Präzisionshandling garantiert Punktlandung

Dietmar Schmid, Bosch Rexroth, Stuttgart

Modulare Lötzellen, wie sie Eutect im schwäbischen Dusslingen herstellt, löten beispielsweise bedrahtete Bauelemente wie Relais, Trafos, Steckerleisten und Leistungshalbleiter auf SMD-Platinen. Doch um hochwertige und reproduzierbare Lötergebnisse zu erzielen reicht es nicht aus, das Lötverfahren perfekt zu beherrschen. Ebenso wichtig ist es, die für die Positionierung im Prozess notwendigen linearen Bewegungen mit hoher Genauigkeit umzusetzen. Aus diesem Grund vertraut das Unternehmen seit Jahren auf die bewährte Lineartechnik aus dem camoLINE-Baukasten für Handlingsysteme von Rexroth. So auch bei der neuesten Version ihres flexiblen CNC-Mehrachsen-Portalsystems für das selektive Wellenlöten.

Beim selektiven Wellenlöten positioniert man jede einzelne Lötstelle auf der Baugruppe nacheinander exakt über der fest stehenden Lötwelle. Die thermische Belastung der Baugruppe durch den Lötvorgang verringert sich dadurch, was sich positiv auf deren Lebensdauer auswirkt. „Das selektive Wellenlöten eignet sich insbesondere für hochwertige und temperaturempfindliche Bauteile“, meint Elmar Hölz, Leiter Löttechnik bei Eutect. „Die Anlage rastert die gesamte Baugruppe ab und fährt dabei jede Lötstelle gezielt an. Man kann beispielsweise auch ein individuelles Temperaturprofil für jede Lötstelle hinterlegen.“ Das Unternehmen setzt bei seinem neu konstruierten Lötsystem eine nach oben offene Mini-Lötwelle ein, die Positionierung des Greifers mit der Baugruppe übernimmt ein 3-Achs-Portalsystem von Rexroth. Dabei gibt es eine Besonderheit: „Zwischen dem zu lötenden Pin eines Bauteils und der Lötwelle benötigen wir einen Winkel von sieben bzw. zehn Grad, um den sauberen Abriss des Lotes sicherzustellen“, erläutert Elmar Hölz. „Deshalb verfährt die X-Achse mit einer entsprechenden Neigung, und dieser Wert wird von den beiden anderen Achsen bei einer Positionierbewegung wieder ausgeglichen.“

In Dusslingen hat man bei der neuesten Version der Anlage eine wichtige konstruktive Änderung vorgenommen: Das 3-Achsen-Portalsystem ist jetzt im oberen Teil der Lötzelle angebracht, statt unten, wie beim Vorgängermodell. „Das neue Konzept dient der Verbesserung des Maschinendesigns und der Wirtschaftlichkeit. Denn auf diese Weise benötigen wir erheblich weniger mechanische Bauteile und sparen dadurch Kosten“, berichtet Elmar Hölz. „Wesentlich war für uns aber, den Maschinentisch besser zugänglich zu machen und den gesamten Prozess sicherer zu gestalten. Die neue Konstellation sorgt dafür, dass sich kein herabtropfendes Lot mehr auf den Achsen ablagert und Probleme verursacht. So sind nun auch Fehlsignale durch verunreinigte Schalter ausgeschlossen.“ Realisiert werden die drei Bewegungsrichtungen mit den Compact-Modulen CKK aus dem camoLINE-Baukasten. Diese präzisen und einbaufertigen Linearsysteme bieten hohe Tragzahlen und Steifigkeit durch die beiden in das Aluminiumgehäuse integrierten Kugelschienenführungen. Als Antriebsart wählte das Unternehmen einen Kugelgewindetrieb, der über ein Riemenvorgelege oder mittels Flansch und Kupplung angebaut wird.

Es kommt nicht von ungefähr, dass man sich bei der Neukonstruktion seiner Lötanlage für die Linearsysteme aus dem Baukasten des Stuttgarter Unternehmens entschied. „Wir setzen seit rund zehn Jahren ähnliche Linearsysteme ein, die wir damals noch von der Deutschen Star bezogen, die heute zur Bosch Rexroth gehört“, so Elmar Hölz. „Mit diesen Systemen hatten wir so gut wie nie Probleme, und auch das Preis-Leistungsverhältnis stimmte. Wir brauchen die hohe Positioniergenauigkeit, die wir mit den Compact-Modulen erzielen, da wir damit die Toleranzen der Lötwelle und der zu lötenden Baugruppen ausgleichen können.“

Die einzelnen Achsen und sämtliche zusätzlich benötigten Komponenten werden bezogen, die Positioniersysteme vormontiert und schließlich in die Anlagen eingebaut. „Mit den Linearkomponenten und der durchdachten Verbindungstechnik lassen sich die dreiachsigen Handlingsysteme schnell und problemlos – und ohne spanende Bearbeitung – realisieren“, freut sich Elmar Hölz. „Die formschlüssigen Verbindungen gelingen ohne zeitaufwändige Justagearbeiten und garantieren eine dauerhaft präzise Grundkonstruktion. Diese mechanische Präzision ist eine unabdingbare Voraussetzung für einen stabilen Lötprozess.“

Der camoLINE-Baukasten erspart dem Anwender mit seinen standardisierten Komponenten einen großen Teil des Konstruktions- und Montageaufwands für Pick-and-Place-Anwendungen sowie für Linien- und Flächenportale. Die Verbindungstechnik sorgt dafür, dass sich elektromechanische sowie pneumatische Achsen mit hoher Präzision und nahezu unbegrenzt miteinander kombinieren lassen. Die bis zu 4.000 mm langen Aluminium-Profilstreben mit ihren zweireihigen Zentrierbohrungen in einem einheitlichen Rastermaß vereinfachen bereits den Basisaufbau. Bei der Umsetzung seiner Applikation hat der Anwender die freie Wahl zwischen pneumatischen oder elektrischen Antriebseinheiten – bei identischen Anschlussmaßen.

Die elektromechanischen Linearmodule stehen mit Kugelgewindetrieb sowie Zahnriemen für hohe Verfahrgeschwindigkeiten zur Verfügung. Für den einfachen Motoranbau über Zentrierung und Befestigungsgewinde am Antriebskopf bietet der Baukasten exakt auf die Linearsysteme abgestimmte, standardisierte Schnittstellen für die Motoren sowie den Anbau von Riemenvorgelege oder Planetengetriebe. Die Rexroth-IndraDyn-Servomotoren in Schutzart IP65 kombinieren kompakte Bauformen mit hoher Dynamik. Die mit absolutem Hiperface-Multiturn-Geber ausgerüsteten Motoren erkennen auch nach einer Unterbrechung der Versorgungsspannung die absolute Achsposition. Damit entfallen zeitintensive Referenzfahrten beim Neustart. Sämtliche Motoren stehen mit und ohne Haltebremse zur Verfügung. Leistungsfähige pneumatische Aktoren runden den Baukasten ab. Die Minischlitten mit zwei Antriebszylindern und vielseitigen Möglichkeiten für die Befestigung an weiteren Handhabungskomponenten sind im abgestimmten Hubraster lieferbar. Die kraftvollen Drehmodule zeichnen sich durch die präzise und belastungsfähige Lagerung des Drehflansches aus. Die pneumatischen Parallel-, Winkel- und Radialgreifer decken ein breites Spektrum von Anforderungen ab. Über standardisierte Schnittstellen kann der Anwender die pneumatischen und elektrischen Achsen nahezu frei kombinieren, und damit für jede Achse die jeweils technisch und wirtschaftlich sinnvollste Antriebstechnologie nutzen.

In Dusslingen wird die Baukastenlösung geschätzt. „Neben der Löttechnik, dazu zählen bei uns Laser-, Kolben-, Induktionslöten sowie Anlagen für das Massenlöten, bieten wir auch die Produktbereiche klimatisierte Prüfanlagen für Bauteile sowie Handlingsysteme an“, so Hölz. „Dazu kommt, dass wir neben den Standardanlagen auch Sonderanlagen mit erhöhtem Konstruktionsaufwand im Programm führen. Aus diesem Grund ist es für uns ein entscheidender Vorteil, wenn wir einen vielseitigen und umfassenden Baukasten mit zueinander frei kombinierbaren Komponenten einsetzen können. Das ermöglicht uns, jeweils den geeigneten Antrieb auszuwählen und wirtschaftliche Sonderlösungen nach Kundenvorgaben zu konzipieren.“