Sicherheit für Beladungseinheit

Cooler Schutz für heiße Öfen

Für die Herstellung von Siliziumwafern sind spezielle Öfen nötig. Die Beladung der Öfen übernimmt eine vollautomatisierte, per Software gesteuerte Einheit. Damit Fertigungsfehler und Schäden ausgeschlossen werden, sind Linearmodule und Drehtisch der Beladungseinheit durch Maschinenelemente von ACE gesichert.

Beladungseinheit für die Fertigung von Wafern für die Produktion von Solarzellen © ACE

Lisco aus Bargteheide in Schleswig-Holstein setzt Strukturdämpfer von ACE in vielen ihrer Konstruktionen als Sicherheitselemente ein. Zum Kern des Leistungsportfolios von Lisco zählen Standard- und Sonderachsen sowie ganze Linearachsensysteme. Sie können zusätzlich mit Antrieb, Steuerung und Messprotokollen versehen werden.

Um die Gefahren in der Produktion der Siliziumwafer, die als Ausgangsprodukte für Halbleiterbauelemente wie Solarzellen dienen, zu verstehen, muss zunächst ihr Hintergrund in der Photovoltaikbranche beleuchtet werden: Ihre Fertigung vollzieht sich meist im Reinraum. Das heißt, in den Produktionshallen sind keine Menschen anwesend. Ihnen obliegt jedoch nach wie vor der Steuerungsprozess. Dies gilt nicht nur in den Kontrollräumen vor Computern und sonstigen Bildschirmen, sondern auch in der Planung der Maschinen.

Eine gelungene Konstruktion ist dabei nur eine, die bis zum Ende durchdacht ist. Dazu gehört in der heutigen Zeit nicht nur der Schutz vor zufälligen Störungen, wie Stromausfällen, sondern auch der Schutz vor intendierten Schäden, wie durch Cyberangriffe. In Zeiten erhöhter Wirtschaftskriminalität ein nicht zu unterschätzender Faktor. All dies ist bei der Beladungseinheit von Lisco bedacht.

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Konstruktion von Lisco mit Drehtisch, Zahnriemen- und Spindelantrieben © ACE

Zahnriemen- und Spindelantriebe
Um die Wafer in die Öfen zu transportieren und dort zu positionieren, hat Lisco hochwertige Spindel- wie auch Zahnriemenantriebe entwickelt und in einem weiteren Schritt einen Drehtisch integriert. Der Zahnriemenantrieb ist für das Vor- und Zurückbewegen der an ein Backblech erinnernden Zufuhr zu den Öfen zuständig und entwickelt bei einem maximalen Drehmoment an der Antriebswelle von 180 Newtonmeter eine maximale Zahnriemenkraft von 2.100 Newtonmeter. Die Wiederholgenauigkeit beträgt 0,05 Millimeter, weshalb der Backvorgang automatisiert im Reinraum stattfindet. Denn eine solche Genauigkeit ist von Menschenhand nicht im Ansatz herzustellen.

Der Spindelantrieb arbeitet beim Hoch- und Herunterfahren der Zufuhr sogar noch genauer. Seine Fehlertoleranz beträgt gerade einmal 0,03 Millimeter. Mit drei unterschiedlichen Spindelsteigungen erhältlich, liegen die dynamischen Tragzahlen je nach Modell zwischen 19.540 und 30.360 Newton. Die statischen Tragzahlen liegen sogar noch deutlich darüber. Aufgrund der Aufgabe zur Positionierung kommt ihnen jedoch in diesem Einsatzfall keine entscheidende Bedeutung zu.

Als weiteres Konstruktionselement ist der Drehtisch in der Mitte der Einheit wie eine schwebende Plattform angebracht und dient der zusätzlichen Positionsoptimierung. Dafür lässt er sich ebenfalls vom Kontrollraum in beliebigen Drehungen steuern. Um den Drehtisch und die über ihm liegende Konstruktion aus mit Blech versteiften Aluminiumprofilen zu schützen, werden Strukturdämpfer von ACE des Typs Tubus TR-97 eingesetzt. Diese dienen als reine Sicherheitselemente für den Fall, dass Kugelgewindemuttern defekt sind und die Einheit darauf gegebenenfalls nach unten absacken kann. Sie stellen auch einen hervorragenden Schutz gegen die oben genannten Schäden bei der Steuerung der Software dar.

Von Lisco für die Sicherung der Konstruktion integrierte ACE-Tubus-Strukturdämpfer © ACE

Runde Sache
Die aus Co-Polyester-Elastomer gefertigten Strukturdämpfer sind im Vergleich mit Industriestoßdämpfern eine gute Alternative, wenn es, wie bei dieser Anwendung, nicht auf ein punktgenaues Abstoppen von bewegten Massen ankommt. Insgesamt umfasst allein diese Produktserie von ACE acht verschiedene Tubus-Bauarten mit insgesamt etwa 150 Standard-Einzellösungen für eine Vielzahl an Anwendungen. Dabei ist es möglich, mittels der kompakten Bauteile annähernd lineare, degressive oder, wie in diesem Fall, progressive Kennlinien zu erzeugen.

Die einzelnen Typen der hier zum Einsatz kommenden TR-Familie dämpfen radial, wobei diese Art der Beanspruchung eine lange, weiche Abbremsung mit einem progressiven Energieabbau am Hubende erzeugt. Da die Beladungseinheit von Lisco etwa 600 Kilogramm wiegt, entschieden sich die Konstrukteure dazu, Vertreter der Sorte TR-HD auszuwählen, die sich sowohl durch massive Bauform als auch hohe Kraft- und Energieaufnahmen bei geringem Dämpfungsweg auszeichnen.

Den Ausschlag gaben ihre geringe Bauhöhe mit Hüben von zwölf bis 44 Millimeter sowie die hohe Energieaufnahme von 405 bis 11.840 Newtonmeter. Auch wenn diese meist aufgrund dieser Charakteristika in der Agrartechnik, im Schiffsbau oder Off-Shore, an Förderanlagen, an Schaufeln oder Knickgelenken von Baumaschinen sowie an Lade- und Hebevorrichtungen zum Einsatz kommen, verrichten nun auch einige Tubus vom Typ TR97-31HD zuverlässig ihren Dienst in einer Fabrik für die Fertigung von Solarzellen.

Tubus aus der TR-HD-Familie werden mit zwei Schrauben geliefert und sind horizontal wie vertikal einfach und schnell zu befestigen. © ACE

In den meisten Fällen binnen 24 Stunden ab Lager bei ACE in Langenfeld verfügbar, haben die wartungsfreien, einbaufertigen Dämpfer neben ihren flexiblen Dämpfungseigenschaften auch eine lange Lebensdauer. Zusätzlich zur sehr hohen Standzeit von bis zu einer Million Lastwechseln heben sie sich von allen anderen Feststoff-Dämpfungselementen durch ihre platzsparende Bauform und das geringe Eigengewicht ab. Neben den Standardprodukten der einzelnen Tubus-Familien gibt es bei ACE noch eine Vielzahl an Spezialausführungen für kundenspezifische Einsatzfälle auf Anfrage. as

 

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