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Platinenbestückung

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Bei der Elektronikfertigung mit hohem Innovationsdruck basiert die erfolgreiche Konstruktion der nötigen flexiblen Anlagen oft auf speziellem Firmen-Know-how. So fordert beispielsweise die Bestückung von Platinen zum einen die exakte Positionierung unterschiedlichster Bauteile, zum andern aber auch hohe Flexibilität und Leistungsfähigkeit. Die ASS Luippold Automation hat hierfür gemeinsam mit Omron Electronics einen Bestückungsautomaten komplett überarbeitet.



Bild: Omron Electronics GmbH

Das Serviceunternehmen für die Leiterplattenindustrie ASS Luippold Automation aus Keltern hat einen nicht mehr auf dem Markt verfügbaren Bestückungsautomaten überarbeitet. Ein Kunde will mit der Anlage Kühlpads automatisch auf Leiterplatten anbringen. Das Unternehmen aus Keltern entwickelte dafür neue Steuerungs-, Antriebs- und Visualisierungstechnik. Als Partner stand ihm dabei Omron Electronics zur Seite. Aus einem Baukasten von Steuerungen, Motion Controllern, Kameratechnik und Sensoren wurden die nötigen Intelligenz-, Orientierungs- und Sicherheitsbausteine passgenau zusammengestellt. So können die Positionen für den exakten Griff der einzusetzenden Wärmeleitpads ebenso genau bestimmt werden wie die Ablegestelle auf der Platine.

Flexible Bestückungslösung

Bei der Platinenbestückung müssen die Heatsink-Wärmeleitpads exakt an der richtigen Stelle aufgebracht werden. Die Anlage sollte problemlos und schnell auf andere Pad-Größen umstellbar sein und zudem die spätere Einbindung in eine automatische Fertigung erlauben. Im aktuellen Betrieb wird das Gerät noch von Hand über eine Kassette mit Platinenstapel versorgt; für eine spätere automatische Bandeinbindung ist die Übergabeschnittstelle schon vorgesehen. Momentan arbeitet eine Entnahmestation für die Kassette mit Platinenvereinzelung als Zuführelement, auf der anderen Seite setzt ein entsprechender Stapler die fertigen Teile in eine weitere Transportkassette.

Ein Folienabzug für zwei getrennte Rollen erlaubt unterschiedliche Pads vorzuhalten, zwischen denen umgeschaltet werden kann. Bei gleicher Bestückung ist ein nahtloses Weiterarbeiten möglich, wenn eine Rolle leer ist. Die bestückten Folienträger laufen über eine LED-Durchlichtbeleuchtung zur Abzugskante und werden dort einzeln und lagerichtig vom Greifsystem aufgenommen. Der austauschbare, modulare Greifer sitzt zusammen mit der Kamera am Greifarm, der freie Blick ins Arbeitsfeld des Greifers ist sichergestellt. Per 4-Achssteuerung wird der Greifer nach den Vorgaben der Kamera-Auswertung positioniert und nach der Drehung in der z-Achse nachjustiert. Die Kamera kann mit passenden Objektiven ausgerüstet werden. Je Zyklus werden bis zu drei Platinen für die Bestückung bereitgestellt. Die Positionen der Platinen beziehungsweise die Montageorte der Pads werden per Kamera erkannt, die Pads lagerichtig abgelegt. Danach bewegen sich die Platinen weiter in die Presse zur endgültigen Fixierung. Ein Stapler legt sie dann in die Entnahmekassette ab.

Kompakte Steuerungslösung

Zur Steuerung wird ein NJ-Motioncontroller mit integrierter Sicherheitstechnik verwendet. Die Programmierung läuft unter der Sysmac-Studio-Oberfläche und erlaubt die einfache Konfigurierung der 4-Achssteuerung sowie die Einbindung der Kamera-Auswertung. Diese basiert auf dem Bildbearbeitungssystem Xpecta FH. Als Mensch-Maschine-Schnittstelle vor Ort dient ein 7-Zoll-Display der NB-Serie. Das 7-Zoll-Bediendisplay mit TFT-Touchscreen bietet 65.000 Farben, LED-Backlight und 128 Megabyte internen Speicher. Ein USB-Port für Memorysticks ermöglicht eine schnelle Speichererweiterung. Die Kommunikation läuft wahlweise über serielle, USB- oder Ethernet-Schnittstelle. Bei industrieüblicher 24-Volt-Stromversorgung benötigt das Display rund 7 Watt und arbeitet im für die Elektronikfertigung weiten Bereich von 0 bis 50 Grad Celsius beziehungsweise von 10 bis 90 Prozent relativer Feuchte.

Der skalierbare Contoller mit Intel-Prozessoren läuft unter dem Echtzeitbetriebssystem RTOS und ist mit CPUs für 4, 8, 16, 32 oder 64 Achsen verfügbar. Die Rechenleistung sorgt zum Beispiel im 32-Achsen-Betrieb für eine Zykluszeit von unter 50 Mikrosekunden. Das Bildbearbeitungssystem ‚Xpectia FH‘ eignet sich gut für Fertigungsanlagen, die mit hoher Geschwindigkeit laufen. Die über das praxisorientierte Programm einfach gehaltene Einrichtung auf neue Objekte kommt auch der Variabilität zugute. Die Bandbreite der verfügbaren Kameras und Objektive erlaubt für jeden Einsatzfall die richtige Auswahl.

Aufgeräumte Lösung

Alle Komponenten sind auf ein reibungsloses Zusammenspiel ausgelegt, auch spezielle Zuliefer-Komponenten lassen sich leicht einbinden. Einzelanlagen oder Insellösungen lassen sich so später problemlos in ein einheitliches Automationskonzept einbinden – wichtig gerade im Hinblick auf die Ausrichtung hin zu Industrie 4.0. Der Leistungsfähigkeit und Flexibilität entgegen kommen auch die Schnittstellen. So wird die Antriebselektronik und Sicherheitsmodule über EtherCAT mit Daten versorgt während Ethernet IP die Leitebene und das Bedienterminal übernimmt. Die Einbindung der Kamera ebenfalls über Ethercat ist in Vorbereitung.

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