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Mechatronische Greifer sichern Handling in Transfersystem

Samthandschuhebeim Wafer-Handling

Wendestation bzw. Flipper im Wafertransfersystem IL C3800. Bild: Gimatic
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In seinen Wafer-Sortiersystemen für die Halbleiterindustrie setzt Innolas auf mechatronische Greifer von Gimatic: Sie sind sanft, wartungsfrei und reinraumtauglich.

Bei der Entwicklung der Wafersortier- bzw. Wafertransfermaschine IL C3800 hat Innolas erstmals keine pneumatische Lösung eingesetzt – und das soll künftig auch so bleiben. „Wir wollten weg von der Pneumatik, weil sie zu groß baute, zu aufwendig in der Umsetzung war und die Wafer nicht sanft genug handhaben konnte“, so Entwicklungsleiter Sven Wollstadt. Insbesondere aber der durch die Pneumatik verursachte Abrieb war für Wollstadt nicht mehr annehmbar.

Denn um den höchsten Reinheitsanforderungen zu genügen, werden alle Anlagen im hauseigenen Reinraum ISO6 produziert und in Betrieb genommen. „Unsere Kunden bekommen die Maschinen schon reinraumtauglich in ihre Produktionsräume geliefert“, sagt Thomas Rölz vom Vertrieb. Rund 20 bis 30 Sondermaschinen verlassen pro Jahr das Haus.
Das Wafertransfersystem vom Typ IL C3800 hat die Aufgabe, eine reinraumtaugliche Kunststoffbox automatisiert zu öffnen, die Wafer zu entnehmen, umzudrehen, auszurichten und der nachfolgenden Bearbeitungseinheit zu übergeben. Etwa 200 Wafer pro Stunde fügt die für die Reinraumklasse 1 zugelassene Maschine dem Prozess vollautomatisiert zu. Ein Dreiachsroboter holt dabei die Wafer aus der Ladestation und legt sie sehr schnell und präzise auf die Flipper-Wendestation. Zwei Greifer MPPM 1606 nehmen den Wafer entgegen. Die Schwenkeinheit MRE 25180 wendet diesen absolut synchron mithilfe eines Präzisionszahnriemen-Antriebs. Schließlich legen die Greifer den Wafer auf den Aligner, wo er für den Weitertransport ausgerichtet wird.
Kompakte Bauweise überzeugt
Hier liest eine bildgebende Kamera den Barcode des Wafers. Die Transfermaschine übergibt die Barcode-Information sowie die exakte Lage des Wafers via Ethernet der folgenden Bearbeitungsstation. „Mit diesem Flipper und der autarken parallelen Arbeitsweise sind wir Vorreiter“, berichtet Wollstadt stolz.
Dass sich beim Laserspezialisten die MRE Schwenkeinheit und die MPPM Greifer im Vergleich mit anderen mechatronischen Lösungen durchgesetzt haben, liegt vor allem an ihrer kompakten Bauweise. „Ich habe keinen anderen Hersteller gefunden, der das so komprimiert baut“, sagt Wollstadt.
„Kleine Bauweise, einfache Ansteuerung und Greifkraftsicherung auch im unbestromten Zustand sind einfach unsere USPs“, erläutert Harry Kern, technischer Berater in Hechingen. Wollstadt ergänzt: „Das ist überhaupt ein ganz wichtiger Punkt, dass der Greifer in dem Zustand bleibt, den er zuletzt hatte, auch wenn die Maschine ausfällt.“ Das sei gerade bei den undefinierten Zuständen der Schwenkeinheit wichtig.
Herausforderung empfindliche Wafer
„Die größte Herausforderung in dieser Anwendung war für uns die Empfindlichkeit der Wafer“, erinnert sich Kern. Der Wafer darf nur an den ersten Millimetern vom Außendurchmesser mit einer Kraft von nur fünf Newton gegriffen werden. Ansonsten würde der Greifprozess sein Gefüge zerstören. „Bei unserem Elektrogreifer baut sich die Kraft bedarfsgerecht auf. Das Getriebe bringt die Greifbacken bis zum Auftreffen auf den Wafer. Die Backen können sich nicht weiterbewegen, die Spindel arbeitet aber weiter und erzeugt dadurch die Greifkraft. Die Regelkarte im Greifer registriert das und schaltet bei der voreingestellten Kraft ab“, beschreibt Kern den Greifprozess. Beim pneumatischen System dagegen trifft der Greifer mit der kompletten Greifkraft auf einmal auf das Werkstück.
Innolas hat für diese Anwendung zudem noch unterstützend Karbonbacken konstruiert, die eine Federfunktion übernehmen und damit die Greifkraft reduzieren. „Die Neuentwicklung war zwar extrem aufwendig, aber dafür ist die Schwenkeinheit jetzt wesentlich einfacher zu produzieren“, resümiert Wollstadt. Allein die Produktionszeiten haben sich um ein Drittel verringert. Die einfache Ansteuerung von Greifer und Schwenkeinheit gestatte es, direkt mit den Signalen in die Steuerung zu gehen. So verwundert es nicht, dass bei Neuentwicklungen nur noch mechatronische Greifer zum Einsatz kommen sollen. ↓
Gimatic Vertrieb GmbH
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