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Ausbau der Standardisierung und neues Design von Produktions-Zellen

Produktions-Zellen: Ausbau der Standardisierung und neues Design
Industrie 4.0 durch intelligente Vernetzung

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IPTE, einer der weltweit führenden Lieferanten von Automatisierungslösungen für die Elektronik- und Mechanik-Industrie, hat seine Produktions-Zellen weiterentwickelt. Neben der Ausrichtung auf die Anforderungen im Rahmen von Industrie 4.0, einem neuen optischen Erscheinungsbild und der optimierten Anordnung der Maschinen-Komponenten, wird mit der neuen Generation auch der Standardisierungsgrad solcher sogenannter Standardmaschinen erhöht. Die neuen Produktions-Zellen des Unternehmens bilden die Basis für vielseitige Einsätze in der Elektronik- und Mechanik-Produktion mit Integrationsmöglichkeiten für verschiedene und vielfältige Fertigungs-Prozesse.

IPTE Produktions-Zellen bewähren sich weltweit im täglichen Einsatz in tausendfacher Stückzahl. Der neuen Entwicklung und Konstruktion der Standard-Produktions-Zellen lagen veränderte Kundenanforderungen, technische Weiterentwicklungen, Technologien für Industrie 4.0 sowie umfassende Erfahrungen aus den bisherigen unterschiedlichsten Einsatzfeldern in der Elektronik- und Mechanik-Fertigung zu Grunde. Das Ergebnis ist eine neue Baureihe der sogenannten Flex-Zellen mit zwei Metern Höhe, drei Breiten (1 m, 1,5 m und 2 m) und drei Tiefen (1,5 m, 1,7 m, 2 m), die je nach Anwendung und Kundenwunsch skalierbar sind.

Modular und skalierbar

Eine modulare und skalierbare Bauweise mit hoher Steifigkeit kennzeichnet die Produktions-Zellen des Unternehmens. Neben Standard-Fertigungs-Prozessen, wie beispielsweise Bestücken, Dispensen oder Fräsen, lassen sich auch viele weitere Prozesse in die Produktions-Zellen integrieren.

Ein zusätzlicher Bestandteil der Neuentwicklung ist eine optimierte Anordnung der Maschinen-Komponenten im Inneren der Zellen. Dies führt zu einer verbesserten Bedienfreundlichkeit und Zugänglichkeit der Zellen und verbessert so die Handhabung der Maschinen bei der Produktions-Umrüstung sowie im Service deutlich. Der Einsatz von vielen transparenten Gehäuseteilen gewährt wesentlich mehr Einblick in den Prozessablauf als bei der bisherigen Bauform. Damit einher geht auch die Auffrischung des gesamten Designs der Maschinen. An den Rändern der Ober- und Frontseiten charakterisiert eine Blende in hellem Rot das neue, fortschrittliche Design. Last, but not least, wurde auch die Transportierbarkeit der Zellen deutlich vereinfacht. Stabile Ösen an der Oberseite für Kräne sowie definierte Aufnahmen für Gabelstapler ermöglichen ein einfacheres Handling und einen sicheren Transport.

Die neuen Flex-Zellen kommen aktuell beim Nutzentrenner FlexRouter II, beim Press-Fit FlexPresser II, beim Bestücker High Speed Mounter sowie beim Sonderbestücker High Speed Placer HSP II zum Einsatz. Sukzessive werden die neuen Produktions-Zellen in der gesamten Produktpalette sowie bei kundenspezifischen Projekten zum Einsatz kommen.

Als weiterer Meilenstein wurde im Rahmen der Weiterentwicklung auch der Standardisierungsgrad der Nutzentrenner des Unternehmens und Sonderbauteil-Bestücker erhöht. Durch diese Maßnahme verkürzt das Unternehmen die Lieferzeiten bei Neubestellungen solcher sogenannter Standard-Maschinen sowie im Bedarfsfall auch die Servicezeiten der im Einsatz befindlichen Maschinen. Standardisierte und vereinheitlichte Komponenten verringern zudem die Lagerhaltung in der Produktion und damit auch die Kosten.

Einsatzbereit für Industrie 4.0

Eine Vernetzung im Sinne von Industrie 4.0 sowie die weitreichende Erfassung von Produktionsdaten sind inzwischen alltägliche Anforderungen an die Produktionsausrüstung. Dabei gibt es vielfältige Möglichkeiten zur intelligenten Vernetzung und für die Nutzung der Produktionsdaten.

Hierzu zählen beispielsweise eine flexible Fertigung, die wandelbare Fabrik sowie eine optimierte Logistik. Die neuen Produktions-Zellen des Unternehmens sind dafür geeignet, diese Funktionalitäten je nach Kundenanforderung abzudecken. Dazu gehört beispielsweise eine Datenübertragung in Echtzeit, die eine Datenauswahl individuell nach Kundenanforderungen ermöglicht. Dies können aktuelle Daten ebenso sein wie Durchschnittswerte über bestimmte Zeitfenster. So stehen unter anderem Verbrauchswerte für Druckluft und Energie, die Werkzeugstandzeit, das Werkzeugmagazin, der Staubsauger-Behälterfüllstand, die Staubsauger-Filtereinigung, die Spindelstandzeit und die Spindellast abrufbereit zur Verfügung. Dazu kommen viele Qualitätswerte, beim Nutzentrenner zum Beispiel Schnittkanten-Vermessungswerte nach der automatischen optischen Inspektion, Taktzeiten, SPC-Marken-Vermessung sowie Fehleranzahl und Fehlerarten. Die Werte für die Anzahl Gutteile/Schlechtteile, die Verfügbarkeit der Anlage, Rüstzeiten, Störzeiten, OEE (Overall Equipment Effectiveness) und Trends geben Auskunft über die Produktionsprozesse. Die Temperaturen der Druckluft und des Schaltschranks, Laufzeiten der Maschine und die Softwareversion stehen als Maschinendaten zur Überwachung und zum Abruf bereit. Selbstverständlich werden MES-Daten (Manufacturing Execution System), wie Codeinformationen zur Leiterplatte, Zeitstempel der Verarbeitung, Qualitätsdaten zur Zeit der Verarbeitung und Schnittprogramme, bereitgestellt.

Mit den neuen Flex-Zellen bietet IPTE ein leistungsfähiges und zeitgemäßes Konzept für die Automatisierung verschiedenster Fertigungsprozesse in der Elektronik- und Mechanik-Produktion. Es ist sehr wettbewerbsfähig und bietet viele Mehrwerte im Vergleich zur Vorgängergeneration.

Nutzentrenner FlexRouter II

Die erste Standard-Maschine des Unternehmens, die für das neue Zellenkonzept adaptiert wurde, ist der FlexRouter II. Dieser Nutzentrenner ist für den mittleren bis hohen Produktionsdurchsatz bei hoher Produkttypenvielfalt entwickelt und prädestiniert. Trotz des geringen Platzbedarfs von nur einem Meter Breite können Leiterplatten mit der maximalen Größe von 330 mm x 400 mm (Länge x Breite) bearbeitet werden. Vier der sieben Achsen sind als Linearantriebe neuester Bauart ausgelegt.

Beim FlexRouter II wird das Leiterplattenboard in der Regel über einen spurbreiten-verstellbaren Bandtransport eingefördert, geklemmt und positionsvermessen. Durch die Verwendung eines frei programmierbaren Servogreifers, der die Leiterplatte während des Trennvorgangs hält, entfallen in der Regel Toolingkosten für leiterplattenspezifische Greifer. Der Leiterplattengreifer ist an einem kartesischen 3-Achssystem mit Drehachse befestigt. Die Frässpindel unter dem Board wird ebenfalls mit einem kartesischen 3-Achssystem positioniert und kann mit verschiedenen Spindeltypen bestückt werden. Somit lassen sich auch komplexe Applikationen ohne Schwierigkeiten realisieren. Für komplexe Leiterplattendesigns ist der FlexRouter II mit einem automatischen Greiferfingerwechsel für einen einfachen Produktwechsel ausgestattet.

Nachdem die Leiterplatte mit der Frässpindel getrennt wurde, wird diese mit dem Greifer abgelegt. Dafür stehen unterschiedliche Ablage-Möglichkeiten nach Kundenanforderung zur Auswahl: Gurtförderband (auch doppelt), Trayablage bis zu einer Traygröße von 600 mm x 400 mm, Werkstückträger, Linearshuttle und Drehteller für die nachgeschalteten, individuellen Kundenprozesse. Optional lässt sich eine Vermessung der getrennten Leiterplatten mittels optischer Inspektion ergänzen.

Optional ist nun zudem ein Transportsystem für „frameless routing“ lieferbar. Beim „frameless routing“, dem Trennen von Leiterplattennutzen bei denen kein Rahmen mehr vorhanden ist, bleibt am Ende des Trennprozesses auch kein Leiterplattenrest übrig. Diese Technologie steigert die Effizienz auch unter ökologischen Geschichtspunkten, indem sie die entstehenden und nicht nutzbaren Abfälle verringert. Dafür wurde beim FlexRouter II des Unternehmens eine neue Transport-Variante für Leiterplattennutzen ohne Rand entwickelt. Damit wurden die Voraussetzungen geschaffen, auch für diese Anwendungen eine schnelle, stressfreie und präzise Trennung mit der Frässpindel zu gewährleisten.

Die Erstellung von neuen Trennprogrammen wird durch die kameragestützte Programmierung oder den integrierten DXF-Konverter zur Übernahme von CAD-Daten wesentlich erleichtert und beschleunigt. Die Bedienoberfläche wurde so gestaltet, dass alle notwendigen Funktionen des FlexRouters II intuitiv und schnell ausführbar sind. Natürlich gehören Features, wie die Nutzung mehrerer Fräserabschnitte zur Verbrauchskostenreduzierung, automatischer Fräserwechsel und Fräserbrucherkennung, beim FlexRouter II zur serienmäßigen Ausstattung.

FlexPresser – Lösungen für die Verbindungstechnik

Immer mehr Komponenten werden aufgrund zahlreicher technischer und kommerzieller Vorteile von der konventionellen Löttechnik auf Einpresstechnik umgestellt. Mit dem FlexPresser bietet das Unternehmen innovative, leistungsfähige und flexible Lösungen für Einpressvorgänge, die vielseitig für fast alle Kundenapplikationen einsetzbar sind. Auch der FlexPresser ist auf Basis der neuen Produktions-Zellen lieferbar.

Die Einpresstechnik hat ihren Ursprung in der Weltraumtechnik und findet zunehmend Anwendung in der Automobilbranche. So wird nicht nur den thermischen Belastungen der Leiterplatten in Fahrzeugen, sondern auch den hohen mechanischen Belastungen durch Schwingungen Rechnung getragen. Ein weiterer Vorteil bei Einpresspins ist der Entfall des kostenintensiven Lötprozesses (in Abhängigkeit der Ausführung, z. B. bei flexibel ausgeführten Pins).

Komponenten mit Einpress-Kontakten sind typischerweise mehrpolige Stecker, elektronische und elektrische Sonderkomponenten. Diese mussten bislang an Handarbeitsplätzen verarbeitet werden. Dazu gehörte das manuelle Be- und Entladen der Leiterplatten und der einzupressenden Komponenten. Der manuelle Einpressvorgang selbst wurde dabei mit einem servomotorischen Fügemodul durchgeführt. Der FlexPresser automatisiert diese Vorgänge.

Basis des FlexPressers des Unternehmens ist eine Zelle mit einer rückwärtigen Feederbank, die kaum einen Wunsch der Komponentenzuführung offen lässt. Ein dreiteiliges Bandsegment für den Leiterplatten-transport, hochdynamische Linearmotoren zum Verfahren der Setzeinheit und ein Leiterplattensupport zur Aufnahme der Fügekräfte sind nur die wichtigsten Highlights dieser Maschine. Die Zellenauslegung erlaubt die Realisierung hoher Einpresskräfte bis zu 7.000 Newton.

Der FlexPresser zeichnet sich insbesondere aus durch:

  • Auslegung als vollautomatisches Inline-System und einfache Einbindung in Fertigungslinien: Zu- und Abführung von Leiterplatten mit SMEMA-Schnittstelle.
  • Frei programmierbare Bauteilpositionen (x, y, Drehwinkel) beim Abholen und Einpressen gestatten höchste Flexibilität. Dies ist nicht nur bei Layout- oder Komponentenänderungen von Vorteil.
  • Die breite Feederbank (max. 12 Plätze) erlaubt das Andocken unterschiedlichster Bauteilzuführungen wie z. B. Stickfeeder, Trayfeeder und Sortierförderer. Weitere kundenspezifische Zuführungen lassen sich leicht integrieren.
  • Hervorragende Prozessüberwachung durch Kraft- und Weg-abhängiges Einpressen.
  • Einfach zu adaptieren auf die applikationsspezifischen Anforderungen.
  • Einpresskräfte von bis zu 7.000 N sind realisierbar.
  • Wartungsarme Linearmotoren erlauben hochdynamische und präzise Positionierungen der Setzeinheit.
  • Ein optionaler Vision-Scan der Bauteilpins mit anschließender Lagekorrektur erlaubt die Kompensation von Bauteiltoleranzen und verbessert die Qualität des Einpressvorgangs.
  • Durch ein automatisches Greiferschnellwechselsystem können unterschiedliche Bauteiltypen pro Leiterplatte ohne Operatoreingriff eingepresst werden.
  • Ein Schnellwechselsystem für die Leiterplattenunterstützungsplatte minimiert Rüstzeiten auf einen anderen Leiterplattentyp.
  • Stufenlos regelbare Einpressgeschwindigkeiten erlauben die flexible Anpassung an verschiedene Setzaufgaben.
  • Für einen reibungslosen Wartungszugang können die Bauteilfeeder schnell von der Maschine abgedockt und später wieder leicht angedockt werden.
  • Zur Prozessüberwachung kann der Bestückvorgang Setzkraft-kontrolliert durchgeführt werden.

www.ipte.com/de/

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