Fräsprogramme einfach erstellen

Nicole Egle, Asys, Dornstadt

Die Nutzentrenner-Familie von Asys fasst inzwischen drei unterschiedliche Maschinen. Wurden die beiden Vollautomaten ADS01-V und -F bereits am Markt eingeführt, so präsentiert das Unternehmen jetzt eine halbautomatische Fräsmaschine für die Anwender, für die sich ein Vollautomat nicht rechnet. Interessant ist die Tatsache, dass sich wegen gleicher Bedien- und Programmierstrukturen der Maschinen der Programmieraufwand auf ein Minimum reduziert und der Umstieg auf einen anderen Maschinentyp aus dieser Produktfamilie einfach vonstatten geht. Nicht nur der Bediener wird sich darüber freuen, dass er bei einem anderen Maschinentyp die gleiche Bedienstruktur vorfindet, sondern auch die Rentabilität wird dadurch gesteigert, dass die einmal erstellten Fräsprogramme auf den Maschinen dieser Familie verwendet werden können. Damit entfallen die Probleme, dass man entweder das Bearbeitungsprogramm vom Maschinenlieferanten kaufen oder mit sehr großem Programmieraufwand und nur mit speziellen Kenntnissen selbst erstellen muss. Diese Problematik ist man angegangen und hat die gesamte Bedienstruktur der Automaten komplett neu gestaltet.

Analysiert man die Problematik, erkennt man sehr schnell, dass bei unterschiedlichen Maschinenkonzepten das Fräsprogramm auf jeder Maschine gleich ist. Lediglich die SPS- und die Greiferebene muss der entsprechenden Maschine zugeordnet werden. Aufgrund dieser Tatsache hat man die gesamte Steuerung der Nutzentrenner in drei Gruppen (Ebenen) aufgeteilt.

Die erste ist die Maschinenebene. Das dazugehörende Programm übernimmt alle Funktionen, die ständig gleich bleiben und dem entsprechenden Maschinentyp zugeordnet sind. Die zweite Ebene umfasst das Aufnehmen und Ablegen der Leiterplatten. Je nach Maschinentyp gibt es diese Ebene nicht (beispielsweise beim Halbautomaten) oder sie ist für jedes Programm vom Bediener individuell zu programmieren. Hier fängt die Bedien-Problematik normalerweise schon an. Der Anwender muss zuerst den Ablauf festlegen, sich in der Programmiersprache auskennen usw. Genau an diesem Punkt hat man angesetzt, die Programmstruktur zu entzerren. Davon ausgehend, dass der Bediener die Programmiersprache nicht beherrscht und trotzdem in kürzester Zeit ein Programm erstellt werden muss ohne für teueres Geld und mit langen Lieferzeiten beim Maschinenlieferant ein Programm zu kaufen, wurde die gesamte Greiferstruktur in eine Teach-Funktion eingebunden. Der Bediener hat lediglich noch einen Ablaufplan zu erstellen und den oder die Greifer manuell in die entsprechende Position zu fahren. Ist diese erreicht, wird dieser Punkt über einen Tastendruck ins Programm übernommen. Die dritte Ebene bildet das eigentliche Fräsprogramm, das nun auf allen Maschinen gleich ist, denn dieses ist nicht mehr auf die Maschine, sondern auf den Nutzen bezogen. Dieses Programm kann auf verschiedene Arten erstellt werden. Davon ausgehend, dass der Bediener die Programmiersprache beherrscht, kann er das Programm auf dieser Basis erstellen. Sofern dies nicht der Fall ist, bietet das Unternehmen eine kostengünstige Alternative in Form eines externen Programmierplatzes an. Dieser ist online mit der oder den Fräsmaschinen verbunden. An diesem Programmierplatz wird die Leiterplatte an zwei Bezugskanten angelegt. Als erstes fährt der Bediener mit einer an einem x/y-Schlitten befestigten CCD-Kamera die Bezugskante an und lernt diesen Punkt ein. Nun fährt er Punkt für Punkt seine Frässchritte ab und sagt dem Programm lediglich noch, wo der Frässchritt beginnt und wo er endet. Ist in dieser Weise das komplette Programm erstellt, muss er nur noch die Maschine definieren, auf der gefräst werden soll. Das Programm wird online auf die entsprechende Maschine überspielt und man kann mit der Arbeit beginnen. Wie bereits erwähnt ist dieses Programm maschinenunabhängig und kann sowohl auf dem Halb- als auch auf dem Vollautomaten verwendet werden. An einer Möglichkeit aus den existierenden CAD-Daten ein Fräsprogramm zu erstellen, wird momentan gearbeitet.

Asys setzt für die Fräsachsen generell präzise und dynamische Linearmotoren ein, die, kombiniert mit einem stabilen Grundaufbau, für einen schwingungsarmen Lauf und für kurze Taktzeiten sorgen. Die Produktfamilie besteht derzeit aus drei unterschiedlichen Maschinentypen:

Das ADS01M (Bild 1) besteht aus einem programmierbaren x/y/z-Achssystem und kann wahlweise mit einem Schaft- oder Scheibenfräser bestückt werden. Der Fräskopf fährt von oben über die auf dem Frästisch fixierte Leiterplatte. Das Beschicken und die Entnahme der Leiterplatten erfolgt manuell durch den Bediener. Als einfachste und kostengünstigste Variante ist die Maschine mit einem manuell verschiebbaren Frästisch ausgestattet, optional ist auch ein Drehtisch erhältlich. Der Drehtisch hat den Vorteil, dass während eine Leiterplatte gefräst wird, die zweite Seite ent- und wieder beladen werden kann, was die Takt- um die Handlingszeiten reduziert. Beide Auführungen bilden eine preiswerte Alternative für Fertiger, die eine Notwendigkeit zum Fräsen von Leiterplatten haben, bei denen aber die geringen Stückzahlen keine Inline-Maschine rechtfertigen. Wegen den geringen Werkzeugkosten für spezielle Leiterplattenaufnahmen lohnt sich die Anschaffung auch dort, wo geringe Stückzahlen bei hoher Produktvielfalt anfallen.

Das Ziel bei der Entwicklung der ADS01F war, größtmögliche Flexiblität bei kürzesten Taktzeiten zu erreichen. Da bei dieser Maschine außer den Greiferbacken keine zusätzlichen Werkzeugkosten anfallen, wird diese Maschine in der Regel dort eingesetzt, wo eine große Produktvielfalt bearbeitet wird. Bei diesem System ist der Fräskopf unter der Leiterplatte angeordnet, die Leiterplatte selbst liegt während des Fräsvorgangs fixiert auf dem Transportband. Die ausgetrennten Einzelnutzen werden während des Fräsprozesses über einen oder zwei Servogreifer im Wechsel gehalten und auf das Entladeband abgelegt. Sofern zwei Servogreifer eingebaut werden, erfolgt das Ablegen des Einzelnutzens während des Fräsens des nächsten Nutzens. In dieser Ausführung sind kürzeste Taktzeiten erreichbar. Durch den programmierbaren Spannweg der Servogreifer entfallen zudem aufwändige Sonderkonstruktionen für Greifadapter und die Maschine kann im Bedarfsfall ohne Umrüstung auf neue Baugruppen umgestellt werden.

Die ADS01V wurde für Anwender entwickelt, die bei hohem Volumen ein kleines Baugruppenspektrum verarbeiten. Die Frässpindel ist fest in der Maschine montiert und die Baugruppe wird über ihr verfahren. Optional ist für diese Maschine ein automatischer Greiferwechsler erhältlich. Ein sich an der Rückseite der Maschine befindender Speicher kann insgesamt sieben Greifer aufnehmen. Sämtliche kostenintensive Teile sind der Maschine zugeordnet, sodass der eigentliche Greiferpuffer auch als Aufbewahrungsschrank verwendet werden kann. Sobald ein neues Fräsprogramm geladen wird, überprüft ein Scanner den Barcode der Leiterplatte auf Übereinstimmung mit dem des Greifers. Sofern die Greifernummer nicht mit der anderen Nummern übereinstimmt, wird ein automatischer Greiferwechsel durchgeführt.