Neue Möglichkeiten mit miniTwin

Simon Köpfer, Produktmanager und Thomas Hall, Technical Industry Manager Elektronik- & Solarindustrie, Sick AG,Waldkirch

Um höchstmögliche Durchsatzleistungen zu erreichen, erfordert die Elektronik- und Solarzellenfertigung effiziente und durchgängig automatisierte Herstellungs-, Handlings- und Prüfprozesse. Dennoch geht es meist nicht ganz ohne menschliches Zutun, z.B. bei einem Waferbruch oder einer Störung beim Draht-Bonden. Da Schutztüren oder -klappen als mechanische Schutzeinrichtungen für Service-Zugangsöffnungen in solchen Fällen fast immer die Bedienergonomie und den Output beeinträchtigen, setzen zunehmend mehr Hersteller und Anwender auf den Einsatz berührungslos wirkender Schutzeinrichtungen, z.B. von Sicherheits-Lichtgittern. Mit miniTwin hat SICK jetzt ein Miniatur-System entwickelt, das punkto Prozessnähe, Platzbedarf, Integrationsfähigkeit, Bedienerfreundlichkeit, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit neue Möglichkeiten bei der Gestaltung von Maschinen, Anlagen und Fertigungslinien bietet. Es ist das derzeit kleinste System seiner Art und wurde für Aufgabenstellungen konzipiert, in denen die Gefahrenanalyse einer Maschine das höchstmögliche Schutzniveau vorschreibt, d.h. den Performance Level pl „e“ nach EN ISO 13849–1, alternativ SIL3 nach IEC 61508 bzw. der Sektornorm EN 62061.

Die Vorteile, die das Sicherheits-Lichtgitter miniTwin bietet, sind im Wesentlichen auf eine völlig neuartige Systemkonzeption zurückzuführen. Getrennte Sender und Empfänger sucht man vergebens – bei dem neuen Lichtgitter befinden sich – derzeit einzigartig – die Sende- und Empfangselemente im gleichen Einheits-Stick. Sie sind symmetrisch auf jeweils eine Gehäusehälfte verteilt – getrennt durch den mittig angeordneten Synchronisationsstrahl. Die mit dem miniTwin realisierbaren Schutzfeldhöhen liegen zwischen 120 mm und 1.200 mm – individuell abstufbar in Inkrementen von 60 mm. Die Reichweite beträgt 0 – 4m.

Das sichere Lichtgitter entsteht durch eine um 180° verdrehte Montage von zwei miniTwin-Sticks zueinander, so dass sich die Sender- und die Empfängermodule gegenüber befinden. Dabei wird die Installation durch das Design des miniTwin-Gehäuseprofils „intuitiv geführt“, denn während die eine Seite eben und damit montagefreundlich ausgeführt ist, ist die gegenüberliegende Seite leicht gerundet. Mit dem neuen Design einher ging auch eine deutliche Verkleinerung der Bauform. Der im Vergleich zu anderen Lichtgittern mehr als halbierte Gerätequerschnitt ermöglicht es, z.B. an einem Handling-Modul für Substrate, die miniTwin-Sticks platzsparend zwischen dem Maschinengehäuse und dem tragenden Maschinenrahmen zu integrieren, ohne am Maschinen-Loadport die Beschickung mit Substratstapeln zu behindern.

Das miniTwin ermöglicht eine bislang unerreicht einfache Kaskadierung mehrerer Geräte. Welcher Stick dabei als Host fungiert und welcher als Guest, wird über die jeweilige Variante des Anschlusssteckers mit einem oder mit zwei abgehenden Kabeln definiert. Relevant ist die Kaskadierung z.B. für Solarzellen-Sorter, bei denen oft mehrere Einheiten nebeneinander aufgebaut sind, um Solarzellen entsprechend ihrer Leistungsklassifizierung zu sortieren. Hier erlaubt die Kaskadierung installationsfreundliche Lösungen – zumal sich die zusammengehörenden miniTwin-Sticks bei der Inbetriebnahme selbstständig jeweils so kodieren, dass sich mehrere miniTwin – Überwachungen nicht gegenseitig beeinflussen. Der gleiche Vorteil ergibt sich bei U- oder V-förmigen Überwachungsszenarien, bei denen Gefahrstellen von drei bzw. von zwei Seiten berührungslos abgesichert werden sollen.

Neue Wege geht das miniTwin ebenfalls beim Anschlusskonzept. Während der Anschluss an die Steuerung über einen 5poligen M12 Stecker erfolgt, wird der symmetrisch aufgebaute Gerätestecker auf der Gehäuserückseite des Sticks angeschraubt. Damit befindet er sich nicht wie bei anderen Systemen oberhalb oder unterhalb der LED-Leiste, sondern platzsparend dahinter. Das Konzept hat zwei entscheidende Vorteile: Der Kabelabgang kann je nach Montagegegebenheiten flexibel nach oben oder unten geführt werden, und das Schutzfeld reicht blindzonenfrei bis an das Gehäuseende. Letzteres gilt für jede der möglichen Auflösungen von 14mm, 24mm und 34mm. In Applikationen über Eck hält der miniTwin damit den geforderten Sicherheitsabstand auch an den kritischen Eckpositionen ein.

Immer kompaktere Maschinen und Module für die Elektronik- und Solarfertigung wie auch die notwendige platzsparende Gestaltung von Fertigungs- und Inspektionslinien stellen hohe Anforderungen an Sicherheits-Lichtgitter – etwa in Bezug auf Maschinennachlaufzeit, z.B. bei automatischen Verkapselungs- und Separiermodulen, bei Chip-Testern oder beim Solarpanel-Handling. Hier ermöglichen die genannten Auflösungen, die blindzonenfreie Überwachung und die schnellen Ansprechzeiten des miniTwin auch bei einem maximalen Aufbau von drei kaskadierten Systemen kurze Sicherheitsabstände für eine optimierte Arbeitsergonomie. Montagetechnisch unterstützt wird der Maschinenbauer dabei durch intelligente Befestigungslösungen. Adaptive Halterungen L-Fix und O-Fix für die stirnseitige Anbringung sowie C-Fix – Halter zum „Snap in“ des Gehäuseprofils ermöglichen eine schnelle Anbringung des miniTwin an der Maschine. Gerade die Montage an Standardprofilen ist damit besonders einfach.

Auch die elektrische Anschlusstechnik überzeugt, denn miniTwin bietet über das Standard-Anschlusskabel mit 5poligem M12 – Anschluss die volle Funktionalität von Schützkontrolle (EDM) und Rücksetzfunktion (Reset). Deren optionale Konfiguration erfolgt nach elektrischem Anschluss während des Power-Up Zyklus – beim EDM automatisch und beim Reset durch nur einen Tastendruck der Wiederanlaufsperre. Ansonsten übliche Hardwarebrücken, DIP-Switches oder Software zur Einrichtung dieser Funktionen gehören der Vergangenheit an.

Wer das miniTwin über www.sick.de bestellt, braucht lediglich Sticks in der gewünschten Gehäuselänge in den Warenkorb zu legen, da Stand-alone Systeme oder Kaskadensysteme aus jeweils zwei identischen Sticks pro Schutzfeld bestehen. In der Beschaffungs-, Lager- und Ersatzteillogistik eröffnet diese Einheitlichkeit enorme Kostensenkungspotenziale. Es muss jeweils nur eine Komponente beschafft werden, die dann in den Applikationen verwendet werden kann. Lediglich eine Materialnummer ist zu verwalten; ein Lagerplatz reicht aus. Verwechselungen während der Anlagenmontage oder beim Gerätetausch sind nicht mehr möglich – die entsprechenden Kosten für aufwendige Tauschaktionen bei einer Falschmontage können eingespart werden.

Damit automatisierte Herstellungs- und Inspektionsprozesse in der Elektronik- und Solarindustrie ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit erreichen können, bietet das Gesamtportfolio von SICK über das Sicherheits-Lichtgitter miniTwin hinaus zahlreiche weitere innovative Sensorlösungen aus einer Hand. Als Beispiele zu nennen sind zunächst optoelektronische, elektromagnetische sowie Ultraschall-Sensoren und Encoder, z.B. für den Einsatz in Handlings- und Prozesssystemen. Leistungsfähige 1D- und 2D-Codeleser ermöglichen zuverlässige Lösungen bei der stationären oder mobilen Identifikation von Leiterplatten und Mehrfachnutzen, Waferboxen oder Solarmodulen. Hinzu kommen Kamerasensoren wie der Inspector, z.B. für die Kantenbruchkontrolle an Solarzellen, und Machine Vision – Lösungen u.a. für die dreidimensionale High-Speed-Lötpasteninspektion von bedruckten Leiterplatten oder der Inspektion metallisierter Solarzellen. Sicherheitstechnisch steht ein breites Portfolio zur Verfügung, das an teilautomatisierten Bearbeitungsstationen wie auch an vollautomatischen Roboterzellen für eine optimale Kombination von Sicherheit, Verfügbarkeit und Ergonomie sorgt. Hierzu gehören unter anderem Laserscanner oder der sichere Kamerasensor V300 WS für Applikationen gemäß Performance Level (PL) „d“ nach ISO 13849–1 oder SIL 2 nach IEC 61508. Immer mehr in den Fokus rücken schließlich intelligente, sicherheitsgerichtete Steuerungslösungen, z.B. die modulare Sicherheits-Kleinsteuerung Flexi Soft, die vielfältigste Möglichkeiten zur Vernetzung und Steuerung unterschiedlicher Sicherheitssensoren an einer Maschine eröffnet.Das Sicherheitslichtgitter miniTwin ist damit zwar eine der neuesten Sensorlösungen für die Elektronik- und Solarfertigung, aber längst nicht die Einzig.

epp407