Roth & Rau 公司制造的镀层设备可以满足各种需求,可以提供从示范性制造到全自动的批量生产。同时,该公司采用的是Lenze公司的分散式伺服技术。其特点是生产效率高、安装费用低及同步精确。来自萨克森Hohenstein-Ernstthal的这家高技术设备制造商非常看重这些优点。
设备制造商Roth & Rau 公司在制造镀层设备时决定采用分散的安装设备,该公司一共列举了此设备的六项优势:转数调节范围宽,同步运行质量高,易于联网,集成式定位控制装置,结构样式紧凑以及安装简单。
分散的安装设备在连续不断地进行工作,同时硅片是平放在支架(传送机)上的。过程范围内传送线段的驱动由分散的伺服技术负责,目前通用的是Lenze公司的Servo Drives 930 Fluxxtorque型。此机电一体化单元由一个SDS系列的同步伺服电机加上集成内置的伺服变频器和定位控制装置组成。
Servo Drives 930 Fluxxtorque控制制动并为制动供电
镀层过程可以分成三个工艺步骤,它们对驱动技术直接产生影响。
首先,安装好硅片的支架迅速驶入进料间,接着被转数调节的真空泵抽成真空,同时被加热到400℃。“为了减少过程附加时间,我们以2000cm/min的速度行驶”,生产部主管Lutz Eismann说。
然后,以明显低得多的速度(80~180cm/min)通过过程间。最后,在成品硅片出料时又需要用最快的速度,对生产率的要求也很高。Servo Drives 930 Fluxxtorque的优点是转数调节范围大,>1:3000。
Roth & Rau公司以SiNA系列提供从示范性制造到全自动批量生产的镀层设备
就这一点而言,安装和工作过程可以采用通用的驱动系统完成。这对机器与设备制造当中的标准化将产生有利的影响,其中包括减少元器件的种类和加快调试投产。
同步精确 联网通用
亚硝酸硅在硅片上的精确层厚与材料在等离子中的滞留时间有直接的关系。鉴于Roth & Rau 公司对质量提出很高的要求,由此导出了驱动技术的精确同步。结构紧凑的SDS同步伺服电机以杰出的圆周运行性能胜任这项任务。该系列涵盖的功率范围是75~440W,同时达到的扭矩在0.27~1.4 Nm之间。电动机以自冷式工作,保护方式为IP54和IP55。在SiNA设备上,最高生产率的降低不仅是在装卸料上。镀层过程本身在生产率方面也做了详尽的优化。
Roth & Rau公司生产部主管Lutz Eismann说:“十多年来我们一直同Lenze公司紧密合作。”
出于此种原因,真空方面的运输驱动也用Profibus DP进行了联网,而且经过现场总线也同设备的SPS连接起来了。通过简单而有效的方式,通信可以贯穿长25m的设备。这样,每个驱动装置都获得有关前面和后面过程段的重要信息。
“通过这种途径,我们一方面防止了过程中的拥堵,拥堵必然造成废品,因为层厚不再合适了。另一方面,我们也能够把工件支架之间的距离尽量保持得小一些,以便提高件数”, Eismann强调说。Chemnitz地区的这家企业采用的是Servo Drives 930 Fluxxtorque型内置式定位控制装置。利用这种控制装置,可以处理并存储多达100个动作功能。同时,Servo Drives 930 Fluxxtorque的软件设计得对用户非常友好,使各个单元可以经过RS232接口的串行通信方便进行参数化并投入运营。
分散式伺服驱动装置:拥有集成的定位控制装置,经Profibus DP可相互联网
“对我们来说,小型开关柜是非常重要的一点。我们经常遇到客户提出的对生产面进行优化的要求”, Eismann指出。此外,采用分散伺服技术,Roth & Rau公司还使设备的制造速度加快了,因为安装费用降低了,功率的供应和总线接口也足够了。螺口连接和插接的系统电缆,对快速的机器制造做出了重要贡献。“在正常运行当中,快速连接或快速更换接口可以提高机器的可使用性。有故障的部件可以迅速进行更换,不需要很长的停机时间。出于此种原因,我们这里的所有部件都非常便于操作。”这位生产部主管继续报告说。
多年来紧密的伙伴关系
时间就是金钱,分解器的位置平衡也是这样。早在出厂最终检验范围内,位置平衡就已经在驱动装置上试用过了。
伺服变频器本身是直接安装在电动机的B轴承盖上的,由于其保护等级高,变频器作为可沉降安装的类型也可以直接安装在机器底座附近,而且是安装在结构紧凑的机器上有位置的地方。制动装置的控制和供给可直接通过Servo Drives 930 Fluxxtorque进行。Roth & Rau公司把这种连接的可能性用在出料范围的镀层过程末端的快速停机上,运料车在只有2cm的范围内从最大速度减速到零。“达到这一目的就意味着走的是直路,而不是把信号经过总线才送到控制装置上”, Eismann解释说。
节省占地而且容易内置:Servo Drives 930 Fluxxtorque承担扁平支架的精确运输
SiNA设备的驱动方案是Roth & Rau与Lenze公司之间紧密伙伴关系的结果。“十多年来,我们一直进行着极好的合作”, Eismann证明说。同时,过程与驱动技术知识得到了极好的汇总,使设备一方面能够提供优秀的镀层结果,另一方面在国际竞争中也可以在生产率和可用性方面体现优势。
通用驱动方案的其他实例有重约1.5t的真空泵的转数控制,真空泵连接在设备一侧,负责为硅片镀层提供必要负压。这里使用的是功率为15 kW的Lenze公司8200 vector系列变频器。同一系列中功率稍小些的0.37 kW变频器驱动减速马达,承担过程工作间下面工件支架返回运输。
这样肯定很快
分散式紧凑驱动装置的一项特殊的优点是节省开关柜中的空间,与此相联系的是制冷措施的费用较低,这样显然也就降低了成本。Lenze公司“即插即用”驱动单元可经过电动机法兰或减速法兰直接固定在设备上。设备制造商Roth & Rau公司采用Lenze公司带空心轴的蜗轮蜗杆传动装置和锥形齿轮传动装置。同时,用于供电的系统电缆经过M23插塞连接装置非常简单地进行连接。这同样适用于采用系统电缆和M12插塞连接器的总线通信。一旦所有系统电缆连接完毕,驱动装置也就准备完毕,并可开始生产过程。
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