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Peu de vibrations, peu de bruit et peu d'usure

Systèmes de chaînes porte-câbles préconfectionnés à longue durée de vie dans des systèmes de positionnement dédiés à la fabrication de composants électroniques

Les smartphones connaissent un véritable boom. Leurs performances augmentent à chaque nouvelle génération d'appareils. La pièce maîtresse de ces appareils mobiles ultra performants sont des circuits imprimés qui sont produits à l'aide d'un système d'exposition au laser. Le processus de fabrication ultra précis est mis en œuvre par des systèmes de positionnement sophistiqués et sûrs. Des chaînes porte-câbles préconfectionnées garantissent la fiabilité à long terme requise, un déplacement régulier, un niveau de vibration aussi bas que possible et la faible usure essentielle pour la production en salles blanches.

« Fabriquer en masse des circuits imprimés pour smartphones n'était pas possible il y a quelques années avec les machines et la technologie peu flexibles qui étaient alors disponibles », explique Stephan Preuß, Gérant de la société Jenaer Antriebstechnik GmbH. Si l'exposition des circuits imprimés était alors assurée par des masques, la fabrication actuelle fait appel à des systèmes spéciaux très rapides et très précis qui sont également en mesure de produire des circuits imprimés multicouches de manière rentable. Le principe de l'exposition au laser permet une augmentation considérable de la quantité de circuits imprimés produits. Il s'accompagne d'une nette baisse des coûts de fabrication, des arguments importants pour la production en masse d'équipements électroniques.

Les systèmes d'exposition et de structuration laser se déplacent à l'aide d'une unité de positionnement complexe qui peut être intégrée avec une grande précision à la machine du constructeur grâce à des interfaces coordonnées avec ce dernier. « Notre client bénéficie ici de notre longue expérience dans les domaines les plus divers », souligne Stephan Preuß. Jenaer Antriebstechnik GmbH fournit ces sous-systèmes mécatroniques à un constructeur de machines-outils travaillant à l'international qui les intègre à des installations complètes ensuite exportées dans le monde entier.

Moins de travail grâce au préconfectionnement

A l'heure actuelle, 140 circuits imprimés environ peuvent être exposés en une heure. A partir d'un flan, au moins 30 smartphones sont équipés de circuits imprimés ayant des fonctions de commutation qui ne sont pas identiques. Les installations ultra complexes sont en service 24 heures sur 24, sept jours sur sept. « Tout arrêt de l'installation coûte très cher et doit donc être évité », explique Christian Koch, ingénieur responsable des études. « Les conditions de production à proprement parler ne posent pas problème mais la longue durée de vie exige toutefois des composants robustes et fiables, même dans les sous-systèmes. »

Afin de guider de manière fiable les câbles d'entraînement, les câbles de mesure, les tuyaux d'air comprimé et d'autres câbles pour agents dans l'unité de positionnement, les spécialistes de la technique d'entraînement de la société en Thuringe font appel à des systèmes de chaînes porte-câbles entièrement confectionnés de la société igus®, qui comportent serre-câbles, connecteurs, goulottes de guidage et tôles de fixation en plus des câbles et tuyaux. Ces systèmes appelés « readychain » sont produits à Cologne depuis près de 20 ans et leur bon fonctionnement est testé avant qu'ils ne soient prêts à être expédiés en dix jours ouvrables. Les avantages pour le client sont évidents puisqu'il consacre beaucoup moins de temps à l'étude et surtout au montage.

Si deux chaînes porte-câbles silencieuses de la série E6 s'acquittent parfaitement de leur tâche sur l'axe Y d'une longueur d'environ 2 mètres, l'axe Z fait appel à une chaîne porte-câbles ultra souple de la série T3 d'une longueur de près de 400 mm. Les deux systèmes conviennent à une production en salle blanche. « Les circuits imprimés doivent être exposés en salle blanche », explique Stephan Preuß. « De ce fait, l'abrasion doit être aussi faible que possible ».

Compétence en intégration de systèmes

La société Jenaer Antriebstechnik GmbH a été fondée en 1990 par d'anciens ingénieurs de chez Carl Zeiss Jena. Elle emploie actuellement quelque 90 personnes qui mettent au point, produisent et distribuent des servomoteurs et des sous-systèmes mécatroniques. « Nos produits et systèmes sont d'une grande diversité et on les trouve par conséquent dans une vaste gamme d'applications », explique Stephan Preuß. « Penser en termes de systèmes est devenu une tradition chez nous. Nous ne mettons pas uniquement au point des composants d'entraînement, nous fournissons à nos clients des sous-systèmes mécatroniques complets qu'ils intègrent ensuite à leurs machines. » “

Les principaux domaines d'utilisation en sont les machines utilisées pour la fabrication de composants électroniques, pour la technologie laser, l'automatisation du montage et les installations de manipulation. Autant d'applications qui exigent à la fois un grand dynamisme et une précision élevée. « L'automatisation de processus effectués en continu, comme dans le secteur de l'impression, est aussi un domaine où nos entraînements présentent des atouts considérables », ajoute le Gérant.

Dans le secteur médical, les entraînements fabriqués à Jéna assurent le positionnement des lits d'examen dans les tomographes par résonance magnétique sans avoir la moindre incidence sur l'imagerie. « Et sur les grands télescopes, notre technique d'entraînement et de commande permet même de percer les secrets de l'univers. » "

Système de positionnement pour l'exposition de circuits imprimés

La table d'exposition est un composant important du système de positionnement. Elle a une taille de 27" x 27". Les circuits imprimés sont mis en place sur la table avant d'être exposés. Après exposition, la table s'abaisse, est transportée vers l'arrière et déchargée. Entre temps, une seconde table a été chargée. Les circuits qu'elle porte sont exposés. Pour le processus, il est absolument indispensable que le mouvement soit assuré de manière parfaitement régulière, sans à-coups, pour que l'impression se fasse correctement. Cela signifie pour la chaîne porte-câbles qu'elle se déplace avec une régularité parfaite et que ce mouvement soit silencieux. A cette régularité doivent s'ajouter des vibrations et une abrasion aussi faibles que possible pour que le processus de fabrication soit assuré sans dysfonctionnement et sans défauts. « Et comme l'installation exécute un nombre considérable de cycles, la fiabilité est elle aussi de mise », ajoute Christian Koch.

Le système de chaînes porte-câbles E6 sans liaison classique à téton/trou est actuellement le système de la gamme igus® qui a le plus faible niveau sonore et qui vibre le moins, et convient donc à la perfection pour le concept d'entraînement vibrant peu des moteurs linéaires de cette application. L'effet dit polygonal, qui peut se produire pendant le déroulement de la chaîne, est réduit à un minimum. « Comme nous ne devons pas avoir plus de 2 µm entre la consigne et la position instantanée, le déroulement doit être parfaitement régulier », souligne de nouveau Christian Koch.

La vaste gamme de produits, divisions internes comprises, permet de choisir une taille de chaîne porte-câbles parfaite. Sur cette application, tous les câbles sont guidés de manière sûre sur l'axe Y avec une hauteur intérieure de 40 mm et un rayon de courbure de 63 mm.

Chaîne porte-câbles dans l'axe Z. Elle vibre très peu et a un très faible niveau sonore. Chaîne porte-câbles dans l'axe Z. Elle vibre très peu et a un très faible niveau sonore.
Les systèmes de chaînes porte-câbles sont fournis préconfectionnés. L'espace de montage est très restreint. Et les rayons de courbure sont très étroits. Les systèmes de chaînes porte-câbles sont fournis préconfectionnés. L'espace de montage est très restreint. Et les rayons de courbure sont très étroits.
Système de chaînes porte-câbles E6 sans liaison téton/trou classique. Système de chaînes porte-câbles E6 sans liaison téton/trou classique. Cette chaîne est actuellement celle de la gamme igus® qui présente le niveau sonore et les vibrations les plus faibles.
Tous les câbles chainflex® sont disponibles en gamme standard. Ils peuvent aussi être adaptés pour répondre aux besoins des clients. Tous les câbles chainflex® sont disponibles en gamme standard. Ils peuvent aussi être adaptés pour répondre aux besoins des clients.
Tous les systèmes de chaînes porte-câbles préconfectionnés sont emballés séparément et expédiés dans les délais impartis. Tous les systèmes de chaînes porte-câbles préconfectionnés sont emballés séparément et expédiés dans les délais impartis.
Les systèmes de chaînes porte-câbles entièrement confectionnés réduisent considérablement les temps de production et de montage. Les systèmes de chaînes porte-câbles entièrement confectionnés réduisent considérablement les temps de production et de montage. Une compatibilité salles blanches étant requise, tous les systèmes préconfectionnés sont fournis avec un protocole de nettoyage.
De gauche à droite : Christian Koch (Jenaer Antriebstechnik), Yve Kirsch (igus®), Stephan Preuß (Jenaer Antriebstechnik). De gauche à droite : Christian Koch (Jenaer Antriebstechnik), Yve Kirsch (igus®), Stephan Preuß (Jenaer Antriebstechnik).

Un système T3 est utilisé sur l'axe Z. Il allie lui aussi fonctionnement régulier et faible niveau sonore. Vient s'y ajouter un montage simple de la chaîne porte-câbles. Les bandes latérales s'enfichant les unes dans les autres remplacent la liaison conventionnelle à téton/trou et évitent les mouvements relatifs entre les articulations. On a ainsi une absence quasiment totale d'usure qui permet l'utilisation en salles blanches. La géométrie de la bande en T fait qu'il n'y a pratiquement pas d'effet polygonal au déroulement. Le système T3 offre une grande harmonie et une grande régularité, avec donc peu de vibrations et peu d'usure. Cette solution très légère convient aux applications avec des masses de remplissage plutôt faibles et des courses courtes, même en liaison avec des accélérations et des vitesses élevées qui ne le sont toutefois pas sur les deux axes de ce système de positionnement.

Le préconfectionnement, un avantage considérable

« Comme nous disposions d'une grande expérience, nous avons d'abord misé sur notre propre concept pour les câbles », se souvient Christian Koch. Mais les exigences des clients étaient telles que nous avons décidé de procéder à un test comparatif entre la solution d'origine et des câbles chainflex® dans le laboratoire de tests de Cologne. Le test d'endurance s'est montré clairement favorable aux produits igus®, notamment en terme de compatibilité salles blanches. Nous avons donc décidé de nous fournir en chaînes porte-câbles et en câbles préconfectionnés auprès d'un fabricant unique. Cela a aussi réduit les temps de passage en production.

Les spécifications en terme de combinaisons de sections de conducteurs, de résistance à la flexion et de compatibilité salles blanches sont autant d'arguments en faveur de câbles chainflex® de la gamme standard. Ces câbles pouvant de surcroît être adaptés aux besoins du client le cas échéant.Viennent s'y ajouter dans cette application leur nombre relativement élevé, les rayons de courbure étroits, le peu de place disponible et la faible abrasion. Sans compter que les câbles ne doivent pas interférer les uns avec les autres, toute interférence risquant à terme de porter préjudice au bon fonctionnement de l'installation dans son ensemble.

« Cette application est très exigeante envers toutes les parties impliquées », souligne Stephan Preuß. « Nous devons réagir rapidement aux nombreux souhaits de clients. La configuration du système de chaînes porte-câbles change constamment. La collaboration fonctionne très bien. Notre technico-commercial régional est toujours à nos côtés pour nous aider. » Les systèmes de chaînes porte-câbles préconfectionnés sont emballés séparément et sont prêts à être livrés à la date souhaitée. Un protocole est joint à chaque emballage pour confirmer la compatibilité salles blanches du produit.

Utilisation d'outils en ligne

Sur d'autres projets, les ingénieurs utilisent les outils en ligne igus® pour l'ingénierie électrique. Ceux-ci offrent une grande fiabilité pour la conception et une sélection simple et rapide basée sur le type de mouvement et de montage souhaité, avec les câbles si besoin est. « Nous essayons toutefois de ne pas avoir une trop grande variété de chaînes porte-câbles », précise Stephan Preuß à titre de conclusion. « Nous faisons généralement confiance au système E6 qui nous a convaincus en termes techniques et par la fluidité de son mouvement. Le déroulement de la chaîne se fait pratiquement sans bruit, et cela, nos clients l'apprécient beaucoup. » “

Accéder aux produits utilisés

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