Schneller Transporter

Schwerpunkt Antriebstechnik

Linearachsen – Bei immer feiner werdenden Schnittmustern in der Fertigung komplexer elektronischer Baugruppen sorgen Linearachsen von Rollon im Nutzentrenner für hohe Taktzahlen.

18. März 2016

Bislang dominierten mechanische Verfahren das Trennen von Leiterplatten aus dem Fertigungsnutzen. Doch die immer feineren Konturen beim Vereinzeln komplexer elektronischer Baugruppen setzen dem klassischen Sägen, Stanzen oder Fräsen der Platinen immer öfter Grenzen. Die hohen mechanischen Belastungen beim Trennen können die SMD-Bauteile, Lötverbindungen oder das Substrat beeinträchtigen. Häufige Layout-Änderungen und geringe Losgrößen erfordern eine flexible Fertigungsautomation, bei der sich Laserschneidsysteme als die bessere Alternative herauskristallisiert haben. Eine neue Laserschneidanlage der Spezialisten von IC-Automation aus Mainz arbeitet darum mit extrem kurzer Pulsdauer: »Die Energie wirkt nur für Sekundenbruchteile auf das Material, was die thermischen Beeinträchtigungen stark reduziert«, betont Konstruktionsingenieur Andreas Friesenecker. »Da der Lichtblitz sehr kurz ist, erfolgt der punktuelle Abtrag Mikrometer für Mikrometer, ohne dass sich das bearbeitete Bauteil erwärmt, schmilzt oder starke Verbrennungen an den Schneidrändern aufweist«. Damit sei ein »stressfreies Trennen« der Leiterplatten nach komplexen Schnittmustern möglich. Randnahe Leiterbahnen und Lötstellen bleiben durch die minimalen Schnittbreiten unversehrt, es entstehen keine Grate.

Die Lineartechnik entscheidet mit

Entscheidenden Einfluss auf das Ergebnis haben nicht nur die Leistungsdichte des Laserstrahls und die Einwirkdauer auf den Leiterplattenwerkstoff, sondern auch die Performance des Transports. Um diese zu gewährleisten, setzt IC-Automation auf Lineartechnik von Rollon. »Das systematische Handling mit linear verfahrbaren Shuttlebooten zum Be- und Entladen der Nutzen steht für den hohen Automatisierungsgrad unserer Anlage«, erklärt Friesenecker. Für eine zuverlässige Nutzenzuführung entschied sich der Ingenieur für eine einbaufertige Linearachse aus der Uniline-Serie. Die Achsen werden in industriellen Anwendungen bevorzugt für Be- und Entladeabläufe in Mehrachsportalen sowie Verpackungsmaschinen oder in Schneidmaschinen eingesetzt. Auch bei verschiebbaren Paneelen, Lackieranlagen, Schweißrobotern oder auch Sondermaschinen sind sie anzutreffen.

Martin Graw, Vertriebsingenieur bei der Rollon GmbH, sieht in diesem über Jahre erworbenen Verständnis für komplexe Anforderungen in der Lineartechnik einen der Hauptgründe für die Entscheidung. »Die Erfahrung im Umgang mit kundenspezifischen Anwendungen versetzt uns in die Lage, Lösungen anzubieten, wie sie für das optimale Handling von Leiterplatten erforderlich sind.«

Die Linearachsen von Rollon bestehen aus innen liegenden Laufrollenführungen im biegesteifen Aluminiumprofil. Nuten an den Außenseiten der Strangpressprofile ermöglichen eine einfache Montage und das Befestigen aller Zubehörteile. Wahlweise bewegen sich auf den Profilen ein oder mehrere Läufer mit Geschwindigkeiten bis maximal neun Meter pro Sekunde. Der Antrieb erfolgt über einen stahlverstärkten Polyurethan-Zahnriemen. Längsdichtungen und Bürsten am Ein- und Austritt des Zahnriemens schließen das System vollständig ab.

»Mit diesem Aufbau ist die Last aufnehmende Führungsschiene in der Laserschneidanlage bestmöglich vor Schmutz und Beschädigung geschützt«, wie Martin Graw hervorhebt. Zur Inbetriebnahme des einbaufertigen Systems ist lediglich die Verbindung mit einem Motor oder Getriebe über eine Voll- oder Hohlwelle erforderlich. Einfaches Aneinandersetzen der Führungsschienen ermöglicht Hübe bis mehrere Tausend Millimeter.

Mit einer Grundfläche von zwei Quadratmetern ist der gesamte Nutzentrenner nur unwesentlich größer als das eigentliche Lasertrennmodul. Im Inneren garantiert ein luftgelagertes Granitbett mit Direktantrieben die absolute Positioniergenauigkeit für den Schneidvorgang. Die berührungslos arbeitende Inline-Messtechnik stellt sicher, dass Höhenschwankungen und Verdrehungen der Bauteile ausgeglichen werden. Ein integriertes Kamerasystem ermittelt dazu die genaue XY-Position der Leiterplatte, so dass sich die Bauteile präzise mit weniger als zehn Mikrometer Abweichung positionieren lassen. Der Einsatz eines konfokalen Sensors zur berührungslosen Höhenmessung ermöglicht eine materialunabhängige Genauigkeitseinstellung der Fokussierebene im Mikrometer-Bereich.

Sehr kompakt

Der begrenzte Raum im Inneren des Nutzentrenners stand auch bei der Auswahl der passenden Linearachse im Mittelpunkt. Andreas Friesenecker entschied sich für den Typ E aus der Uniline-Serie in der Baugröße 55.

Hier ist die Festlagerschiene liegend in das Aluprofil montiert, während die Loslagerschiene zur Momentenabstützung außen an das Profil angeflanscht ist. Neben der Kompaktheit waren die mechanischen Eigenschaften der Achse entscheidend, allen voran das hohe Drehmoment.

Durch die robuste Ausführung E55 ist die Uniline sehr belastbar und verkraftet Querkräfte von 2.175 Newton und einen Moment von 54,4 Newtonmetern um die Z-Achse. Dank des Zahnriemenantriebs transportiert die Achse die Shuttleboote mit einer Höchstgeschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde. Dabei beträgt die lineare Führungsgenauigkeit 0,8 Millimeter.

Das Fazit von Andreas Friesenecker: »Als Spezialist für Mess- und Steuerungsanlagen sowie Systemkomponenten zur Optimierung von Fertigungsprozessen haben wir darauf geachtet, dass die Laserschneideanlage mit entsprechender Lineartechnik ausgestattet wird. Kernpunkt beim Einsatz der Rollon-Achse ist für uns der verschleißarme Betrieb, da die Achse mit hoher Taktrate arbeitet. Weil der Bauraum begrenzt war, sollte die Antriebseinheit zudem flexibel einsetzbar und kompakt ausgestaltet sein. Die Achsen der Uniline-Serie von Rollon sind dafür unter technischen Gesichtspunkten optimal geeignet und zeichnen sich durch ihre Wirtschaftlichkeit aus. Auch die Beratung durch Rollon sowie der Support ist sehr gut.« mk z

Auf einen Blick

Über Rollon:

- Die Rollon-Gruppe entwickelt und produziert seit 1975 Linearführungen für unterschiedliche Anwendungen in der Luftfahrtindustrie, Medizintechnik oder Logistik.

- Das global tätige Unternehmen verfügt mit seinem Hauptsitz in Italien und den Niederlassungen in Deutschland, Frankreich, USA und den BRIC-Staaten sowie einem weltweiten Händlernetz über eine flächendeckende Präsenz.

- Zum Standardprogramm des Komplettanbieters für Lineartechnik zählt ein fein abgestimmtes und ständig wachsendes Sortiment aus linearen Führungssystemen, Teleskopführungen und Linearachsen. Ihr Einsatzgebiet erstreckt sich vom Schienenfahrzeug über Sonderfahrzeuge bis hin zur Industriemaschine.

- Den Ausbau des Auslandsgeschäftes der Rollon-Gruppe organisiert federführend die 1991 gegründete Rollon GmbH aus Düsseldorf. Dort steht für die anwendungsorientierte Kundenbetreuung und -beratung vor Ort ein Team aus Vertriebsingenieuren und Projektmanagern bereit.

Erschienen in Ausgabe: 02/2016