Mein Ansprechpartner
Standort auswählen

Nach Eingabe Ihrer Postleitzahl nennen wir Ihnen sofort Ihren persönlichen igus® Berater.

Roboter-Handlingsystem für Leiterplatten

Handlingsystem

Beim neuen Leiterplatten-Handlingssystem von Schmid Technology Systems ersetzt ein Sechsachsen- Roboter die bisher verwendeten Linearsysteme. Für die Energie- und Signalzuführung zum Robotergreifer sorgt eine "triflex® R"-Energiekette von igus®.

 
Flexible Energiezuführung im Einsatz in der Reinraumtechnik

Für das Handling von Leiterplatten in der Elektronik-Produktion hat Schmid Technology Systems eine neue Technolgie: Ein Sechs-Achsen- Roboter ergänzt die bisher verwendeten Linearsysteme. Für die Energie- und Signalzuführung zum Robotergreifer sorgt eine triflex® R-Energiekette von igus®.

Die Schmid Gruppe mit Hauptsitz in Freudenstadt hat sich auf die Entwicklung und Fertigung von Anlagen für die Photovoltaik- und Leiterplattenproduktion spezialisiert. Wenn Leiterplatten, Photovoltaik-Elemente oder Displays geätzt, laminiert, entharzt, metallisiert, gelasert, gemessen und geprüft oder transportiert werden, dann geschieht das häufig mit Anlagen von Schmid. Genau wie die Kunden in der Leiterplattenindustrie ist das Unternehmen global aufgestellt: Die verschiedenen Produktionsgesellschaften, die sich jeweils auf Maschinen und Anlagen für einzelne Bearbeitungsverfahren konzentrieren, sind alle in Süddeutschland angesiedelt; Vertrieb und Service sind jedoch auch in Nordamerika und Ostasien präsent.

Be- und Entladesysteme für Leiterplatten

Insgesamt beschäftigt die Schmid Gruppe rund 600 Mitarbeiter, ca. 50 davon sind bei der Schmid Technology Systems in Niedereschach im Ostschwarzwald tätig. Dort befindet sich das Kompetenzzentrum für die Handling- Technik. Zum Produktprogramm der Schmid Niederlassung gehören Be- und Entladesysteme. Diese Anlagen vereinzeln z.B. Leiterplatten, die auf Kassetten angeordnet sind, und führen sie über ein Transportband einer Bearbeitungsstation zu.

Flexibler dank Sechsachs-Roboter
Die immer höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten und, wichtiger noch, die Forderung der Kunden nach nochmals größerer Flexibilität waren die wesentlichen Beweggründe für die Entwicklung einer ganz neuen Generation von Handlingssystemen. Während man bislang Lineareinheiten für die Bewegung der einzelnen Achsen verwendete, kommt nun erstmals ein Sechsachs-Roboter zum Einsatz, der mit Taktzeiten von unter sieben Sekunden Kassetten mit Leiterplatten be- bzw. entladen kann. Rainer Greber, Konstruktionsleiter bei Schmid Technology Systems: "Noch wichtiger als die Schnelligkeit ist die Flexibilität des Systems.

Handlingsystem

Der komplexe Greifer des Handlingsystems erhält seine Energie- und Steuersignale über eine mehrdimensional bewegliche triflex® R Energiekette von igus®.

 

Weil der Roboter sich frei programmieren lässt, sind unterschiedlichste Bewegungsmuster möglich - ohne Umbauten oder Eingriffe in die Hardware." So können zum Beispiel Kassetten unterschiedlicher Neigungswinkel be- und entladen werden - und es lassen sich zusätzliche Freiheitsgrade realisieren, weil das System die Leiterplatten bei Bedarf drehen kann. Auch Zwischenlagen werden erkannt.

Handlingsystem

Der Roboter entnimmt die Leiterplatten von einem Magazin, das auf einem von zwei Zuführbändern bereitgestellt wird, und legt sie auf einem Förderband ab.

 
Be- und Entladung ohne Pause dank paralleler

Die ersten Anlagen dieser Art sind inzwischen ausgeliefert. Sie verfügen über zwei parallel angeordnete Entnahmeplätze, so dass der Roboter ohne Pause Leiterplatten aus den Kassetten entnehmen und auf ein Transportband ablegen kann. Ist eine Kassette vollständig entladen, entnimmt er die Leiterplatten von der Zweiten, während auf dem ersten Zuführband das leere Magazin gegen ein volles ausgetauscht werden kann.

Zusätzlicher Freiheitsgrad Die Anlage ist komplett eingehaust, weil beim Leiterplatten-Handling höchste Anforderungen an die Reinheit gestellt werden. Daher spielt die Kompaktheit eine große Rolle - in der Reinraumtechnik rechnet man mit Kubikzentimetern. Aus diesem Grund wirkt der Roboter wie eingezwängt in das Maschinengehäuse, aber er kann sich frei zwischen den drei Handling- Plätzen bewegen. Ein interessantes Detail der Anlage ist der Greifer, der selbsttätig die Größe der jeweiligen Leiterplatte erkennt. Die Trägerplatte mit den Vakuumgreifern ist aus gewichtssparenden Carbonfasern gefertigt, damit man einen kompakten 16 kg-Roboter einsetzen und bis zu 7 kg schweres Handling-Gut bewegen kann.

Wie kommt die Energie zum Greifer?

Parallel zur Entwicklung des Greifers mussten die Konstrukteure von Schmid Technology Systems die Aufgabe lösen, wie die Energie, die Steuersignale und die Druckluft zum Greifer geführt werden. Der Roboter verfügt zwar über eine innere Energiedurchführung, die aber nicht genug Platz für alle Leitungen bietet. Auf der Suche nach einer geeigneten externen Energiedurchführung stießen die Konstrukteure auf die mehrdimensional bewegliche Energiezuführung triflex® R von igus®. Diese Energiekette wurde speziell für Roboteranwendungen entwickelt. Sie ist mehrdimensional beweglich und passt sich auch dann jeder Bewegung an, wenn der Roboter kompliziertere Handling-Aufgaben in der sechsten Achse bewältigt. Kleine Biegeradien schaffen dabei die Voraussetzung für einen platzsparenden Einbau. Gleichzeitig sorgen außen liegende Anschläge für Radius und Torsion dafür, das die definierten Radien nicht unterschritten werden, so dass Mindestbiegeradien eingehalten werden und damit eine lange Lebensdauer der Leitungen gewährleistet werden kann.

Reinraumtechnik: Hoch abriebfestes Material

Somit waren schon zwei der wesentlichen Anforderungen erfüllt, die Schmid Technology Systems an die Energiezuführung stellt. Mit einer weiteren Eigenschaft, die in dieser Anwendung unabdingbar ist, hat die triflex® R ebenfalls keine Probleme: Die Energiekette wird aus extrem abriebfestem Material gefertigt, welches über die nötigen Klassifizierungen für die Reinraumtechnik verfügt. Für alle triflex® R Varianten wird das Material "igus® NB" verwendet. Dies wurde bereits in den Energieketten-Serien E6 und E14 vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) erfolgreich getestet. Udo Gommel, Diplom-Physiker (IPA): "Die Anforderungen hinsichtlich der Reinheit werden in allen Industriebereichen weiter steigen. Deshalb werden Unternehmen wie igus®, die frühzeitig in ihre Produkte investieren, auch in Zukunft keine Probleme haben, sich unter diesen Bedingungen am Markt zu behaupten."

Handlingsystem

Auch die Steckverbindungen und Anschlussplatten werden von igus® konfektioniert und anschlussfertig geliefert.

 
Mehrdimensional bewegliche Energiekette

Die einzelnen Kettenglieder sind nach einem Kugelpfannen-Prinzip miteinander verbunden: Das gewährleistet geschmeidige Bewegungen in alle Richtungen auch bei hohen Zugkräften. Das Kugel- Pfannenprinzip funktioniert ähnlich einer PKW Anhängerkupplung und benötigt keine durchgehenden Tragelemente wie Stahlseile o.ähnl., so dass ein Trennen und Wiederverbinden einfach und an jeder Stelle der Energiekette möglich ist.

Handlingsystem

Die triflex® R-Energiezuführung erlaubt die Ausführung komplexer Bewegungen in allen sechs Achsen.

 
Montage im "Plug and play"-Verfahren

Igus® liefert die triflex® R-Energiekette des neuen Handlingsystems als einbaufertig konfektioniertes "readychain®"-Energiekettensystem, jeweils mit einer nach Antriebssystemhersteller-Spezifikationen konfektionierten Servo- sowie einem Resolverkabel (für die beiden Bosch Rexroth- bzw. Indramat-Servoantriebe), weiter zwei Druckluftleitungen und einem Buskabel für die Steuersignale. In der igus®- Fertigung in Köln werden die Energieketten jeweils individuell konfektioniert, so dass sie bei Schmid Technology Systems nach dem "Plug and play"-Prinzip dann nur noch angeschlossen werden müssen. Selbst die Anschlussplatten sind schon vormontiert. Dieses "Full service "-Konzept mit der igus®-Bezeichnung "readychain®" gilt auch für die Konfiguration des Systems: igus®-Experten haben die Kette, ihre Länge und die Anschlusspunkte so ausgewählt, dass eine maximale Begweungsfreiheit gewährleistet ist. Mit dem Ergebnis sind Rainer Greber und seine Kollegen zufrieden: "Die Konfiguration der triflex® R wurde schnell und problemlos erledigt."

Neue Maßstäbe

Im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit setzt die Energiekette seit zweieinhalb Jahren schon in der Automation neue Maßstäbe: Sie gleitet auch über Störkanten hinweg und schützt die Leitungen wirkungsvoll durch ihre glatte Innenkontur. Im igus®-Labor wurden schon über 1 Mio. Zyklen mit extremen Bewegungen erreicht.

Auch wirtschaftlich überzeugend
Nicht nur technisch, auch wirtschaftlich kann das neue Handhabungssystem von Schmid Automation überzeugen. Rainer Greber: "Die Roboter sind in den letzten Jahren sehr viel günstiger geworden, und die Verfügbarkeit des Roboter ist im Vergleich zu den Lineareinheiten deutlich höher." Auch bei der Energiezuführung spart man Kosten, weil nun nur noch eine statt vorher sechs Energieketten benötigt wird.

Plastics for longer life®: auch wartungsfreie Kunststoff-Gleitlager
Für das neue Handhabungssystem liefert igus® (Unternehmensmission: "plastics for longer life®") nicht nur die Energiezuführung. Der Spindelantrieb des komplexen Greifers ist in einem iglidur®-Gleitlager aus Hochleistungs-Kunststoffen mit dauerhaft "eingebautem" Schmierstoff gelagert. Das bietet gleich mehrere Vorteile gegenüber einer konventionellen Kugellagerung: Man spart Gewicht, kommt ohne separat zugeführte Schmierstoffe aus und kann sicher sein, - wartungsfrei - eine dauerhafte und abriebfeste Lagerung realisiert zu haben. Zugleich gibt die Schmierung keine Komponenten an die Umgebung ab: So bleiben die Reinraum-Bedingungen erhalten. Schmid hat mit dieser Art der Lagerung große Erfahrung. In anderen Anlagenbaureihen, die in Niedereschach entwickelt und gebaut werden, sorgen bereits mehr als 100 iglidur®-Kunststoffgleitlager für reibungslose Bewegungsabläufe - im wahrsten Sinne des Wortes…

Weitere interessante Anwendungen aus den verschiedensten Bereichen finden Sie hier