Der Paraquda von Essemtec SMD-Bestückautomat mit Hightech-Antriebskonzept - Zahnriemen übertrifft Kugelumlaufspindel

Autor / Redakteur: Adrian Schärli, Azular GmbH für Essemtec AG / Claudia Mallok

Bei der Entwicklung des SMD-Bestückautomaten Paraquda die Ingenieure von Essemtec das Beste und Genauste verwendet, was die Antriebs-, Steuerungs und Messtechnik heute zu bieten hat. Das Resultat ist ein Automat, der mit seiner Geschwindigkeit, Bedienungsfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und seinem Anwendungsspektrum einen neuen Industriestandard setzt.

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Der neue Bestückungsautomat von Essemtec hält, was sein Äusseres verspricht.
Der neue Bestückungsautomat von Essemtec hält, was sein Äusseres verspricht.
( Archiv: Vogel Business Media )

Das Gerücht, eine Kugelumlaufspindel sei besser als ein Zahnriemenantrieb, hält sich seit Jahren, besonders wenn es um SMD-Bestückungsautomaten geht. Die Ingenieure von Essemtec haben darum beim Design der Paraquda diese beiden und noch weitere Antriebe im praktischen Test verglichen.

Mit den Testresultaten war die Entscheidung einfach: Der Hauptantrieb der neue Maschine erhält Zahnriemen und ein Echtzeit-Steuerungssystem. Der Bestückungskopf läuft auf einem H-Portal, das der Maschine hervorragenden statische und dynamische Eigenschaften verleiht.

Intensive Grundlagen- und Marktforschung betrieb Essemtec im Vorfeld auch für die optimale Gestaltung des Bestückungskopfes und des Visionsystems, insbesondere der Beleuchtung. Ergebnis: die Paraquda ist der modernste Bestückungsautomat der Welt geworden. Modern bezüglich der technischen Umsetzung, der Software und Bedienung, modern aber auch bezüglich des Bauteilspektrums und der Anwendungsmöglichkeiten.

Alter Zahnriemen – neu implementiert

Das Antriebskonzept aus Zahnriemen, hoch auflösendem Messsystem, zuverlässigen Lagern und einem extrem schnellen Regelungssystem ist einem Antrieb mit Kugelumlaufspindeln überlegen. Die Vorteile ergeben sich aus der höheren Maximalgeschwindigkeit, der längeren Lebensdauer, den geringeren Kosten und der einfacheren Wartung.

Der Bestückungskopf der Paraquda lässt sich mit einem Zahnriemen schneller bewegen als mit einer Kugelumlaufspindel, die Bestückleistung ist größer. Die Masse des Bestückungskopfes ist relativ hoch, die auftretenden Beschleunigungskräfte ebenfalls. Zahnriemen weisen bei diesen Belastungen deutlich weniger Verschleiß auf und sind dadurch langlebiger als eine Metallspindel. Und: ein Zahnriemen lässt sich im Feld einfacher wechseln. Dank der Verwendung des einfachen und erprobten Zahnriemenantriebs bestückt die Paraquda damit schneller, zuverlässiger und zu geringeren Kosten als anderen Maschinen.

H-Drive mit Echtzeit-Regelung

Der bekannte Nachteil des Zahnriemens, das Überschwingen infolge der Riemendehnung, wird durch die entsprechende Überdimensionierung des Riemens und ein Realtime-Regelungsystem soweit reduziert, dass er auch für die präziseste Anwendung bedeutungslos ist. Deshalb kommt ein Highspeed-Bus- und Regelungs-System zum Einsatz, das die aktuellen Positionswerte in Echtzeit auswertet und die Motoren unmittelbar nachregeln kann.

Der Bestückungskopf ist auf einem H-Drivesystem montiert. Die X- und Y-Achsen sind autonom, wodurch eine dynamische Fahrwegsoptimierung möglich ist. Die Y-Achsen werden beidseitig mit AC-Servomotoren angetrieben und damit mechanische Übertragungsfehler komplett ausgeschlossen. Für die exakte Positionierung und die Parallelität sorgen die linearen Messsysteme, die der Maschinensteuerung verzögerungsfrei die aktuellen Werte übermitteln. Die Messlineale haben eine Auflösung im Nanometer Bereich, was die Bestückung von Ultra-Finepitch und 01005-Bauteilen ermöglicht.

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