Industrie aktuell

Stoßdämpfer zum Abfedern bewegter Bauteile

ace10918Motek Halle 5, Stand 5223

Anwenderbericht

Für die Herstellung von Siliziumwafern, die als Ausgangsprodukte für Halbleiterbauelemente wie Solarzellen dienen, sind spezielle Öfen nötig. Darin durchlaufen die Wafer bei der Herstellung unterschiedliche Prozesse. Ein optimaler Vorgang setzt dabei eine ideale Positionierung voraus. Die Beladung der Öfen nimmt bei Temperaturen weit über 1000 °C eine vollautomatisierte, per Software gesteuerte Einheit vor. Linearmodule und Drehtisch der Beladungseinheit werden durch Strukturdämpfer von ACE gesichert.

Die im Jahr 2006 gegründete Lisco GmbH aus Bargteheide in Schleswig-Holstein setzt Strukturdämpfer der ACE Stoßdämpfer GmbH in vielen ihrer innovativen Konstruktionen als Sicherheitselemente ein. Zum Kern des Leistungsportfolios zählen Standard- und Sonderachsen sowie ganze Linearachsensysteme. Sie können zusätzlich mit Antrieb, Steuerung und Messprotokollen versehen werden. Serviceorientierung, Flexibilität und Innovationsfreude sind in der Firmenphilosophie fest verankert. Alles Themen, die auch in diesem Einsatzfall wichtige Rollen spielen. Gleiches gilt für Erfahrung im Umgang mit Produkten von ACE. Diese steuerten in Gestalt der „Tubus“ Strukturdämpfer eine so gut wie unsichtbare, aber höchst effiziente Lösung für die Vermeidung von Restrisiken an der Beladungseinheit bei.

ace20918Um die Gefahren in der Produktion der Siliziumwafer zu verstehen, muss zunächst ihr Hintergrund in der Photovoltaikbranche beleuchtet werden: Ihre Fertigung vollzieht sich meist im Reinraum. Ihnen obliegt der Steuerungsprozess. In der heutigen Zeit ist hier nicht nur ein Schutz vor zufälligen Störungen wie Stromausfall zu gewährleisten, sondern auch ein Schutz vor intendierten Schäden wie durch einen Cyberangriff verursacht, vorzubeugen. In Zeiten erhöhter Wirtschaftskriminalität ein nicht zu unterschätzender Faktor. All dies ist bei der Beladungseinheit bedacht.

Wafertransport über Zahnriemen- und Spindelantriebe

ace30918Um die Wafer in die Öfen zu transportieren und dort zu positionieren, hat Lisco hochwertige Spindel- und Zahnriemenantriebe entwickelt sowie 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 Nm eine maximale Zahnriemenkraft von 2100 Nm. Die Wiederholgenauigkeit beträgt 0,05 mm und ist ein schlagendes Argument, warum der Backvorgang automatisiert im Reinraum stattfindet.

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 nur 0,03 mm. Mit drei unterschiedlichen Spindelsteigungen erhältlich, liegen die dynamischen Tragzahlen je nach Modell zwischen 19.540 N und 30.360 N. Die statischen Tragzahlen liegen sogar noch deutlich darüber. Aufgrund der Aufgabe zur Positionierung kommt ihnen jedoch in diesem Einsatzfall keine entscheidende Bedeutung zu.

ace40918Als 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 zudem einen hervorragenden Schutz gegen Schäden bei der Steuerung der Software dar.

Radiale Strukturdämpfer als gute Alternative

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 acht verschiedene Tubus-Bauarten mit insgesamt ca. 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.

ace50918Da die Beladungseinheit ca. 600 kg wiegt, entschieden sich die Konstrukteure dazu, Vertreter der Sorte TR-HD auszuwählen, die eine massive Bauform und hohe Kraft- und Energieaufnahmen bei geringem Dämpfungsweg bieten. Den Ausschlag gaben ihre geringe Bauhöhe mit Hüben von 12 bis 44 mm sowie die hohe Energieaufnahme von 405 bis 11.840 Nm. Auch wenn diese meist aufgrund dieser Charakteristika in Agrartechnik, Schiffsbau oder Off-Shore, an Förderanlagen, 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.

In den meisten Fällen binnen 24 Stunden ab Lager bei ACE in Langenfeld verfügbar, sind die wartungsfreien, einbaufertigen Dämpfer neben ihren flexiblen Dämpfungseigenschaften anderen Lösungen auch hinsichtlich der Lebensdauer überlegen. 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 Standardprodukten der einzelnen Tubus-Familien gibt es noch eine Vielzahl an Spezialausführungen für kundenspezifische Einsatzfälle auf Anfrage. Egal, ob als Anschlagdämpfer in Robotersystemen, Hub-Begrenzer in Gabelstaplern, im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau oder in Fitnessgeräten eingesetzt, die Anwender profitieren zumeist auch noch von Schallreduktionen gegenüber vergleichbaren Lösungen.

Strukturdämpfer optimieren Sondermaschine

ace60918Die Notstopper von ACE verrichteten allerdings nicht von Anfang an in der Beladungseinheit ihren Dienst. Zunächst hatte der Kunde von Lisco auf selbst zugeschnittene Reifenprofile für diese Aufgabe zurückgegriffen, weil es während der Testfahrten zu einer Kollision von Baugruppen beim Herauf- und Herunterfahren der Einheit gekommen war. Diese verursachte nicht nur eine Schrecksekunde beim Bedienpersonal und den Programmierern der Steuerung, sondern führte auch dazu, dass man nach professionelleren Dämpfern fragte.

Das Konstruktionsteam reagierte aufgrund vorheriger guter Erfahrungen mit Dämpfungselementen von ACE sofort. Kurzerhand wurden die Tubus-Dämpfer als zusätzliches Element beigesteuert. Weitere Tests und die Praxis bewiesen anschließend ihre Funktionstüchtigkeit. Schäden an der Gesamtkonstruktion und Stillstandzeiten sind seitdem weitestgehend ausgeschlossen. Marcel Schlünz, Betriebsleiter bei Lisco erläutert abschließend: „Für uns hat Sicherheit absoluten Vorrang. Deshalb ist es für uns auch ein normaler Vorgang, bestehende Konstruktionen im Laufe eines Testvorgangs zu optimieren.“


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