Schnell und exakt mit „festem“ Käfig

Knut Noack, SKF Linearsysteme, Schweinfurt

Ein zweiter Takt, den die Elektronikindustrie dem Maschinenbau vorgibt, betrifft die Produktivität der Fertigungseinrichtungen. In den Lastenheften der Konstrukteure lineartechnischer Systeme tritt dieser Aspekt – ausgelöst durch den hohen Wettbewerbsdruck und die innovationsbedingt kurzen Abschreibungszeiträume der kapitalintensiven Produktionsprozesse – als steigende Anforderungen an die Dynamik der Systeme zutage. Es geht also darum, noch schneller und zugleich noch genauer zu positionieren.

Aus dieser Sachlage heraus haben die Produktentwickler der SKF Linearsysteme neue Kompaktkreuztische entwickelt, die in beiden Achsen bis zu 300 mm Hub zulassen. Die als Antrieb verwendeten 3-Phasen-AC-Servolinearmotoren in „ironless-Technology“ ermöglichen Beschleunigungswerte von bis zu 2 g und Höchstgeschwindigkeiten von bis zu 1 m/s. Neben ihrer hohen Dynamik zeichnen sich diese Antriebe vor allem auch durch eine sehr hohe Verfügbarkeit und hohe Standzeiten aus. Durch das Fehlen jeglicher Anzugskräfte zwischen Magnetschiene und Primärteil gibt es keine negative Beeinflussung der Systemgenauigkeiten durch den Linearmotor. Da in der Praxis schnell wechselnde Bewegungen gang und gäbe sind, musste bei der Neukonstruktion vor allem auch das Herauswandern der Käfige aus den Linearführungen verhindert werden.

Erreicht wurde diese Zielvorgabe durch den Einsatz von Kreuzrollen-Präzisionsschienen mit dem inzwischen vielfach bewährten ACS-System. Dieses „Anti-Creeping-System“ verhindert eben jenes Herauswandern der Käfige, das so manchem System anhaftet, das ursächlich für eine weit geringere Dynamik konstruiert und im Laufe der Jahre mit immer „sportlicheren“ Antrieben aufgerüstet wurde. Bei den neu entwickelten Kompaktkreuztischen besteht somit eine systemtechnische Balance zwischen höchster Dynamik und Positioniergenauigkeit unter Ausschluss des Problems des Käfigwanderns.

Typische Anwendungsgebiete der deutlich präziser als 5 mm ablaufenden Kreuztische (Höhen- und Seitenablaufgenauigkeit) sinddie Waferpositionierung, die Mikroskop-Positionierung und der Einbau in Messma-schinen. Natürlich kann der Kreuztisch auchmit einem direkt angetriebenen Drehtisch aufgerüstet werden. Als Messsysteme kom-men in erster Linie offene optische Messsysteme mit dem Ausgangssignal 1 Vss, op-tional auch mit TTL-Signal zum Einsatz.

Da bei einer sehr hohen Maschinendynamik auch die Kabelverbindungen für Leistung und Daten nicht zum Schwachpunkt werden dürfen, setzen die SKF-Lineartechniker pro Achse auf ein einziges Flachbandkabel, das den Antrieb mit Energie versorgt und außerdem Leitungen für den Datentransfer zwischen den Sensoren des Messsystems und der Anlagensteuerung enthält. Diese Flachbandkabel sind in sich so steif, dass bei den genannten Verfahrwegen zusätzliche Energieketten nicht erforderlich sind.

Die neuen Kreuztische werden in ihrer Standardausführung aus vernickeltem Stahl oder aus speziellen Aluminiumsorten hergestellt. Von Standard zu sprechen fällt zunehmend schwer, da immer mehr Kunden Systemlösungen präferieren, die zwar im frühen Stadium der Konstruktion aus Standardsystemen abgleitet werden, doch in ihrer Detailausprägung kundenspezifische Lösungen darstellen. Dank der engeren Zusammenarbeit zwischen dem Hersteller und den Anwendern der Linearsysteme lassen sich die Entwicklungszeiten verkürzen, die Systemkosten senken und vor allem technische Höchstleistungen erzielen.