Hexapod-Parallelkinematik

Kleines, einfach herstellbares Hexapod für Optiktisch, für Mikroskop-Positionierung

• Erste Version mit 100 mm Achslänge, integrierte Kardangelenke, Außenmotoren
  

  Kritisch bei diesem Aufbau ist allenfalls die präzise Fertigung der 12 Gelenkringe. Konstruktionsunterlagen siehe unten. Zur Fertigung ist eine Fräsmaschine oder eine Drehmaschine mit angetriebenem Werkzeug erforderlich.

  Ausgangspunkt sind Schrittmotoren von Pollin für 2,95 € pro Stück. Bestellnummern 310396, 310397 (ohne Schaltregler!) oder 310411. Diese haben eine 2-mm-Achse mit aufgepresstem Messingritzel, welches abzuziehen (Sonderwerkzeug!) ist. Dazu kommt je eine Ansteuerplatine mit nützlichen Bauelementen für das Hexapod:

  • Motorsteuer-IC L6219DS mitsamt notwendigem Fußvolk in SMD 0603, Strommesswiderstand 1 Ω 0805
  • Schaltregler mit MC34063A mitsamt Fußvolk für 5-V-Tiefsetzsteller
  • SDRAM (2 MByte) und schneller A/D-Wandler (12 MSa/s) für eine USB-Datenakquisitionskarte

  Konstruktionszeichnungen als Quelle und PDF: siehe unten. Zum Schmökern hier ein paar Bilder:

  Stückzahl	Bild	Bauteil (für großes Bild anklicken)
  12		Gelenkring (Messing oder Stahl)
  6		Spindel (Stahl-Gewindestange, Gesamtlänge 130 mm)
  6		Spindelhülse (Messingrohr, mit RG58-Crimpzange bearbeitet)
  6		Motorhülse (Messing, Drehteil)
  2		Plattform (Alublech)
  		Plattform (Detail)
  3		Stehhülse (Fuß) (Stahl- oder Alurohr)
  3		Inbus-Zylinderschraube M6 x 50 + je 2 Unterlegscheiben (Normteile, ohne Bild)
  48		Madenschraube M2 x 6 mit Zapfen (Normteil)
  6		Schrittmotor von Pollin (siehe oben)

• Ansteuerschaltung mit AT91SAM7S64 (ARM7, 32-bit-Mikrocontroller), USB und Mikroschrittbetrieb, kaskadierbar im Master-Slave-Betrieb per RS485 (bis zu 8 Stück), mit Koordinatentransformation in Firmware
  
  Zu dieser Steuerung gehört eine Lokalbedienung mit 1 Inkrementalgeber, bis zu 6 Tasten, bis zu 6 Leuchtdioden sowie 1 alphanumerisches LC-Display 16x2.
  Das Leiterplatten-Design erfordert industrielle Fertigung (hier: Würth-Elektronik WE-Direkt). Die Lokalbedienungseinheit (einseitig) kann selbst geätzt werden.

  
  So sieht die Haupt-Leiterplatte in Eagle3D aus

  Die Bauelemente kommen:
  • von der oben genannten Pollin-Leiterplatte (mit Heißluft abgelötet)
  • als kostenlose Muster von Texas Instruments
  • von Reichelt

  Die Verwendung von No-Clean-Lötpaste ist für die kleinen SMD-Bauteile auf der Unterseite der Leiterplatte angeraten.

  
  Gelötete, voll bestückte Leiterplatte (links: oben, rechts: Unterseite mit Schrittmotortreibern)

  Die Schrittmotortreiber-Schaltkreise (2 Vollbrücken mit Konstantstromregelung) werden über ein Wärmeleitpad am unteren Aluminiumblech (Fußseite) gekühlt.

  
  Aufgebaute Lokalbedienung, im Reichelt-Gehäuse GEH KSW 20.
  Die farbliche Anordnung der Tasten ist absichtlich für Ja/Nein-Abfragen aus dem 2-zeiligen LC-Display

 Name                    Last modified      Size  Description
 CAD-Modell.zip          28-Jan-2010 11:57  3.0M  Konstruktion in ProE (Einsicht)
 Eagle.zip               17-Feb-2012 11:24  289K  Eagle-Quellen (Einsicht)
 Hexapod.pdf             19-Nov-2009 11:32   82K  Konstruktionsmodell des Hexapods, Aktionsbereich 100 mm
 Zeichnungen.zip         28-Jan-2010 11:55  2.8M  Zeichnungsblätter, auch als PDF (Einsicht)

E-Mail: Henrik Haftmann