Startseite » Allgemein »

Dynamische Antriebstechnik für modulare Gurtmaschine

SMD-Bauteile ruck zuck geprüft und verpackt
Dynamische Antriebstechnik für modulare Gurtmaschine

Damit die abschließenden Prüf- und Verpackungsprozesse mit der Produktion Schritt halten können, ist Hochgeschwindigkeit gefragt. Die Herstellung von SMD-Bauteilen ist ein typisches Beispiel, bei dem in kürzester Zeit große Mengen produziert, geprüft und für eine sinnvolle Weiterverarbeitung verpackt werden müssen. Gerade für kleinere SMD-Bauteile hat sich hier die Verpackung in Blistergurte bewährt, die auf eine Rolle aufgewickelt werden. Die im Beitrag beschriebene Universalgurtmaschine kann aber weit mehr, als nur Bauteile verpacken.

Jörg Krause, Omron & Dipl.-Ing. (FH) Nora Crocoll, Redaktionsbüro Stutensee

Ein Unternehmensschwerpunkt der Berlin-Oberspree Sondermaschinenbau GmbH & Co. KG liegt auf der Entwicklung und Herstellung von automatisierten Ausrüstungen für die Fertigung und Qualitätskontrolle von elektronischen Bauelementen. So entwickelte das Unternehmen im Kundenauftrag eine Universalgurtmaschine, die heute Teil des Standard-Produktsortiments ist. Neben den engen Zeitvorgaben für die Abwicklung des Projekts waren die geforderten kurzen Zykluszeiten für die Bauteilprüfung und -verpackung die wesentliche Herausforderung.
Mehr als eine Gurtmaschine
Entstanden ist eine Maschine, mit der sich eine breite Palette von Bauteilen (von 2 x 2 mm² bis zu ca. 30 x 30 mm²) in Gurten zwischen 8 und 52 mm Breite verpacken lassen. Der Clou ist dabei der modulare Aufbau der Maschine. Im Grundrahmen sind Druckluft-, Vakuum- und Elektroanschlüsse vorhanden sowie ein Anschluss für das Kommunikationsnetzwerk. In diesen Rahmen werden dann je nach Bedarf entsprechende Prozess-Module eingeschoben. Angeboten werden z.B. verschiedene Eingabemodule, ein Bildverarbeitungsmodul, Module zum elektrischen Vermessen der Bauelemente, Gurtmodule oder unterschiedliche Ausgabemodule für IO- oder NIO-Bauteile. Weitere Module sind in Planung bzw. können nach Kundenwunsch entwickelt werden. So kann der Anwender seine Maschine nach Bedarf einfach und schnell konfigurieren, wenn notwendig gegebenenfalls umrüsten bzw. einzelne neue Module nachkaufen, ohne dass die Gesamtanlage umgebaut werden muss.
Für das Gurten selbst passiert ein Bauteil in der Maschine im Wesentlichen vier Stationen. Es startet in der Eingabestation. Von dort geht es zuerst zur Bildverarbeitungsstation, wo seine genaue Lage ermittelt und bei Bedarf bei der Ablage in die Gurttaschen korrigiert wird. Danach folgt ein (elektrischer) Prüfschritt. Dieses Modul vermisst das Bauteil entsprechend individueller Kundenvorgaben elektronisch. Bevor in der letzten Station das Bauteil im Blistergurt verpackt wird, wird die Bauteilbeschriftung ausgelesen und anhand dieser Ergebnisse die Zugehörigkeit des Bauteils zur Produktionscharge geprüft. Nicht zugehörige Teile werden an dieser Stelle ausgeschleust. Außerdem wird hier vor dem Verschweißen auch sicher gestellt, dass das Bauteil nicht übersteht. Für diesen kompletten Zyklus benötigt die Anlage 500 ms je Bauteil. Um derartige Taktzeiten zu erreichen, wird der eingesetzten Automatisierungstechnik einiges abverlangt. Für die Antriebstechnik arbeiten die Berliner deshalb mit den Automatisierungsexperten der Omron Electronics GmbH zusammen.
Das Herz der Maschine
Für die Bewegung sorgen in der Gurtmaschine vier Linearachsen der Serie SGLGW. Der Läufer der eingesetzten GW-Linearservomotoren enthält keinerlei Eisen, er besteht ausschließlich aus den vergossenen Windungen. Der Stator ist aus zwei vernickelten Stahlplatten mit exakt platzierten Selten-Erden-Magneten auf beiden Seiten aufgebaut. Durch die symmetrische Anordnung heben sich Querkräfte auf, das bringt eine verlängerte Lebensdauer des Linearantriebs, führt zu ruhigerem Lauf und erlaubt den Einsatz kleinerer Linearführungen. Dank Linearantriebstechnik sind die für die Anwendung benötigten kurzen Beschleunigungszeiten und damit die hohe Dynamik realisierbar. Die eingesetzten Servoantriebsregler der Produktfamilie Sigma-5 erkennen die angeschlossenen Linearmotoren automatisch. Trotzdem ist die Integration von Linearmotoren nicht ganz einfach. Karsten Edling, Konstruktionsleiter bei BOS erläutert, warum: „Im Gegensatz zu herkömmlichen Antriebsarten gibt es hier keine definierten Schnittstellen, sondern die Magnetbahn muss direkt in das Maschinenbett eingearbeitet werden. Hier haben uns die Experten von Omron schon sehr früh im Entwicklungsprozess mit ihrem Know-how unterstützt.“ Herzstück des Maschinenantriebs ist der Motion Controller Trajexia. Eingesetzt wird das neue Mitglied der Familie TJ2-MC64. Dank der Prozessorarchitektur wurde hier die Befehls-Ausführungszeit deutlich verkürzt. Der Motion Controller kann die Bahnsteuerung für bis zu 64 Achsen gleichzeitig übernehmen bei einer Zykluszeit von weniger als 2 ms. Ob der Anwender in seiner Maschine Schrittmotoren, Frequenzumrichter, rotatorische Servoantriebe oder wie im Fall der Gurtmaschine Linearantriebe verwendet, spielt dabei keine Rolle. Auch ein Mix der genannten Antriebsarten ist denkbar. Die Integration des Motion Controllers in eine übergeordnete Steuerung ist mit der standardmäßig integrierten Ethernetschnittstelle möglich. Auch für andere am Markt gängige Kommunikationssysteme sind Schnittstellen vorhanden.
Mehr als Antriebstechnik
„Die hohe Dynamik der eingesetzten Antriebe sowie die schnelle Kommunikation des Motion Controllers mit dem Anlagenleitrechner waren für uns wichtige Argumente für den Einsatz der gewählten Komponenten“, begründet Edling seine Wahl. „Dazu kommt, dass wir schon seit Jahren mit Omron zusammenarbeiten und gute Erfahrungen gemacht haben, was den Support angeht. Die Mitarbeiter aus dem Berliner Büro haben uns auch dieses Mal wieder extrem gut unterstützt, zum Beispiel bei der Inbetriebnahme oder bei offenen Fragen und Problemen.“
Vorteilhaft war zudem, dass man neben Antrieb und Antriebssteuerung weitere Automatisierungskomponenten vom gleichen Hersteller beziehen konnte. So wurde nicht nur das einwandfreie Zusammenspiel gewährleistet, sondern bei eventuellen Problemen gibt es auch einen eindeutigen Ansprechpartner. Eingesetzt werden beispielsweise die digitalen Lichtleitersensoren des Typs E3X DA zum Erfassen der SMD-Bauteile, Halbleiterrelais des Typs G3PA sowie Schütze und Motorschutzrelais der Baureihe J7KN. Ebenfalls aus der Produktpalette von Omron stammen die Sicherheitsmodule G9SB, die als Controller für Sicherheitslichtschranken dienen. Beim Verschweißen der Schutzfolie über den Gurttaschen sorgen die Temperaturregler E5GN dafür, dass die Temperatur sehr genau stimmt.
Da Linearmotoren direkt eine translatorische Bewegung erzeugen, anstatt eine rotative Bewegung mittels mechanischer Übertragungselemente in eine solche umzusetzen, bieten diese hervorragenden dynamischen Eigenschaften. Weitere Vorteile empfehlen Linearmotoren heute für den Einsatz im modernen Maschinen- und Anlagenbau: Durch den Verzicht auf Getriebe, Riemen oder Spindel reduziert sich die Zahl verschleißbehafteter Teile, die Lebensdauer steigt. Zudem können Linearantriebe heute sehr große mechanische Vorschubkräfte erreichen und sind – abhängig von den eingesetzten Gebersystemen – hochgenau. Wie die beschriebene Anwendung zeigt, ist auch die Integration der Magnetbahn direkt ins Maschinenbett kein Problem. Wenn man den Anbieter von Automatisierungskomponenten schon sehr früh in den Entwicklungsprozess mit einbezieht, lassen sich so gemeinsam oft nicht nur in der Antriebstechnik optimale Lösungen finden.

Experten für Sondermaschinenbau
Die BOS Berlin Oberspree Sondermaschinenbau GmbH & Co. Engineering und Service KG entwickelt Automatisierungslösungen und Sondermaschinen für die Automotive-, Elektrotechnik- und Halbleiterindustrie sowie für die Medizintechnik. Ein Unternehmensschwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Herstellung automatisierter Ausrüstungen für die Fertigung und Qualitätskontrolle von elektronischen Bauelementen, wie z.B. Prüfautomaten und Gurtautomaten. Die Unternehmensführung und ein großer Teil der 35 Mitarbeiter verfügen über langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet des Sondermaschinen- und Automatenbaus. Weitere Spezialgebiete sind die Entwicklung und Herstellung des Bioradars und der Bau von speziellen Reaktorsystemen für die Depolymerisation von organischen Altmaterialien – insbesondere für das Altreifenrecycling.

Über Omron
Mit Hauptsitz in Kyoto, Japan, ist die Omron Corporation weltweit führend auf dem Gebiet der Automation. Gegründet im Jahr 1933 und heute von Präsident Yoshihito Yamada geleitet, beschäftigt Omron mehr als 35.000 Mitarbeiter in 36 Ländern, um seinen Kunden auf einer Vielzahl von Anwendungsfeldern – von der Industrieautomation über die Fertigung von Elektronikkomponenten bis zum Gesundheitswesen – die gewünschten Produkte und Dienstleistungen zur Verfügung zu stellen. Das Unternehmen ist in fünf Regionalgesellschaften und Zentralen mit Sitz in Kyoto (Japan), Singapur (Asien und Pazifischer Raum), Shanghai (China), Amsterdam (Europa) und Chicago (USA) aufgeteilt. Das europäische Tochterunternehmen verfügt über eigene Entwicklungs- und Produktionsstätten und betreut die lokalen Kunden in allen europäischen Ländern.
Unsere Webinar-Empfehlung
INLINE – Der Podcast für Elektronikfertigung

Doris Jetter, Redaktion EPP und Sophie Siegmund Redaktion EPP Europe sprechen einmal monatlich mit namhaften Persönlichkeiten der Elektronikfertigung über aktuelle und spannende Themen, die die Branche umtreiben.

Hören Sie hier die aktuelle Episode:

Aktuelle Ausgabe
Titelbild EPP Elektronik Produktion und Prüftechnik 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de