Precyzyjne moduły liniowe do produkcji elektroniki i półprzewodników

Kompaktowe moduły precyzyjne PSK firmy Bosch Rexroth wyznaczają nowe standardy w produkcji półprzewodników i elektroniki, a także w budowie maszyn, minimalizując czasy cyklu i zapewniając stałą jakość produkcji. (Źródło obrazu: Bosch Rexroth AG)

Automatyzacja procesów wytwarzania mikroelektroniki wymaga dużej dynamiki pozycjonowania przy zachowaniu stabilności mechanicznej w ograniczonej przestrzeni roboczej maszyn. Firma Bosch Rexroth rozszerzyła swoją ofertę modułów liniowych o wariant z taśmą uszczelniającą w ramach serii modułów precyzyjnych PSK, umożliwiając implementację osi liniowych w procesach obróbki generujących pył i cząstki stałe, takich jak cięcie laserowe czy obróbka mechaniczna podzespołów.

Konstrukcja mechaniczna i integracja prowadnic
Moduły precyzyjne PSK bazują na sztywnym, precyzyjnie obrobionym profilu stalowym ze zintegrowanymi bieżniami dla układów prowadzenia tocznego. Połączenie korpusu nośnego z układem tocznym w jednym elemencie konstrukcyjnym zapewnia wysokie planarne momenty bezwładności oraz sztywność skrętną przy zminimalizowanym przekroju poprzecznym. Taka architektura pozwala na przenoszenie złożonych obciążeń gnących i momentów sił bez konieczności stosowania zewnętrznych konstrukcji wsporczych.

Zintegrowana koncepcja mechaniczna umożliwia precyzyjne podawanie, podnoszenie i manipulację wrażliwymi elementami elektronicznymi, a także dynamiczne pozycjonowanie optycznych systemów kontroli wizyjnej i głowic procesowych. Moduły są oferowane w trzech wielkościach gabarytowych, co pozwala na optymalizację masy i sztywności układu w zależności od dostępnej przestrzeni zabudowy w maszynach montażowych.

Uszczelnienie układu napędowego w procesach z emisją cząstek
Istotnym wyzwaniem w zastosowaniach przemysłowych jest ochrona elementów tocznych i śrubowych mechanizmów napędowych przed zanieczyszczeniami stałymi powstającymi w strefie roboczej. Zastosowanie ciągłej taśmy uszczelniającej izoluje wewnętrzne komponenty modułu liniowego, zapobiegając wnikaniu pyłu, opiłków i cząstek generowanych podczas procesów termicznych lub mechanicznych.

W aplikacjach cięcia laserowego moduł z taśmą uszczelniającą jest wykorzystywany jako oś pionowa Z do precyzyjnej regulacji ogniskowej i wysokości głowicy roboczej nad materiałem. Zamknięta przestrzeń wewnętrzna modułu oddziela bieżnie prowadnic oraz wrzeciono śrubowe od strefy oddziaływania wiązki laserowej i wydmuchiwanego materiału, eliminując ryzyko przyspieszonego zużycia ściernego oraz blokowania elementów tocznych.

Konfiguracja napędu, smarowanie i integracja czujników
Seria modułów PSK została zaprojektowana z myślą o elastyczności montażu i łatwej adaptacji do różnych standardów napędowych:

Interfejs silnika: Dostępne są konfiguracje osiowe oraz układy z bocznym montażem silnika poprzez przekładnię pasową. Rozwiązanie to współpracuje bezpośrednio z serwosilnikami Rexroth, jak również z silnikami krokowymi i serwomotorami zewnętrznych producentów spełniającymi standardy kołnierzowe NEMA.

Koncepcja smarowania: Poza fabrycznym smarowaniem podstawowym producent oferuje wariant zakonserwowany, który pozwala użytkownikom na aplikację specjalistycznych środków smarnych, na przykład zgodnych ze specyficznymi wymogami czystości procesowej lub warunkami termicznymi.

Układ detekcji położenia: Wzdłuż całej długości skoku roboczego przewidziano możliwość bezstopniowego montażu magnetycznych czujników krańcowych i referencyjnych, co ułatwia parametryzację stref bezpiecznych i punktów bazowania.

Cyfrowy dobór i inżynieria w procesie projektowania
W celu skrócenia czasu wdrożenia układów liniowych do produkcji, proces doboru modułów został zintegrowany ze środowiskiem cyfrowym LinSelect. Narzędzie internetowe prowadzi inżynierów przez analizę kinematyczną, obliczenia żywotności zmęczeniowej i weryfikację obciążeń dynamicznych na podstawie wprowadzonych profili ruchu.

Po zakończeniu konfiguracji modułu mechanicznego i jednostki napędowej generowane są modele CAD oraz pełna dokumentacja techniczna do implementacji w projekcie maszyny. Dobrany zestaw otrzymuje unikalny numer materiałowy, który umożliwia natychmiastowe zamówienie w portalu internetowym oraz powtarzalne zamawianie identycznej konfiguracji na potrzeby seryjnej produkcji maszyn.

Dodatkowy kontekst:
Ta sekcja zawiera specyfikacje techniczne i benchmarking konkurencyjny, których nie uwzględniono w pierwotnym ogłoszeniu o produkcie.

W segmencie kompaktowych modułów liniowych o dużej gęstości mocy i zintegrowanym profilu stalowym rozwiązania rynkowe reprezentowane są przez systemy takie jak THK serii KR/SKR, NSK serii Monocarrier (MCM/MCH) oraz HIWIN serii KK. Standardem konstrukcyjnym w tej klasie komponentów jest zintegrowanie nakrętki śruby kulowej z wózkiem prowadnicy tocznej wewnątrz profilu w kształcie litery U wykonanego ze stali węglowej lub stopowej. Zapewnia to dokładność powtarzalności pozycjonowania na poziomie od plus minus 0,003 mm do plus minus 0,01 mm w zależności od klasy precyzji (normalnej lub precyzyjnej) oraz skok śruby kulowej typowo w zakresie od 1 mm do 20 mm.

Zastosowanie elastycznej taśmy uszczelniającej wykonanej ze stali nierdzewnej lub poliuretanu stanowi uznany standard zabezpieczenia przed cząstkami stałymi, odpowiadający stopniowi ochrony w granicach IP40 do IP50. Pozwala to na redukcję emisji własnej cząstek zgodnie z normą ISO 14644-1 dla wybranych klas czystości (Cleanroom Class 6 do 8) oraz chroni układ jezdny przed zanieczyszczeniami o gradacji typowej dla obróbki laserowej i montażu PCB. W maszynach do inspekcji optycznej i montażu półprzewodników moduły oparte na profilu stalowym oferują do kilkunastu razy wyższą sztywność na ugięcie niż konstrukcje oparte na profilach aluminiowych o zbliżonych wymiarach zewnętrznych, co jest kluczowym parametrem tłumienia drgań przy wysokich przyspieszeniach dochodzących do 20 do 40 m/s².

Redagowane przez Natania Lyngdoh, redaktorkę Induportals, przy wsparciu AI.

www.boschrexroth.com