Bestücken mit hoher Effizienz

Renzo Visini und Simon Köpfer, Sick AG, Waldkirch

Wenn es darum geht, an Handarbeitsplätzen von Maschinen, von Handlings- und Montagesystemen oder – wie bei Komax an Be- und Entladeöffnungen von vollautomatischen Bestückungsrobotern – einen vollständigen und dabei integrationsfreundlichen, flexiblen und wirtschaft- lichen Arbeitsschutz zu realisieren, ist das Sicherheits-Lichtgitter miniTwin4 eine geeignete Lösung. Es bietet Sicherheit auf Typ 4/PL e/SIL3- Niveau, kann dank intuitiver Handhabung einfach integriert werden, ermöglicht ein ergonomisches Arbeiten an der Maschine und hilft Rüstzeiten zu verkürzen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sicherheits-Lichtgittern ermöglicht das besondere Konzept des sicheren Einheits-Sticks neue und wirtschaftliche Absicherungsmöglichkeiten. Im Vergleich zu Schutzhauben ist es unter Kostengesichtspunkten – aber auch wegen des Zugewinns an Flexibilität und Leistungsfähigkeit der Maschine – mehr als konkurrenzfähig, wie der Einsatz an den Kabelbaum-Bestückungsrobotern von Komax zeigt.

Die Komax Holding AG in Dierikon, Schweiz, ist auf den Geschäftsfeldern Kabelverarbeitung und Montageautomatisierungssysteme für Medizintechnik und Solarzellen tätig. „Den Ursprung und auch heute noch den Umsatzschwerpunkt hat das Unternehmen im Bereich Kabelverarbeitung“, sagt Philipp Vontavon, Produktmanager bei Komax. „Bei den Crimp-to-Crimp-Maschinen sind wir weltweit führend. Darüber hinaus umfasst unsere Angebotspalette auch Maschinen zum Schneiden und Abisolieren von Kabeln bis zu Systemen für die vollautomatische Herstellung ganzer Kabelbäume.“ Eine solche Maschine, von der Kunden aus der Automobilindustrie, die Hersteller weißer und brauner Ware oder Abnehmer aus dem Telekommunikationsmarkt hohe Flexibilität und kurze Umrüstzeiten erwarten, ist der Gehäuse-Bestückungsroboter Zeta 656. Dabei handelt es sich um eine Lösung für die vollautomatische Herstellung von Kabelsätzen mit miniaturisierten Komponenten und Leitungen mit einem Querschnitt von 0,13 mm². Mit dieser Maschine können selbst Gehäuse mit einem Rastmaß von nur 1,25 mm, wie sie im Automobilbau Verwendung finden, zuverlässig, prozesssicher und schnell bestückt werden. Technische Merkmale der Maschine sind die Spindelantriebstechnik, die die erforderliche Präzision bietet, das Paletten-Schnellwechselsystem, durch das unterschiedliche Kabelsätze nahezu ohne Rüstzeiten auf der Maschine gefertigt werden können, und der Einsatz des Sicherheits-Lichtgitters, das ein ergonomisches und flexibles Entnehmen fertiger Kabelbäume und Beladen von Steckern in die Paletten ermöglicht. Immer mehr Kunden legen Wert auf ein offenes Maschinenende, damit der Hauptarbeitsbereich des Maschinenbedieners für diesen jederzeit frei zugänglich ist und er besser an der Maschine arbeiten kann. Aus diesem Grund hat sich das Unternehmen von der Schutzhauben-Technik verabschiedet und für den Einsatz eines Sicherheits-Lichtgitters entschieden – zumal es nicht nur für den Bediener sondern auch für Konstrukteure, Kostenrechner und Kunden Vorteile bietet.

Das Sicherheits-Lichtgitter miniTwin4 gehört zu den kleinsten derzeit verfügbaren berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung ihrer Art. Es bietet Auflösungen von 14, 24 und 34 mm und wurde für Aufgabenstellungen konzipiert, in denen die Gefahrenanalyse einer Maschine das maximale Schutzniveau vorschreibt, d.h. den Performance Level pl e nach EN ISO 13849-1, alternativ SIL3 nach EN 62061. Von außen nicht erkennbar, aber völlig neuartig konstruiert ist die sensorische Ausführung des Geräts. Getrennte Sender und Empfänger sucht man vergebens – bei diesem Lichtgitter befinden sich die Sende- und Empfangselemente im gleichen Einheits-Stick – symmetrisch verteilt auf jeweils eine Gehäusehälfte und getrennt durch den mittig angeordneten Synchronisationsstrahl. Das sichere Lichtgitter entsteht intuitiv durch eine um 180° verdrehte Montage von zwei mini-Twin-Sticks zueinander, sodass sich die Sender- und die Empfängermodule gegenüber befinden. Bei Reichweiten zwischen 0 und 4 m liegen die realisierbaren Schutzfeldhöhen zwischen 120 und 1200 mm, abstufbar in Inkrementen von 60 mm.

Äußerlich auffällig ist die deutlich verkleinerte Bauform – bei der Konstruktion konnte der Gerätequerschnitt mehr als halbiert werden. „Dadurch lässt sich das Lichtgitter optimal integrieren“, sagt Roberto Gasperi, „Oberhalb des Schutzfeldes wurde es mit zwei passenden Haltern fixiert; den gegenüberliegenden Stick haben wir bündig in das Maschinengehäuse montiert.“ Hinzu kommt, dass sich die Montage intuitiv aus dem Produktdesign ergibt: Das Gehäuse hat eine asphärische und eine gerade Seite – die letztere kommt an die Maschine. Ebenfalls positiv von Komax bewertet wird das Anschlusskonzept des Geräts. „Der Geräteanschluss ist symmetrisch aufgebaut, d.h. wir können den Stecker auf der Gehäuserückseite so anschrauben, dass immer ein optimaler Kabelabgang möglich ist“, sagt Roberto Gasperi und ergänzt: „Gut ist auch, dass der Anschluss an die Steuerung über einen gängigen 5poligen M12-Stecker erfolgen kann und dennoch die volle Funktionalität von Schützkontrolle (EDM) und Rücksetzfunktion (Reset) geboten wird.“ Die Inbetriebnahme wird durch eine integrierte LED-Ausrichtanzeige erleichtert. Hierzu ist jeder Stick in der Mitte mit blauen LEDs bestückt, die beim Einrichten des Lichtgitters melden, wie gut sich die jeweiligen Sender und Empfänger erkennen können. Diese Merkmale ermög- lichen es den Komax-Technikern, das Lichtgitter innerhalb weniger Minuten in Betrieb zu nehmen.

Ablängen, abisolieren, crimpen – diese Prozesse laufen in der Zeta 656 vollautomatisch ab. Das gilt auch für das Einbringen der Kabel in das Gehäuse, nachdem letztere in die Paletten geladen in die Maschine eingefahren wurden. Das Beladen der Paletten wie auch das Wechseln bei der Umrüstung auf einen neuen Kabelbaumtyp geschieht per Hand. Aufgrund der Häufigkeit des Eingreifens in diesen Gefahrenbereich und der Schwere möglicher Verletzungen erfordert dieser Arbeitsplatz eine Absicherung auf hohem Schutzniveau. Bislang wurden hier automatisch nach oben öffnende Schutzhauben eingesetzt, jetzt wurde auf das miniTwin4 umgerüstet, zum einen, weil es die Bedienung und das Umrüsten ergonomischer und effizienter gestaltet, zum anderen auch, weil es den Maschinen ein leichteres, freies Design verleiht, was die Kunden durchaus positiv bewerten.

Während des Betriebs des Bestückungsroboters kommunizieren die miniTwin-Sticks auf verschiedenste Weise mit dem Maschinenbediener. So visualisieren beidseitig in 60 mm – Abständen angebrachte Grün-Rot-LEDs die Betriebsbereitschaft und den Betriebszustand. Die LEDs leuchten bei intaktem Schutzfeld grün auf, sodass der Bediener an der Maschine erkennt, dass die Schutzfunktion aktiv ist, bevor er mit den Händen in das Palettensystem eingreifen kann. Liegt eine Störung vor, leuchten sie rot und visualisieren den Bediener eindeutig, dass das Schutzfeld unterbrochen ist. Diese Anzeigen sind selbst dann gut sichtbar, wenn das Gerät aus Schutz- oder Designgründen bündig bzw. versteckt in die Maschine integriert ist.

Sicherheit, Maschinendesign, Ergonomie und Flexibilität – neben all diesen Vorteilen für Komax als Maschinenbauer und seine Endkunden überzeugt das Lichtgitter auch auf der Kostenseite. „Wenn wir alles addieren, was an Kosten für die Polycarbonathaube, deren Horizontal-pneumatik, die Mechanik, die Elektronik, die Sicherheitsschalter und vor allem die wesentlich längere Montagezeiten für dies alles zusammenkommt, erweist sich das miniTwin als günstiger“, rechnet Roberto Gasperi vor. Philipp Vontavon ergänzt: „Für unsere Kunden ist ja auch der Aspekt der Wartung und Instandhaltung im Betrieb relevant. Das sichere Lichtgitter arbeitet verschleissfrei und testet sich selbst. Die vielfältigen Ausricht-, Status- und Diagnoseanzeigen per LED-Zeile gewährleisten eine intuitive Handhabung – mit dem Vorteil einer optimalen Verfügbarkeit. Und sollte ein Stick ausfallen, wird automatisch angezeigt, um welchen Stick es sich dabei handelt, sodass er schnell ersetzt werden kann.“ Mit dem miniTwin4 hat sich Komax für eine Lösung entschieden, die ein Höchstmaß an Sicherheit und Bedienergonomie bietet, bei der Aspekte der Integrationsfreundlichkeit und eines ansprechenden Designs aktiv unterstützt werden.