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Vibrationsarm, leise und abriebarm

Vorkonfektionierte langlebige Energiezuführungen für Positioniersysteme in der Elektronikfertigung

Smartphones boomen. Ihre Leistungsfähigkeit steigt mit jeder Gerätegeneration. Herzstück der mobilen Kraftpakete sind Leiterplatten bzw. -karten, die mit Hilfe eines Laserbelichtungssystems hergestellt werden. Der hochpräzise Bearbeitungsvorgang erfolgt zuverlässig über technisch ausgefeilte Positioniersysteme. Vorkonfektionierte Energiezuführungen sorgen dabei langfristig für die notwendige Betriebssicherheit, Laufruhe, Vibrationsarmut und geringen Abrieb, der zwingend für die Reinraumfertigung vorgeschrieben ist.

Steckbrief

  • Was wurde benötigt: Energieketten aus dem E6-Programm und Energieketten aus dem E3-Programm als fertig konfektionierte readychain-Systeme
  • Anforderungen: Dauerbetrieb der Anlage 24 Stunden an sieben Tagen in der Woche erfordert hohe Verfügbarkeit; Vibrationsarmut und geringer Abrieb sind von entscheidender Bedeutung für einen störungsfreien und fehlerlosen Herstellungsprozess
  • Branche: Maschinenbau, Laserbelichtungssysteme
  • Erfolg für den Kunden: Energieketten aus dem E6- und E3-Programm eignen sich für den Reinraum, haben einen ruhigen Lauf, sind dadurch besonders geräusch- und vibrationsarm und bieten nahezu eine komplette Verschleißfreiheit; durch die fertig vorkonfektionierten readychain-Systeme senkten den Projektierungs- und vor Montageaufwand für den Kunden erheblich

Energieketten Energiekette auf der Z-Achse. Sie ist besonders vibrationsarm und leise.

Problem

Bei der Herstellung von Smartphone-Leiterplatten kann heute über ein spezielles Belichtungsprinzip mit Lasertechnik eine signifikante Erhöhung des Durchsatzes im Vergleich zu früher erreicht werden. Gleichzeitig sinken die Herstellungskosten deutlich: wichtige Argumente bei der Massenproduktion von elektronischem Equipment.
Die Jenaer Antriebstechnik GmbH liefert genau diese Belichtungs- bzw. Laserstrukturiersysteme, die als mechatronischen Subsysteme später in die jeweiligen Gesatmanlagen verbaut werden. 
Pro Stunde können heute ca. 140 Leiterplatten belichtet werden. Aus einer Gesamtleiterplatte, einem sog. Nutzen, werden mindestens 30 Smartphones mit Einzelleiterkarten mit unterschiedlichen Schaltungsfunktionen bestückt. Eine besondere Beanspruchung aller Maschinenkomponenten ergibt sich aus dem Dauerbetrieb dieser Systeme. So sind die hochkomplexen Anlagen 24 Stunden an sieben Tagen in der Woche in Betrieb. Ein Anlagenstillstand ist daher teuer und darf schlichtweg nicht eintreten. Zwar sind die eigentlichen  Fertigungsbedingungen unproblematisch, aber die hohen Standzeiten machen robuste und zuverlässige Komponenten auch im Subsystem unumgänglich.
Wesentlicher Bestandteil der Anlage ist der Belichtungstisch. Er hat eine Größe von 27“ x 27“. Nach dem Beladen erfolgt der Belichtungsvorgang der Leiterplatten. Der Tisch wird abgesenkt, nach hinten transportiert und wieder entladen. In der Zwischenzeit ist ein zweiter Tisch beladen worden. Der Belichtungsvorgang startet erneut. Wichtig für den Scanvorgang ist die vollkommen gleichmäßige, ruckfreie Bewegung, damit es beim Beschreiben der Leiterplatten zu keinen Störungen kommt. Das bedeutet für die Energieführungslösung, dass diese absolut gleichförmig und gleichzeitig leise laufen muss. Neben dem gleichmäßigen Bewegungsprofil und der Laufruhe sind Vibrationsarmut und geringer Abrieb von entscheidender Bedeutung für einen störungsfreien und fehlerlosen Herstellungsprozess.

Lösung

Zum sicheren Führen der Antriebs-, Messsystem- und Druckluftleitungen sowie weiterer Medien in der Positioniereinheit kommen komplett vorkonfektionierte Energiezuführungen von igus einschließlich Zugentlastung, Stecker, Führungsrinne und Befestigungsblechen zum Einsatz. Die sogenannten Readychains haben vor allem den Vorteil, dass sie den Projektierungs- und vor allem den Montageaufwand erheblich senken.
Während auf der Y-Achse auf ca. 2 m Länge zwei besonders leise Energieketten aus dem E6-Programm ihre Stärke beweisen, zeigt auf der Z-Achse die hochflexible Energiekette aus dem T3-Programm auf knapp 400 mm Länge ihre Leistungsfähigkeit. Beide Systeme sind für die Fertigung unter Reinraumbedingungen geeignet, die auch bei der Belichtung der Leiterplatten herrschen und weswegen so gut wie kein Abrieb erzeugt werden darf.
Das Energieketten-System E6 ist besonders geräusch- und vibrationsarm, was perfekt zum vibrationsarmen Antriebskonzept der Linearmotoren dieser Anwendung passt. Der sog. Polygoneffekt, der beim Abrollen der Energiekette auftreten kann, wird auf ein Minimum reduziert. Da zwischen Soll- und Ist-Position nur maximal 2 µm liegen dürfen, braucht es einen absolut gleichförmigen Lauf. In dieser Anwendung werden mit einer Innenhöhe von 40 mm und einem Biegeradius von 63 mm alle Leitungen sicher auf der Y-Achse geführt.
Auf der Z-Achse kommt das Energiekettensystem T3 zum Einsatz. Es kombiniert ebenfalls einen ruhigen Lauf mit einer geringen Lautstärke. Hinzu kommt die einfache Montage. Die ineinander steckbaren Seitenbänder ersetzen die herkömmliche Bolzen-/Bohrungsverbindung und verhindern Relativbewegungen zwischen den Gelenken. Damit wird nahezu eine komplette Verschleißfreiheit erzielt, was Einsätze im Reinraum ermöglicht. Durch die Geometrie des T-Bandes wird beim Ablegen nahezu kein Polygoneffekt erzeugt. Es läuft sehr harmonisch und rund und ist damit besonders vibrationsarm und leise. Die Lösung ist durch das geringe Eigengewicht für Anwendungen mit eher geringen Füllgewichten und kurzen Hüben geeignet.
 


Energieketten Energieketten-System E6 ohne klassische Bolzen-/Bohrungsverbindung. Es handelt sich um die zurzeit geräusch- und vibrationsärmste Lösung im gesamten igus®-Energiekettenprogramm.
Energiekette Die Energiezuführungen werden vorkonfektioniert geliefert. Es steht wenig Platz zur Verfügung. Dazu kommen enge Biegeradien.

Vorteil Vorkonfektionierung

Aufgrund der vielfältigen Erfahrungen der Jenaer Antriebstechnik GmbH hat der Automatisierungsexperte ursprünglich auf ein eigenes Leitungskonzept gesetzt. Wegen der hohen Kundenanforderungen wurde dann jedoch die ursprüngliche Lösung im Testlabor mit chainflex-Leitungen von igus verglichen. Der Dauertest sprach vor allem in Bezug auf die Reinraumtauglichkeit eindeutig für das igus-Produkt. Aus diesem Grund wurde entschieden, neben den Energieketten auch die Leitungen vorkonfektioniert aus einer Hand zu beziehen. Dadurch verringern sich zudem noch die Durchlaufzeiten in der Fertigung.
Die speziellen Anforderungen an Aderquerschnittskombinationen und Biegebeständigkeit sowie Reinraumtauglichkeit sprechen für chainflex-Leitungen aus dem Standardprogramm, die bei Bedarf allerdings auch auf Kundenwünsche angepasst werden können. Dazu kommen in dieser Anwendung ihre relativ hohe Anzahl, die engen Biegeradien, das geringe Platzangebot sowie der geringe Abrieb. Außerdem dürfen sie sich nicht gegenseitig beeinflussen, um die Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage auf Dauer nicht zu beeinträchtigen.

chainflex® Leitungen