Handys hilfreich handhaben

Greifer – Hersteller von Smartphones stecken viel Entwicklungsarbeit in Haptik und Performance ihrer Geräte und stellen höchste Anforderungen an die Produktion. Diesem Anspruch will Schmalz mit seinen Lösungen in allen Produktionsschritten gerecht werden.

12. Februar 2019
Handys hilfreich  handhaben
Der Strömungsgreifer SCG von Schmalz gleicht etwaige Höhenunterschiede auf der Leiterplatte aus und schließt Schäden durch mechanische Beanspruchung aus. (Bild: Schmalz)

Pro Jahr werden weltweit mehr als 1,4 Milliarden Smartphones abgesetzt. Auch in Deutschland wächst die Anzahl der Nutzer stetig, die Erwartungen an das Hightech-Produkt sind groß. Auch wenn die Innovationssprünge heute geringer ausfallen, finden Hersteller immer wieder Stellschrauben für Verbesserungen. Dafür werden neben der Kamera vor allem Display, Batterie und Prozessorleistung optimiert. Die Produktion ist arbeitsintensiv und erfordert Feingefühl. Wird beim Zusammenbau unpräzise gearbeitet, lässt sich der hohe Qualitätsanspruch nicht halten.

Schmalz begleitet alle Schritte der Produktion mit individuellen Vakuumlösungen.

Für den optischen Eindruck entscheidend ist das Display. Dabei handelt es sich meist um einen kapazitiven Touchscreen, der aus einem mit Metalloxid beschichteten Glassubstrat besteht. Die Ecken des Displays sind mit Elektroden versehen, die mithilfe von Wechselspannung ein elektrisches Feld erzeugen. Bei Hautkontakt wird dieses Feld gestört, woraufhin der Kontroller die Fingerbewegung in Steuerbefehle übersetzt. Für die Funktion des Smartphones ist diese Beschichtung essenziell, weswegen sie bei der Handhabung ebenso wenig beschädigt werden darf wie das Glas selbst.

Vakuumspezialist Schmalz hat für die Fertigung des wenige Hundert Mikrometer dünnen Glases den Dünnglasgreifer STGG entwickelt. Um die Gläser und Displaymodule schnell greifen und anschließend mit hohen Beschleunigungen sicher und präzise handhaben zu können, verfügt der STGG über eine große Saugfläche mit eng aneinander positionierten Saugöffnungen. So kann er mit geringem Unterdruck eine hohe Saugkraft erzeugen und die Flächenpressung gering halten. Die Kontaktflächen des Dünnglasgreifers sind aus kontaminationsfreien PEEK, um jegliche Verschmutzung zuverlässig zu vermeiden.

Ebenfalls im Einsatz sind individuell geformte Sauger aus dem abdruckarmen Hochtemperaturmaterial HT1, die auch für Reinraumanwendungen geeignet sind.

Vorsichtig handhaben

Auch bei der Handhabung der Batterie spielen Präzision und Geschwindigkeit eine große Rolle. Schmalz gelingt es mit speziellen Flächengreifern, die extrem dünnen und empfindlichen Elektroden verschiebungs- und beschädigungsfrei aber dennoch dynamisch zu handhaben. Das Konzept der dezentralen Vakuumerzeugung mit hohem Volumenstrom direkt im Greifer unterstützt das schnelle und sichere Ansaugen. In den Batteriegreifer integriert ist zudem eine Abluftführung für Reinräume: Die Luft für die Vakuum-Erzeugung wird abgeleitet, sodass keine Schmutzpartikel in den Prozessraum gelangen können.

Auch hier kommt PEEK als Saugflächenwerkstoff zum Einsatz. Die Greifer dürfen keine mechanischen, chemischen oder optischen Beschädigungen verursachen und müssen eine unkontrollierte elektrostatische Entladung (ESD) der Batteriekomponenten ausschließen. Schmalz hat dafür spezielle Federstößel, Greifer und Saugermaterialien für ESD-konforme Greifsysteme entwickelt.

Integrierte Ventile

Auch sich ändernde Bauformen der Batterie erfordern ein entsprechendes Handling: Durch den Verbau zusätzlicher Funktionsmodule wie Doppelkameras müssen die Batterien immer kleiner werden, gleichzeitig müssen sie aber durch immer neue Funktionen immer mehr leisten. Auch neue Batterie-Geometrien gilt es zu handhaben. Hier kommen die Flächengreifer der FM-Baureihe ins Spiel, die über integrierte Ventile verfügen und auch bei Teilbelegung des Greifers zuverlässig handhaben. Die Kontaktfläche ist ein weicher, flexibler Schaum, mit dem die Lithium-Ionen-Zellen beschädigungsfrei gegriffen und gehalten werden.

Das Know-how zum Umgang mit ESD-sensiblen Objekten ist auch beim Handhaben von Leiterplatten sehr wichtig. Sie werden immer kleiner und die Leiterbahnen immer sensibler. So steigt das Risiko von Beschädigungen durch schnelle Entladung. Ein entsprechendes Saugermaterial in Kombination mit leitfähigen Federstößeln für flexiblen Höhenausgleich ermöglicht Greiflösungen im ESD-Widerstandsbereich.

Schon beim Bestücken der Leiterplatten sind die Anforderungen an die Vakuumtechnik hoch: Verschiedene Bauteile mit unterschiedlichen Geometrien und Eigenschaften müssen in kürzester Zeit genau positioniert werden.

Bei der Handhabung der bestückten Leiterplatte gilt es darüber hinaus, die Höhenunterschiede der einzelnen Bauteile auf der Leiterplatte auszugleichen und gleichzeitig eine Beschädigung durch mechanische Beanspruchung zu verhindern.

Die Lösung hierfür ist der Strömungsgreifer SCG. Dieser erzeugt einen hohen Volumenstrom für ein sicheres und feinfühliges Handling. Das Vakuum wird zügig aufgebaut und ermöglicht somit sehr schnelle Handhabungszyklen. Der SCG bewegt die Bauteile auch bei geringem Belegungsgrad der Saugfläche zuverlässig. Der Sauger besteht aus dem Nitrilkautschuk Perbunan: Dieses Material ist ESD-konform und vermeidet Beschädigungen durch potenzielle elektrische Ladungen.

Bei der Gehäusefertigung müssen die Sauggreifer neben kurzen Taktzeiten robust sein und die Vakuumerzeuger staubunempfindlich. Gleichzeitig soll der Energieverbrauch gering gehalten werden. Den Anspruch der Langlebigkeit erfüllt Schmalz mit Sauggreifern aus Elastodur und Vulkollan.

Kurze Saug- und Ablegezeiten bei minimalem Energieeinsatz erreicht Schmalz mit dem Kompaktejektor SCPS mit integrierter Saug- und Abblasfunktion. Über die integrierte Luftsparautomatik ist der Ejektor nur dann aktiv, wenn Vakuum benötigt wird. Durch seine geringe Baugröße ist der Ejektor nah beim Sauggreifer zu montieren. Das sorgt für kurze Evakuierungszeiten.

Infobox

Auf einen Blick

- Schmalz ist führend tätig in der Automatisierung mit Vakuum sowie im Bereich von ergonomischen Handhabungssystemen.

- Zum Spektrum in der Vakuum-Automation zählen Komponenten wie Sauggreifer oder Vakuumerzeuger sowie komplette Greifsysteme und Spannlösungen. Für die Handhabung bietet Schmalz Vakuumheber und Kransysteme.

- Schmalz ist mit eigenen Standorten und Handelspartnern in mehr als 80 Ländern vertreten. Das Familienunternehmen beschäftigt weltweit rund 1.400 Mitarbeitende.

www.schmalz.com

Auf Besonderheiten einstellen

Schmalz begleitet die einzelnen Prozessschritte der Smartphone-Fertigung mit individuellen Lösungen. Dabei stellt jede Komponente ganz spezielle Anforderungen an die Greifer und Vakuumerzeuger: Empfindliche Materialien müssen mit hoher Geschwindigkeit präzise gegriffen, bewegt und positioniert werden. Schmalz stellt sich auch auf Besonderheiten wie ESD-Schutz, chemische Beständigkeit und auf die Anwendung in Reinräumen ein.

Zudem spricht der Vakuumexperte die Sprache der smarten Fabrik: Dank IO-Link können alle Prozessschritte zentral erfasst, gesteuert und überwacht werden. Die Schnittstelle bringt die Digitalisierung in die Sensorebene und macht die Vakuum-Komponenten bis in die höheren Steuerungsebenen sichtbar. So lassen sie sich schnell installieren und parametrieren und sichern dank Funktionen für Predictive Maintenance und Condition-Monitoring einen zuverlässigen Betrieb. Der Anwender kann Daten kontaktlos austauschen und neue Parameter direkt aufspielen. mk

Erschienen in Ausgabe: 01/2019