Yaskawa Sigma-X High-End Servosysteme für präzise Halbleiterfertigung

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Yaskawa’s Sigma-X Servosysteme bieten in der Elektronikindustrie innovativen Drehmomentausgleich und Vibrationsunterdrückung für präzisere Prozesse. Ideal für die Halbleiterproduktion, steigern sie durch iCube Control die Leistung und Wettbewerbsfähigkeit.

Um branchenspezifischen Richtlinien wie SEMI S2 und SEMI S8 zu entsprechen, müssen Maschinen und Anlagen für die Halbleiterfertigung höchste Präzisionsstandards erfüllen. Dementsprechend hoch sind die Anforderungen an die eingesetzten Servomotoren. Das gilt speziell für Pick&Place-Anwendungen, etwa bei der Leiterplattenbestückung, beim Wafer-Handling oder bei anderen anspruchsvollen Automatisierungsaufgaben wie dem Nassätzen. Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit sind dabei entscheidend, denn Ausfallzeiten können hohe Kosten verursachen. Wartungsarbeiten sollten daher zügig und unkompliziert durchführbar sein. Auch eine lange Lebensdauer ist unerlässlich, um die Investitionskosten langfristig zu rechtfertigen.

Servosysteme meistern komplexe Applikationen

Beim Crimppressen oder Crimpen zum Beispiel – einem Fügeverfahren, bei dem zwei Komponenten durch plastische Verformung miteinander verbunden werden – sind die Servosysteme gleich mehrfach gefordert: Sie müssen jederzeit den exakten Druck halten und auf mehrere synchronisierte Achsen verteilen. Zudem ist es erforderlich, dass die Bewegung in jeder gewünschten Position gestoppt werden kann – und das bei gleichbleibender Prozessstabilität über den gesamten Produktionszyklus hinweg.
 Bei der Beschichtung (coating) werden, als zweites Beispiel, rotierende Tische mit hoher Geschwindigkeit gleichmäßig mit Flüssigkeit besprüht. Um ein präzises Ergebnis zu erzielen, ist dabei eine gezielte Anpassung und Reduktion der Geschwindigkeitswelligkeit notwendig. Darüber hinaus können maßgeschneiderte Lösungen auch für weitere spezifische Anwendungen und Anforderungen realisiert werden.

Kompakte Motoren für optimale Maschinenleistung

Das neue High-End-Servosystem Sigma-X von Yaskawa unterstützt diese spezifischen Anforderungen durch smarte Features wie einen optimierten Drehmomentausgleich, automatische Lastanpassung, Vibrationsunterdrückung und synchronisierte Achsensteuerung. Ziel der Weiterentwicklung war es, dass Maschinenbauer wie Anwender die Konkurrenzfähigkeit ihrer Maschinen weiter ausbauen und den technischen Vorsprung gegenüber ihrem Wettbewerb halten können: Durch die sehr kompakten Servomotoren werden Maschinen noch kompakter konstruierbar. Gleichzeitig können die vielseitigen Tuningfunktionen sehr leicht erlernt und angewendet werden.
 Mechanisch bedingte Vibrationen und Resonanzen in der Maschine erkennt das System hierbei automatisch und wirkt ihnen entgegen. Durch die in den neuen Servomotoren integrierten Beschleunigungssensoren können nun unerwünschte Maschinenzustände frühzeitig detektiert werden. Der Servoverstärker stellt dem Anwender außerdem eine Vielzahl an hilfreichen Informationen bereit, beispielsweise elektrische Verbrauchsdaten, aktuelle Leistungs- und Temperaturreserven, Wartungszyklenindikatoren, Vibrationen u.v.m. So lässt sich die Leistungsfähigkeit der Maschine permanent analysieren und optimieren sowie gleichzeitig eine maximale Verfügbarkeit sicherstellen.

Die Sigma-X-Komponenten sind für eine optimale Performance technisch aufeinander abgestimmt und in die neue iCube Control-Plattform integriert.

Smarte Features für maximale Präzision und Effizienz

Die neuen Smart Features sind darauf ausgelegt, den Betrieb und die Steuerung zuverlässig zu optimieren, gleichzeitig die Produktivität zu erhöhen und die Anlagenverfügbarkeit zu verbessern. Eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit ist somit gewährleistet. So hat Yaskawa gegenüber der bisherigen Servo-Baureihe Sigma-7 diese intelligenten Funktionen nochmals verbessert: Beispielweise kann Sigma-X das Drehmoment jetzt noch genauer steuern – und damit signifikant präziser als seine Vorgänger. Beim Polieren in der Wafer-Herstellung und -bearbeitung ist eine Vibrationsunterdrückung besonders wichtig. Sigma-X ist auch in weiteren spezifischen Anwendungen wie Wafer-Handling, Drahtbonden (wire bonding), Wafer-Nassätzen (wafer wet etching), Pfadverfolgung (path tracking), Schleifpolieren (grinding polishing), Wafer-Vereinzelung (wafer dicing) oder zerspanende Bearbeitung (cutting machining) im Einsatz.

Die Yaskawa-Servopacks können noch mehr Vibrationsfrequenzen unterdrücken als bisher. Diese Funktion ist schon seit Sigma-V verfügbar und mit der Sigma-7-Serie können schon zwei Vibrationsfrequenzen gleichzeitig unterdrückt werden. Somit ist keine Erhöhung der Steifigkeit der Mechanik erforderlich und Materialkosten werden reduziert.
 Eine weitere Funktion kann anhand mehrerer als Eingangssignal parametrierter Ist-Werte die Drehzahlwelligkeit kompensieren. Für Yaskawa-Motoren ist diese Funktion standardmäßig aktiviert. Für alle anderen Motortypen kann diese Funktion mit der SigmaWin+ Software aktiviert und angepasst werden.

Intelligente Wartung und Lastkompensation für präzise Positionierung

Betriebszustands und der Maschinenposition stark schwankt, wie etwa bei Robotern und Transfereinrichtungen, dauert die Positionierung normalerweise länger. Mit der Funktion der Lastschwankungskompensations-Regelung dauert die Positionierung gleich lang, solange die Lastschwankungen innerhalb von ±500 Prozent des eingestellten Referenzwerts liegen.
 Der Yaskawa-Servopack kann Fehler in Bewegungsmustern erkennen und dies ermöglicht eine präventive Wartung. Mehrere Spuren eines bestimmten Bewegungsmusters werden aufgezeichnet. Diese werden analysiert, im Servopack gespeichert und kontinuierlich mit der aktuellen Bewegung verglichen. Ab einem bestimmten Schwellenwert löst der Servopack einen Alarm aus.

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Evolution der Servosysteme für diverse Industrien

Die High-End-Servosysteme der Sigma-Reihe von Yaskawa bewähren sich seit Jahrzehnten in vielen Anwendungsbereichen – nicht nur in Anlagen zur Halbleiterfertigung, sondern zum Beispiel auch in Verpackungsmaschinen, in der Holzverarbeitung oder in Digitaldruckmaschinen. Mit Sigma-X, der neuesten Evolution der Sigma-Reihe, setzt Yaskawa erneut Maßstäbe bezüglich Performance und Benutzerfreundlichkeit. Auch eine Ablösung bestehender Sigma-7-Systeme ist möglich.
 Das neue System ist aktuell in 200 V von 50 W bis 15 kW verfügbar. Modelle mit 400 V werden zeitnah folgen. Servoverstärker zum gleichzeitigen Anschluss von bis zu drei Servomotoren sind nun ebenso erhältlich wie Modelle mit spezieller Firmware zum Einsatz in Gantry-Systemen. Als Schnittstellen werden Analog/Pulse sowie EtherCAT und Mechatrolink-4/III angeboten. Alle Servoverstärker haben als funktionale Sicherheit STO (Safe-Torque-Off) on-board.

Martin Hoop, Business Develop Manager Motion, und Mehmed Handaganic, Account Manager Sales, arbeiten bei der Yaskawa Europe GmbH – Drives Motion Controls Division in Hattersheim.