S. Winkler: "Linearmotoren in der Laserbearbeitung"

<BODY> <H1>www.aud24.net : S. Winkler: "Linearmotoren in der Laserbearbeitung"</H1> <P> <BR> [<A href="/">www.aud24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>] </P> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich > Redaktion > <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD> <TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>05.03.2001</TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Bosch Rexroth AG:</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>S. Winkler: "Linearmotoren in der Laserbearbeitung"</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Hochdynamische und präzise Fertigung von Keramiksubstraten für Leiterplatten </TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Das Konzept der Linearmotoren ist genau so alt wie die herkömmlichen rotativen Elektromotoren. Durch die Entwicklungen im Bereich der digitalen Antriebsregelung entstanden daraus hochgenaue und hochdynamische Bewegungsachsen. Die enormen Vorteile dieser Antriebstechnik werden mittlerweile in den unterschiedlichsten Bereichen, von der HSC-Bearbeitung (High Speed Cutting) bis hin zu Handlingaufgaben genutzt. Ein Beispiel für den Einsatz linearer Antriebstechnik ist die Laserbearbeitung von Keramik-Substraten für die Elektronikindustrie. <BR><BR>Einleitung<BR><BR>Die außerordentliche Geschwindigkeit einerseits wie die hohe Präzision andererseits sind zwei Eigenschaften der linearen Direktantriebe, die in den Maschinen für die Laserbearbeitung von Keramiksubstraten zusammentreffen. Basis dieser Antriebstechnik sind Synchron-Linearmotoren von Rexroth Indramat. Sie bestehen aus einem bestromten Primär- und einem oder mehreren Sekundärteilen. Die Krafterzeugung erfolgt in gleicher Weise wie die Drehmomenterzeugung bei rotativen Synchronmotoren. Dabei trägt das Primärteil als aktives Teil die Drehstromwicklung. Die Sekundärseite ist das passive Teil und besteht aus Permanentmagneten. Gegenüber den früher in diesen Anlagen eingesetzten herkömmlichen Antriebskonzepten liegt der Hauptvorteil dieser Technologie vor allem in der drastisch gesteigerten Dynamik und Verfügbarkeit.<BR> Dynamikbegrenzende und verschleißbehaftete mechanische Übertragungselemente wie Kugelrollspindeln mit den dazugehörenden Lagern gibt es nicht mehr. Die Krafterzeugung erfolgt translatorisch und direkt. Deshalb bleibt auch die hohe Genauigkeit über die gesamte Maschinenlebensdauer erhalten.<BR><BR><BR>Hauptteil<BR><BR>Praxis mit kompromisslosem Leistungsspektrum<BR>Keramiksubstrate dienen als Trägermaterial für Leiterplatten, die bestimmte Anforderungen erfüllen müssen. Zur rationellen Fertigung werden immer mehrere Schaltungen auf einer Platte gleichzeitig hergestellt. Zur späteren Trennung wird mit dem Laserstrahl an den vorgesehenen Trennlinien eine Sollbruchstelle gelegt. Das geschieht mit Bahngeschwindigkeiten bis 30 m/min. Diese Bearbeitungszeiten orientieren sich im wesentlichen an den Werkstück-Handhabungszyklen. Die Kapazität des Laserkopfes wird ebenfalls dahingehend sinnvoll ausgewählt. Obwohl die Bearbeitungsgeschwindigkeit über dem 3-fachen dessen liegt, was mit herkömmlichen Achskonzepten realisierbar ist, wird die Leistungsfähigkeit der Direktantriebe bei weitem noch nicht erreicht. Gleiches gilt auch für die Eilbahngeschwindigkeiten, die je nach Anlagenkonfiguration auf max. 80 m/min eingestellt sind. Aufgrund der relativ kurzen Verfahrwege ist es sehr viel wichtiger die Beschleunigungen der Achsen zu optimieren. Das gilt besonders für die zweite Aufgabe der Anlagen, binnen weniger Sekunden in großer Anzahl (teilweise bis über 2.000 Stück je Platine) in Größe und Form unterschiedliche Durchbrüche in die Substrate einzubringen. Selbst die kleinsten dieser Löcher, die in einem Durchmesserbereich von 0,1 bis 0,4 mm liegen, werden nicht gebohrt, sondern kreisförmig ausgeschnitten. Dafür sindBearbeitungsgenauigkeiten von unter 10 µm erforderlich.<BR>Das Leistungsspektrum solcher Art Maschinen zeigt deutlich, wie mit linearer Antriebstechnik mehrere Kriterien gleichzeitig erfüllt werden, die mit herkömmlichen Achssystemen stets Kompromisslösungen bedingen. Dazu gehören die hohen realisierbaren Endgeschwindigkeiten mit enormen Beschleunigungs- und Bremswerten bei zugleich beeindruckender Präzision. Für die Substratbearbeitung liegt der Anwendernutzen in einer durchschnittlich um das 2,5-fach erhöhten Ausbringung. <BR><BR>Höchste Dynamik und dauerhafte Betriebssicherheit<BR>Während bei der Keramiksubstratbearbeitung hauptsächlich die Werkstückhandhabungszeit sowie die sinnvolle Abstimmung mit den angegliederten Produktionsabläufen taktbestimmend ist, bieten die hierbei eingesetzten Synchron-Linearmotoren der Baureihe LSF von Rexroth Indramat noch deutliche Leistungsreserven. Mit den im Baukastensystem angebotenen unterschiedlichen Motorbaugrößen und -längen werden Vorschubkräfte pro Primärteil bis zu 22 kN erreicht. Zur Vervielfachung dieser Kraft ist die mechanische Kopplung mehrerer Primärteile möglich. Die Antriebe zeichnen sich durch eine hohe Kraftdichte aus. Ihre Eigenbeschleunigung liegt bei maximal 360 m/s2. Zwischenkreisspannungen bis 750 V sorgen für höchste Dynamik mit Geschwindigkeiten bis über 600 m/min. Durch die vollständige Kapselung aller Motorkomponenten wird die Schutzart IP65 erreicht. Dies gewährleistet gleichzeitig auch bei widrigen Umgebungsbedingungen eine hohe Betriebssicherheit. Zum Standard zählen ebenfalls integrierte Temperatursensoren, um die Motorwicklung gegen thermische Überlastung zu schützen. Zur Abfuhr der Verlustwärme bzw. Einhaltung der spezifizierten Dauervorschubkräfte ist bei allen Motoren ein Kühlsystem im Primärteil integriert. Die spezielle Primärteilausführung mit Thermokapselung ermöglicht ein thermisch neutrales Motorverhalten.<BR><BR>Vorteile flexibler Antriebselektronik<BR>Ein komplettes Linear-Direktantriebssystem besteht neben dem Motor aus einem Längenmesssystem, einem Antriebsregelgerät und einer übergeordneten Steuerung. Für die Längenmessung gibt es alternativ zum Glasmaßstab ein induktives Messsystem (IML). Dabei ist die Maßverkörperung direkt in die Führungsschiene der Kugel- bzw. Rollenschienenführung integriert. Besonders wichtig ist die Abstimmung von Motor, Regler und Steuerung. Für die optimale Ausnutzung aller Vorteile der Linearantriebstechnik bietet Rexroth Indramat eine flexible Antriebselektronik mit allen notwendigen Funktionen sowie ausreichenden Leistungsreserven. Die Antriebsregelgeräte übernehmen die Strom-, Geschwindigkeits- und Lageregelung sowie die Feininterpolation. Ihre Lagesollwerte erhalten die Regler von der übergeordneten Steuerung. Man spricht dabei von dezentraler Intelligenz, bei der die Lageregelzykluszeiten nicht von der Achsanzahl abhängig sind. Zu den entscheidenden Vorteilen der Indramat-Direktantriebssysteme gehören die hervorragende Regelgüte mit kv-Faktoren bis 30 m/min/mm sowie die Kontur- und Positioniergenauigkeit unter 1 µm. <BR><BR>Zusammenfassung<BR><BR>Wirtschaftlichkeit im Vordergrund<BR>Neben all den hervorragenden Leistungsdaten steht auch bei der Auswahl des richtigen Antriebskonzeptes die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Berücksichtigt man den Wegfall der sonst üblichen mechanischen Komponenten mit den daraus resultierenden Konstruktions-, Montage- und nicht zuletzt auch Wartungsaufwendungen, sind Direktantriebssysteme in vielen Fällen heute bereits die kostengünstigere Investition. Das begünstigt Innovative Maschinenkonzepte wie die Laseranlagen für die Keramiksubstratbearbeitung. Dazu kommt dann noch die höhere Leistungsfähigkeit solcher Anlagen, was die Stückkosten weiter senkt. <BR>Aus diesen Gründen setzen sich hochdynamische Linearantriebe immer mehr durch. Sie erfüllen heutige Forderungen nach höherer Produktivität, Genauigkeit und Verfügbarkeit.<BR></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailQuelle> </TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD> </TR> </TABLE> <P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P> </BODY>