Montageanlage mit hochpräziser Haltegenauigkeit

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Positionierungshaltegenauigkeit im Nanometerbereich

Es stand die Aufgabe, zwei Teile im Raum zu positionieren und dann auf Nanometer stabil zu halten. Gelöst wurde das Problem durch zwei Ausleger, die auf Luftlagern gleiten und sich auf der Grundplatte abstützen. An diesen Auslegern befindet sich jeweils noch eine Querverfahrung, eine Vertikalachse und ein Drehtisch. So lassen sich die Teile per Joystick-Betrieb in die gewünschte Position bringen. Nach Ablassen der Luft auf den Lagerungen steht das System langfristig sehr stabil. Lieferung mit Bilatal-Beschichtung und in Reinraumausführung.

Kundenanforderung

Benötigt wurde ein 4-Achs-Positioniersystem zur Positionierung eines Hexapoden. Die Bewegung soll in X-, Y-, Z-Koordinaten und durch Rotation erfolgen. Als Bauraum stehen 600 x 400x 200 mm³ zur Verfügung. Der Arbeitsraum, in welchem die Positionierung stattfinden soll, ist mit 430 x 220 x 100 mm³ festgelegt und es muss ermöglicht werden, diesen um 180° schwenken zu können, ohne mit dem Positionierungssystem zu kollidieren (Freifahren). Hochpräzise Anforderungen an Wiederholgenauigkeit, Positioniergenauigkeit, Beschleunigung und Geschwindigkeit wurden nicht gestellt. Die Zielposition wurde in X, Y und Z  mit ±0,5mm Positionsgenauigkeit gefordert.

Maximale Zugänglichkeit für hochempfindliche Baugruppen

Das System sollte nach Erreichen der Zielposition eine hochpräzise Positionshaltegenauigkeit besitzen. Da das System zur Montage hochempfindlicher Baugruppen dienen sollte, musste die Konstruktion eine maximale Freiheit bzw. Zugänglichkeit um den geforderten Arbeitsbereich ermöglichen.

Spezifische Kundenlösung

Der erste Entwurf beschreibt eine motorisierte Z- und Phi-Achse. Die Rotationsachse wurde auf ±180° Drehbewegung beschränkt, um mitzuführende Medien nicht zu beschädigen. Auf Kundenwunsch wurden X- und Y- Achse luftgelagert und handverstellbar ausgeführt, die nachträgliche Motorisierung sollte jedoch konstruktiv vorgesehen werden. Die maximal geforderte Positionsstabilität wurde mittels luftgelagerter X- und Y-Schlitten realisiert. Die Schlitten sind hierbei U-förmig konstruiert und werden auf Granittraversen geführt. Sind die Luftlager belüftet ist der gelöste Zustand erreicht, die Achsen können verfahren werden. Werden die Luftlager entlüftet, hat das den geklemmten Zustand zur Folge, die Achsen bleiben stabil in ihrer Position. Zudem werden die Y-Traversen mittels Luftlager auf dem Basisgranit abgestützt, hierbei dient das Be- bzw. Entlüften zur Einhaltung der Positionsstabilität.

Erweiterung des ersten Entwurfs

Im Laufe der Entwurfsphase wurde dann die Anforderung auf ein 8-Achs System, welches zwei Hexapoden positionieren und stabil an der Zielposition halten soll, angepasst und erweitert. Y1 und Y2 sollen nun auf einer X-Traverse auch zueinander verfahren werden können. Dabei ist die Vermeidung einer Kollision, als wesentliche Anforderung, hinzugekommen. Der endgültige Entwurf sah ein 8-Achs-Positioniersystem vor, welches die Anforderungen an Positioniergenauigkeit, Positionsstabilität, maximal mögliche Zugänglichkeit und Reinraumtauglichkeit erfüllt.

Einsatz von PMT160 und DT130

Neben den eigens für diese spezielle Aufgabenstellung entwickelten Lösungen wurden für die Z-Achsen Präzisionslineartische  PMT160 und für die Drehachsen (Phi) DT130 aus unserem Produktportfolio eingesetzt. Alle der acht Achsen werden mittels Schrittmotoren angetrieben und positioniert. Das Positioniersystem hält die geforderten Spezifikationen ein und hat sämtliche Abnahmetests des Kunden mit Bestnote bestanden.


Ansprechpartner Deutschland Nord

Tobias Zilian

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tobias.zilian(at)steinmeyer.com

Ansprechpartner Deutschland Süd

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francisco.samuel(at)steinmeyer.com