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August Steinmeyer: Kugelgewindetriebe in Stickstoffumgebungen

Maschinenelemente
August Steinmeyer: Kugelgewindetriebe in Vakuum- oder Stickstoffumgebungen

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Positioniersystem für die feine XY-Theta-Ausrichtung von Belichtungsmasken mit bis zu 0.03 µrad. Bild: August Steinmeyer

Steinmeyer Mechatronik hat in Kooperation mit August Steinmeyer ein Positioniersystem für die Anwendung in trockener Stickstoffatmosphäre oder Vakuum entwickelt. Das Maskensystem eignet sich für den Einsatz in der Standard- sowie hochauflösenden UV-Lithografie und ermöglicht laut Anbieter eine sehr feine XY-Theta-Ausrichtung von Belichtungsmasken mit bis zu 0.03 µrad. Die drei Linearachsen des Positioniersystems sind parallel-kinematisch aufgebaut: zwei vertikale Achsen in X-Richtung und eine quer in Y-Richtung. Die beiden vertikalen Achsen erzeugen bei gleichzeitiger Bewegung einen Vertikalhub und bei gegensinniger Bewegung eine Drehung. Somit ist eine präzise lineare und rotatorische Positionierung der Masken bis in den Sub-Mikrometerbereich möglich.

Lebensdauer in trockener Stickstoffatmosphäre nachgewiesen

In diesem Positioniersystem kommen geschliffene Miniatur-Kugelgewindetriebe mit einem Spindeldurchmesser von 12 mm von August Steinmeyer zum Einsatz. Diese sind mit einer Flansch-Einzelmutter mit 4-Punkt-Kontakt, Einzelgangumlenkung und optional Keramikkugeln ausgestattet.

Die geometrische Qualität und Oberflächengüte der spielfrei vorgespannten Komponenten sorgen laut Anbieter für einen idealen Gleichlauf in der Anwendung und ermöglichen kleinste Stellinkremente. Die Baugruppen durchlaufen vor der Auslieferung eine anwendungsnahe Serienprüfung. Die Lebensdauer wurde in trockener Stickstoffatmosphäre und Vakuum nachgewiesen.

Spezielle Materialien und Schmierstoffe

Der Einsatz in trockener Stickstoffatmosphäre oder Vakuum erfordert die Auswahl spezieller Materialien und Schmierstoffe. Im Kugelgewindetrieb kommt härtbarer Edelstahl zum Einsatz. Zur Minimierung der Streustrahlung werden außerdem alle Strukturteile des Maskensystems mit einer für UV-Absorption optimierten Eloxal-Beschichtung versehen. Die Anwendung unter ultraviolettem Licht verbietet zudem Kohlenwasserstoffe für die Komponenten und Baugruppen des Drei-Achs-Maskensystems. Daher kommt ein auf Fluorverbindungen basierendes, chemisch und physikalisch stabiles Schmiermittel zum Einsatz, das unter ultravioletter Strahlung keine Degradation zeigt und eine äußerst geringe Ausgasrate aufweist. Es wurde vom Anwender speziell für diesen Einsatz entwickelt und auf die Verwendung in vorgespannten Kugelgewindetrieben angepasst.

Maske mit wenigen Handgriffen austauschbar

Zur Wartung können die Belichtungsmasken seitlich aus der optischen Achse heraus in Service-Positionen gefahren werden. Ein magnetisch vorgespannter Schnellwechselmechanismus sorgt bei Bedarf für einen schnellen und einfachen Austausch der Maske mit nur wenigen Handgriffen. Genauso unkompliziert gestaltet sich die Wartung der Motoren und Endlagensensoren, die als Wechselbaugruppe ausgeführt sind.

Für das aufwandsarme Einbinden in die Steuerung der Maschine unter Serienbedingungen muss bei der Montage des Kugelgewindetriebs das vorgegebene Band des Leerlaufdrehmomentes mittels der Vorspannung genau eingestellt werden. Das ist Voraussetzung für ein stabiles Tuning der Steuerung und senkt die Stillstandzeiten im Wartungsfall, da im Falle des Austausches die PID-Parameter nicht neu gefunden werden müssen. Durch die damit erreichte Stabilität der Laufeigenschaften über die Lebensdauer erhöht sich so auch die Betriebssicherheit, da die Motorsteuerung immer im optimal abgestimmten Bereich läuft, was wiederum die Voraussetzung für das Erreichen sehr kleiner Stellinkremente unterhalb von Mikrometern ist.

Positioniersystem ist in mehreren Verfahrwegen erhältlich

Das Positioniersystem ist in mehreren Verfahrwegen passend zu verschiedenen Maskengrößen erhältlich und kann zudem kundenspezifisch an die Anwendungen angepasst werden. Wahlweise sind Reinraum- oder Vakuum-Ausführung lieferbar. Applikationsbeispiele finden sich in Halbleiterbelichtern, aber auch bei der Inspektion von Masken.

Kontakt:
August Steinmeyer GmbH & Co. KG
Riedstraße 7
72458 Albstadt
Tel.: +49 7431 1288-0
Mail: info@steinmeyer.com
Website: www.steinmeyer.com



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