Montagestation auf Basis eines magnetischen Levitationssystems

Produktentwicklungszyklen werden, bei gleichzeitig steigender Produktvielfalt, immer kürzer. Zusätzlich müssen, um die Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten, die Produktionskosten immer weiter gesenkt werden. Das stellt besonders die Fertigungstechnik vor große Herausforderungen. Um den stetig wechselnden Anforderungen gerecht zu werden, müssen die eingesetzten Fertigungssysteme eine hohe Flexibilität aufweisen.

Die Möglichkeiten ein solch flexibles System zu entwickeln, bieten magnetische Levitationssysteme. Diese bestehen im Wesentlichen aus zwei Komponenten, den feststehenden Statoren mit Elektromagneten sowie den beweglichen Werkstückträgern (Mover) mit Permanentmagneten. Mittels Regelung der elektrischen Felder der Elektromagneten schwebt der Mover über dem Stator und kann mit sechs Freiheiten positioniert werden. Die Statoren können dabei flexibel angeordnet werden (bspw. als Fläche oder Ring). Hierbei ist es möglich mehrere Mover gleichzeitig und unabhängig voneinander auf demselben Stator-Cluster zu betreiben. Traditionell werden solche Planarmotor-Systeme zum Transport zwischen einzelnen Fertigungsstationen eingesetzt. Um die Fertigungsinvestitionskosten jedoch zu reduzieren, sollen die Mover in einer flexiblen Inline-Produktionsanlage zusätzlich zum Transport zwischen den Stationen ebenfalls funktionale Bewegungen innerhalb der einzelnen Fertigungsstationen ausführen. Das Ziel ist es, den gesamten Fertigungsprozess optischer Systeme abzubilden. Hierzu gehören unter anderem Montage-, Sputter- sowie Messprozesse. Durch einen modularen Aufbau können die einzelnen Stationen flexibel zusammengeschaltet werden und die Anlage somit auf wechselnde Anforderungen angepasst werden. Am match wird für eine solche Inline-Produktionsanlage eine entsprechende Montagestation entwickelt und erforscht. In dieser werden alle Bewegungen zur Positionierung und Ausrichtung der Werkstücke durch den Mover ausgeführt. Lediglich eine zusätzliche vertikale Linearachse wird zur Montage- bzw. Place-Bewegung benötigt. Untersucht wird hierbei unter anderem das Systemverhalten bei Montagevorgängen und wie trotz einer im Vergleich zu traditionellen Achssystemen deutlich geringeren Steifigkeit, eine hohe (Montage-)Präzision erreicht werden kann. Des Weiteren werden neuartige Sensorführungskonzepte entwickelt, um die Investitionskosten weiter zu senken. Ziel ist es, alle relevanten (Geometrie-)Daten durch lediglich eine Kamera und einen Abstandssensor aufzunehmen.

Ansprechpartner: Lars Binnemann

Prozessablauf der Montagestation. Oben links: Messen & Leveln; Oben rechts: Messen und Ausrichten; Unten links: Klebstoff dispensen; Unten rechts: Fügen