pomiarowej mają masywną wersję, a każdy z nich waży znacznie ponad 100 kilogramów. Zastosowane siłowniki muszą zatem bezpiecznie przejmować odpowiednio duże siły i precyzyjnie przemieszczać te elementy. Tym bardziej imponujące jest to, że siłowniki elektryczne osiągają taką wydajność przy kompaktowej konstrukcji. Różnorodne możliwości przykręcania i centrowania ułatwiają ponadto integrację z całym systemem i zapewniają dużą elastyczność w układzie maszyny. „Cicha praca była jednym z kluczowych kryteriów – nie tylko podczas ruchu, ale także w stanie spoczynku. Właśnie pod tym względem przekonały nas siłowniki elektryczne HIWIN” – opowiada Thomas Rödig, kierownik projektu w firmie MRK.

Kolejną decydującą zaletą było spójne podejście systemowe firmy HIWIN. Zamiast konieczności łączenia pojedynczych komponentów różnych producentów zastosowano w pełni zharmonizowany pakiet napędowy, składający się z siłowników elektrycznych, silników serwo serii EM1 oraz wzmacniaczy napędu ED1.
Takie podejście systemowe zapewnia kluczowe korzyści: komponenty są optymalnie do siebie dopasowane, co zapewnia wyjątkowo stabilne i powtarzalne zachowanie regulacyjne – nawet w zsynchronizowanym układzie osi. Jednocześnie eliminuje to znaczną część nakładu pracy związanego z integracją i dostosowaniem, który zwykle jest konieczny. Integracja z istniejącym sterownikiem Siemens za pośrednictwem sieci Profinet przebiegła płynnie i bez dodatkowych problemów z interfejsami.
Wynikiem tego jest niezwykle stabilny system napędowy charakteryzujący się krótkim czasem uruchomienia i maksymalnym bezpieczeństwem procesu. „To właśnie połączenie mechaniki, silnika i sterowania napędem z jednego źródła pozwoliło nam zaoszczędzić mnóstwo czasu – a przede wszystkim zapewniło nam bezpieczeństwo”, podkreśla Rödig.

Idealna współpraca podczas pracy
Podczas pracy wydajność instalacji ujawnia się w szczegółach: dwa siłowniki elektryczne synchronicznie otwierają wygłuszoną komorę pomiarową, po czym robot współpracujący przejmuje załadunek. Wspomagany przez zaawansowany system optyczny 3D rozpoznaje on dokładną pozycję maleńkich badanych elementów, kompensuje odchylenia w czasie rzeczywistym i precyzyjnie pozycjonuje elementy w komorze pomiarowej. Następnie siłowniki elektryczne ponownie zamykają obudowę tak cicho, że nie ma to wpływu nawet na najbardziej wrażliwe pomiary akustyczne. Cały proces przebiega w sposób w pełni zautomatyzowany, stabilny i powtarzalny. Nawet w przypadku kilku instalacji pracujących równolegle nie dochodzi do wzajemnego oddziaływania akustycznego, co podkreśla skalowalność tego rozwiązania.

Partnerstwo jako czynnik sukcesu
Kluczowym czynnikiem sukcesu projektu była ścisła i partnerska współpraca między firmami MRK, HIWIN i Infineon. Już na wczesnym etapie projektu przeprowadzono wspólny test wykonalności bezpośrednio u klienta końcowego – z wykorzystaniem rzeczywistego sprzętu i w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych.
„Test na miejscu miał decydujące znaczenie. Dzięki temu mogliśmy wcześnie zidentyfikować potencjalne wyzwania i bezpośrednio je rozwiązać” – opowiada Michael Bachschneider, przedstawiciel handlowy HIWIN odpowiedzialny za projekt.
Ponadto już na wczesnym etapie projektu firmę MRK odwiedził HIWIN Academy Truck. W tym kontekście również firma Infineon, jako klient końcowy, miała możliwość zapoznania się na miejscu z technologią i rozwiązaniami HIWIN. Bezpośrednia wymiana poglądów oraz demonstracja na żywo technologii napędowej w znacznym stopniu przyczyniły się do zbudowania zaufania i dalszego umocnienia decyzji o wdrożeniu wspólnego rozwiązania.
Również podczas fazy realizacji współpraca pozostawała intensywna i zorientowana na rozwiązania. Wspólne projektowanie systemów napędowych, szybkie reakcje na pytania techniczne oraz bezpośredni kontakt między zespołami zapewniły wysoki poziom zaufania i wydajności. „Po prostu mieliśmy dobre przeczucie – firma HIWIN działała szybko, elastycznie i była zorientowana na rozwiązania. Właśnie tego potrzeba w takich projektach” – tak Michael Mohre opisuje współpracę.

Dzisiaj sukces ten przejawia się w rozwiązaniu, które przekonuje zarówno pod względem technologicznym, jak i ekonomicznym. Udało się znacznie ograniczyć ręczne procesy w laboratorium, a jednocześnie znacząco zwiększyć powtarzalność wyników pomiarów i przepustowość.
Instalacja nie tylko spełnia wysokie wymagania jakościowe firmy Infineon, ale zapewnia również dużą elastyczność w zakresie przyszłych dostosowań i rozbudowy.

Partnerstwo między MRK Systeme GmbH a HIWIN GmbH już dawno wykroczyło poza ramy pojedynczego projektu. Stanowi ono wzorcowy przykład nowoczesnej automatyzacji: połączenie wyspecjalizowanej wiedzy, wspólnego zrozumienia wymagających zastosowań oraz umiejętności opracowywania innowacyjnych rozwiązań w duchu partnerstwa.
„Współpraca układała się znakomicie – i wyraźnie dostrzegamy tutaj potencjał dla wielu kolejnych projektów” – tak o przyszłości mówi Michael Mohre.

Kiedy precyzja, kompetencje systemowe i partnerska współpraca łączą się ze sobą, powstaje coś więcej niż tylko działające rozwiązanie automatyzacyjne – powstaje trwała siła innowacyjna.

Obejrzyj teraz film przedstawiający to zastosowanie!