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Flexibilität und Zukunftssicherheit mit Off-the-shelf-Lösung

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Die Spezialität der isel Germany AG sind Roboter für die Handhabung von Wafern und Solarzellen, die individuell auf das Anforderungsprofil der Aufgabenstellung zugeschnitten sind. Mit der Erweiterung einer isel-spezifischen Steuerung durch eine Off-the-shelf-Lösung – auf Basis von B&R-Technik – profitiert das Unternehmen von kurzen Innovationszyklen, hoher Flexibilität und einem größeren Funktionsumfang sowie von der internationalen Präsenz eines starken Automatisierungspartners. Der Roboterhersteller ist so auf dem volatilen Markt für Halbleiterequipment bestens aufgestellt.

In vielen Waferbearbeitungszellen und Sortern aus europäischer Produktion arbeiten Roboter der isel Germany AG. „Maschinenbauer aus Europa behaupten sich in diesem hart umkämpften und von starken Nachfrageschwankungen geprägten Equipment-Markt mit Spezialmaschinen“, erklärt Andreas Trabert, Leiter des Geschäftsbereichs Robotik bei isel. „Ihre Anwendungen stellen spezifische Anforderungen an das Handhabungssystem, die Standardroboter von der Stange nicht erfüllen.“ Das Unternehmen hat sich daher auf Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Wafer-Handlern, Prealignern, Linearführungen und Endeffektoren fokussiert, die es zu maßgeschneiderten Systemen zusammenstellt.

„Unsere Kunden schätzen nicht nur, dass wir sie mit leistungsfähigen, auf ihre Aufgabenstellung zugeschnittenen Robotern versorgen können, die sich sogar für Reinräume der Klasse 1 nach DIN EN ISO 14644-1 eignen“, begründet der Bereichsleiter den anhaltenden Markterfolg von isel. „Sie legen auch besonderen Wert auf unseren guten Service, der weder durch Zeitverschiebung, Sprachbarrieren oder große Distanzen getrübt wird, sowie auf die Zukunftssicherheit, die wir als Teil einer finanzkräftigen Unternehmensgruppe bieten.“

Starker Partner vor Ort

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Dual-Arm-Wafer-Handler für Schwerlastanwendung bis 5 Kilogramm, der wie alle neuen isel-Roboter von einer X20-CPU in Verbindung mit ACOPOSmicro-Antrieben angesteuert wird.

Dieser Philosophie fühlten sich auch die Verantwortlichen bei isel verpflichtet, als es darum ging, eine Erweiterung für die bis dato eingesetzten Roboter-Controller zu finden. „B&R ist aus unserer Evaluierung, die wir mit fünf Anbietern durchgeführt haben, klar als Sieger hervorgegangen“, fasst Trabert das Ergebnis der Suche zusammen. „Maßgeblich für diese Entscheidung waren die Innovationskraft, die internationale Präsenz und die führende Marktposition von B&R sowie die räumliche Nähe – Faktoren, die es uns erlauben, agil und flexibel auf die steigenden Kundenanforderungen zu reagieren.“

In letzter Zeit zeichnete sich ab, dass der bislang eingesetzte und speziell für isel entwickelte Controller bei der zunehmenden Komplexität der Aufgabenstellungen bald an seine Grenzen stoßen würde. „Der Trend zu Integration zusätzlicher Achsen, engerer Vernetzung von Roboter- und Maschinensteuerung sowie zur Erhöhung des Durchsatzes ist klar erkennbar“, konkretisiert der isel-Manager. „Die B&R-Technik bietet hier die Offenheit und Skalierbarkeit die wir brauchen, um mit diesen Anforderungen langfristig Schritt zu halten.“

So konnte isel mit der bisherigen Lösung maximal bis zu fünf Achsen ansteuern und das auch nur im Punkt-zu-Punkt-Betrieb. Mit der neuen Steuerung in Verbindung mit Antrieben aus der ACOPOSmicro-Familie mit EnDat-Schnittstelle und dem schnellen Echtzeit-Ethernet POWERLINK hat das Unternehmen dagegen bereits problemlos Anlagen mit sieben interpolierten und synchronisierten Achsen realisiert und damit die Möglichkeiten bei weitem nicht ausgereizt. Für die Kunden bedeutet dies einen klaren Vorteil, berichtet Trabert: „In einer Anwendung konnte mit der Erweiterung zur neuen Steuerung der Durchsatz einer Maschine durch die Minimierung von Totzeiten fast verdoppelt werden, wobei wir noch nicht einmal alle Optimierungspotenziale ausgeschöpft haben.“

Uneingeschränkte Kontrolle über die Software

Die Modularität der B&R-Lösung erlaubt es isel zudem, wesentlich flexibler auf Kundenwünsche einzugehen: Die als Robotersteuerung und Visualisierungsplattform eingesetzte 1,6-GHz-SPS mit Intel-Atom-Prozessor aus dem modularen X20-System von B&R, auf der zusätzlich ein Web-Server und CNC-Funktionen ausgeführt werden, kann mit unterschiedlichsten I/O-Modulen erweitert werden und ist nicht auf eine feste Zahl beschränkt. Entscheidend zur neu gewonnenen Flexibilität der Steuerung trägt auch die universelle Programmierbarkeit bei.

„Anders als zuvor, können wir die für uns von B&R entwickelte Steuerungssoftware jederzeit selbst mit Hilfe der Entwicklungsumgebung Automation Studio erweitern und an die kundenspezifische Aufgabenstellungen schnell und unbürokratisch anpassen“, betont Trabert. „Wir haben bei der Entwicklung der Software darauf geachtet, dass sie abwärtskompatibel ist, so dass Anwender die bestehende Maschinensteuerung oder Befehlsmakros weiterverwenden können, auch wenn sie auf die neue Robotersteuerung aufrüsten.“

Eine schnelle Ethernet-Schnittstelle erlaubt zudem eine enge Kopplung der Steuerungen. „Noch enger fällt die Kopplung durch den Wegfall von Schnittstellen aus, wenn auch die Maschinensteuerung auf Basis der B&R-Technik aufgebaut ist, wie es bei vielen unserer Anwender der Fall ist“, fügt der Bereichsleiter ergänzend hinzu.

Ebenso wichtig wie dynamische Bewegungsabläufe ohne Verzögerungen und ein hoher Maschinendurchsatz ist für die Halbleiterindustrie eine hohe Maschinenverfügbarkeit. „Die Mechanik der Roboter ist weitgehend verschleißfrei und führt daher in der Praxis nicht zu Ausfällen“, erläutert Trabert. „Wir haben daher bei der Konzeption der neuen Steuerung unser besonderes Augenmerk auf die Zuverlässigkeit und Wartungsmöglichkeiten der Elektronik gelegt.“

Die Verantwortlichen haben sich deshalb dazu entschlossen, die Steuerung grundsätzlich als externe Lösung zu realisieren. „Damit muss der Roboter nicht mehr zum Wechsel der Elektronik ausgebaut und nach Abschluss der Wartungsarbeiten neu eingelernt werden. Das bedeutet für den Anlagen-betreiber je nach Anwendung eine Zeitersparnis von mehreren Stunden.“

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Isel-Roboter in Aktion: Wafer-Handler mit 300mm-Wafer mit Wafer-Mapping-Option. Die Modularität der X20-basierten Steuerung erlaubt es isel, schnell und flexibel auf Anwendungsanforderungen zu reagieren.
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Anwendungsbeispiel: Wafer-Handler mit Linearachse und Prealigner für 300mm-Wafer.

Einfachere Ersatzteilversorgung

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In vielen Waferbearbeitungszellen und Sortern aus europäischer Produktion arbeiten Roboter der isel Germany AG wie der gezeigte Single-Arm-Wafer-Handler mit 4. Achse (YAW-Achse).

Unterstützung bei der Sicherung einer hohen Maschinenverfügbarkeit erhält auch der Endanwender durch B&R, wie Trabert unterstreicht: „Das Unternehmen ist weltweit mit Tochtergesellschaften vertreten – ein weiterer zentraler Grund, warum wir uns für B&R als Automatisierungspartner entschieden haben. Für Anwender besteht damit die Möglichkeit, Ersatzteile direkt von B&R vor Ort oder von anderen Vertriebskanälen zu beziehen, so dass wir Konsignationslager verkleinern oder auflösen können. Zudem können wir uns zusammen mit unseren Kunden sicher sein, dass B&R auf Grund seiner Produktpolitik, Unternehmensgröße und Innovationskraft auch langfristig als potenter Partner zur Verfügung steht.“

Die isel Germany AG und andere Unternehmen aus der isel-Gruppe haben diese Faktoren und die positiven Erfahrungen mit der neuen Steuerung dazu bewogen, B&R-Technik auch für anspruchsvolle Steuerungsaufgaben in anderen Anwendungen einzusetzen und somit die Zahl der Steuerungslieferanten zu reduzieren. „Überzeugt hat die Kollegen auch die Tatsache, dass B&R nur sehr geringe Projektierungskosten veranschlagt sowie die herausragende Projektunterstützung. Da sticht B&R viele Mitbewerber eindeutig aus“, urteilt Trabert zufrieden.

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Mit dem schnellen Echtzeit-Ethernet POWERLINK hat isel bereits problemlos Anlagen mit sieben interpolierten und synchronisierten Achsen realisiert. In einer konkreten Anwendung konnte der Durchsatz einer Maschine fast verdoppelt werden, indem die Totzeiten minimiert wurden.

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