Passives oder aktives Clinchen?

Dirk Geiger, IPTE, Fürth

Die Art des Clinchens nach der Bestückung wirkt wesentlich auf das Endergebnis ein. Speziell in Bezug auf den Durchsatz spielt die Entscheidung über aktives oder passives Clinchen eine wichtige Rolle. Die Lösung soll einen maximalen Durchsatz bei minimalem Invest bringen.

Beim aktiven Clinchen werden zwei Pins des Bauteils aktiv, d.h. kontrolliert gebogen. Moderne aktive Clinchwerkzeuge verfügen dabei über sechs Achsen (X / Y / Z / C1 / C2 / Rotation), um in allen Positionen clinchen zu können.

Im Ablauf unterscheidet sich das aktive Clinchen gegenüber der passiven Variante dadurch, dass das Bauteil erst gesetzt und dann geclincht wird. Während des Clinchvorgangs muss das Bauteil niedergehalten werden. Die Abläufe sind seriell und gehen damit auch in die Bestückleistung mit ein. Allerdings ist das aktive Clinchen bauteilschonender, da die Clinchkräfte weitgehend über den „Amboss“ Leiterplatte abgeführt werden. So können auch empfindliche Bauteile sicher geclincht werden.

Mit dem aktiven Clinchen können in der Regel nur zwei Pins gebogen werden. Dies kann in manchen Fällen nachteilig sein. Als Vorteil steht dem gegenüber, dass mit dem Einsatz des aktiven Clinchens kein mechanischer Rüstaufwand notwendig ist. Das Clinchen wird dabei wie das Bestückprogramm erstellt, und je nach Leiterplatte geladen. Erfolgt das Laden der Programme automatisch, beispielsweise über LP Barcode, so ist ein Bedienereingriff zum Rüstwechsel nicht mehr notwendig. Voraussetzung dafür ist, dass für alle Leiterplatten die gleichen Zentrier- und Stopperpositionen vorhanden sind. Damit eignet sich das aktive Clinchen oft bei kleinen Losgrößen und hoher Produktvielfalt.

Wie der Name schon beschreibt, werden beim passiven Clinchen die Pins der Bauteile passiv, also ohne exakt definierte Wege, gebogen. Dazu wird das Bauteil bestückt und die Pins biegen sich an einem Clinchbolzen ab. Die Leiterplatte dient dazu als Amboss. Nachteilig ist, dass die Biegekraft über das Bauteil aufgebracht werden muss, und sowohl die Leiterplatte als auch die Bauteile eventuell beschädigt werden könnten (abhängig von der Pinstärke und Pinmaterial).

Konstruktiv bedingt ist für jede Clinchposition und für jede Leiterplatte ein eigenes Clinchwerkzeug erforderlich. Die Wirtschaftlichkeit hängt im Wesentlichen von den Losgrößen und der Produktvielfalt ab (Lagerhaltung, Invest). Auch müssen bei jedem Produktwechsel die Clinchwerkzeuge angepasst bzw. gewechselt werden (Rüstzeit).

Aufgrund der relativ hohen Bestückkräfte ist eine Bestückkontrolle über die Greifer kaum möglich.

Als Vorteil der passiven Variante sind die robuste Ausführung und die Einfachheit der Konstruktion zu nennen (kaum bewegte Teile). Werden die Clinchbolzen auf eine Wechselplatte montiert, so lässt sich das Clinchwerkzeug auch einfach und schnell, je nach Leiterplattentyp, rüsten. Einmal konfiguriert, ist ein nachträgliches Teachen der Clinchpositionen nicht mehr notwendig. So entfällt damit auch eine mögliche Fehlerursache. Die Clinchplatte dient gleichzeitig zur Leiterplattenunterstützung und Zentrierung. Damit können für jede Leiterplatte die Zentrier- und Stopperpositionen frei und unterschiedlich gewählt werden.

Ein weiterer, sehr wichtiger Vorteil liegt im minimalen Einfluss auf den Durchsatz. Zum passiven Clinch sind neben den üblichen Bestückabläufen keine weiteren Sensoren und Steuerungen notwendig – die Abläufe erfolgen parallel.

Die Beispiele sollen verdeutlichen, dass speziell im Bereich der Exotenbestückung der Clinchvorgang eine nicht zu vernachlässigende Rolle spielt. Eine einfache und generell geeignete Lösung kann pauschal nicht genannt werden. Je nach Produkt, Produktvielfalt, Bauteilen und Prozessanforderung muss spezifisch die optimale Lösung entwickelt werden. Die Rest- und Exotenbestückung (Odd-Form) stellt dabei immer wieder besondere Herausforderungen an die Automatisierung. Immer noch im Wettbewerb zur manuellen Handbestückung sollen komplexe Abläufe mit hohem Durchsatz in einer flexiblen Umgebung produktiv und effektiv umgesetzt werden.

Die modulare Bauweise des Bestückungsautomaten für Odd-Form-Komponenten, Speed-Mounter, von IPTE, unterstützt die Kundenanforderung nach einem schnellen Produktwechsel, der einfach mit Unterstützung der Software durchzuführen ist. Flexibilität wird durch einen modularen Aufbau im Baukastensystem gewährleistet.