Moving Coil Mechatronic "SMART ASSEMBLY"

In diesem Tech Note erläutern wir, wie ein Mechatronischer Aktuator - in diesem Fall Moving-Coil-Technologie - zur Verbesserung der Montage von Kameraobjektiven in Smartphones und anderen anspruchsvollen Geräten verwendet wurde.

1. Arbeitsablauf: Bei der Montage von Kameraobjektiven werden verschiedene präzise Teile durch Pressen zusammengefügt. Die Baugruppen bestehen aus etwa 10 separaten Teilen. Die Teile sind zerbrechlich, erfordern unterschiedliche Presskräfte für unterschiedliche Teile. Es gibt enge Toleranzen im Bereich von 10 Mikron. (Bild: Montage)
2. Zu lösende Probleme:
3. Ursprünglich wurden kleine pneumatische Schlitten zusammen mit endlagen- Sensoren verwendet. Die pneumatischen Vorrichtungen kannten nur 2 Positionen und waren in der Kraft nicht kontrollierbar. Die Pressenposition wurde mit Hilfe von Gewindeanschlägen eingestellt, damit konnte zumindest eine präzise Einstellung vorgenommen werden.
4. Sensoren überprüften, ob ein bestimmtes Teil geladen war - d. H. Vorhanden -, aber nicht, ob es in die richtige Position gedrückt wurde. Das Ergebnis war eine Ausschussquote von 30%.
5. Erforderliche Komponenten zur Lösung der Probleme:

1. Präzise programmierbare Bewegungen – mit Schrittweiten von 1µm ( ein Zehntel des erlaubten Toleranzbereiches )
2. Auch kleine Kräfte sollen präzise zu regeln sein.
3. Die Fähigkeit, sanft auf den Bauteilen zu landen- und diese dann mit Vakuum aufzunehmen
4. Den Pressvorgang und die korrekte Positionierung der Bauteile überwachen und mit einer Toleranz von +/- 1µm zu verpressen.
5. Die kontinuirliche positionsrückmeldung, um ein Rückspringen der Teile zu erkennen.
6. Die Rückmeldung der Pressung als Echtzeit- Bewertung

6. Die Möglichkeiten der Moving Coil (Tauchspulen) Technik:

1. Moving Coil sind Servo- Linear Antriebe und damit voll programmierbar. Sie sind direkt angetrieben, es gibt kein Spiel durch Getriebe und Umlenkungen.
2. Die eingebauten Positionsgeber mit Auflösungen von bis 0,1µm können Positionen in Echtzeit (Verzögerung 0,2ms) zurückmelden.
3. Da der Strom direkt proportional zur Kraft und über den gesamten Hub linear ist, kann der in der Steuerung programmierbare Kraftmodus verwendet werden, um diese während einer Bewegung zu verändern.
4. Durch Verwendung der Positionsrückmeldung in Kombination mit der Kraft und Geschwindigkeitsregelung wird ein Soft-Land auf dem Bauteil möglich.

7. Verbesserungen nach dem Austausch der Pneumatik durch Moving-Coil-Aktuatoren:

1. Passungen werden mit der Teilespezifischen Kraft verpresst. Ausschuss durch beschädigte Teile werden beseitigt.
2. Durch genaue Positionierung und Rückmeldung jedes Bauteils während des Prozesses wird die erlaubte Toleranz auf 1/3 unterschritten. Zusätzlich sinkt die Ausfallrate aufgrund falscher Zentrierung.
3. Volle Prozesskontrolle: Rechtzeitige Rückmeldung von Montagefehlern aufgrund fehlerhafter Bauteile.

8. Im Ergebnis lag die Fehlerquote bei 2% - zurückzuführen auf Bauteiltoleranzen. Diese werden im Prozess sicher erkannt.
9. Fazit: Moving-Coil-Aktoren verbreiten sich auf dem Markt. Die Vorteile in Bezug auf mögliche Qualitätssteigerungen und gleichzeitig mögliche Senkung von Montagekosten dur Wegfall nicht benötigter externer Sensoren kommen in praktisch allen Bereichen zum Tragen.