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Industrielle Automation 6/2016

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Industrielle Automation 6/2016

Alles unter Kontrolle

Alles unter Kontrolle Wie die THT-Bestückung von Leiterplatten mithilfe von Pick-to-Light-Systemen optimiert wird Rudolf Wolany Um Mitarbeiter zu entlasten, gleichzeitig aber auch schnellere Prozesse zu ermöglichen, hat ein Unternehmen aus dem Ruhrgebiet seine manuelle Bestückung von Elektronikplatinen optimiert. Anstelle von Royonic- Tischen kommen nun zwei ergonomische Pick-to-Light-Systeme zum Einsatz. So konnte u. a. die Anzahl von Unterbrechungen im Bestückungsprozess minimiert werden, was eine geringere Fehlerquote mit sich bringt. Bei der Bestückung von Leiterplatten setzen Hersteller in den meisten Anwendungen auf die SMD-Technik (Surface- Mounting Technology), da dieses Verfahren vollautomatisch funktioniert. Doch sobald bedrahtete elektronische Bauelemente verbaut werden sollen, sind Alternativen wie das THT-Verfahren (Through Hole Technology) gefragt. Dabei werden die Komponenten durch Kontaktlöcher in der Leiterplatte gesteckt, was auch heute noch manuelle Bestückungsarbeiten erfordert. Mitarbeiter Rudolf Wolany ist Leiter Vertrieb & Projekte bei Turck Mechatec in Mülheim an der Ruhr platzieren dazu die einzelnen Elektronikbauteile auf den Leiterplatten, die im Anschluss von einer Lötwelle gelötet und dadurch fest mit der Leiterbahn der Leiterplatte verbunden werden. Je nach Größe einer Leiterplatte und der Anzahl der zu bestückenden Bauteile kann dieser Vorgang sehr komplex werden. Zur Prozess- und Qualitätssicherung werden in der THT-Bestückung von Leiterplatten daher häufig sogenannte Royonic-Tische eingesetzt. So auch in der THT-Bestückung bei Werner Turck in Halver. Der Royonic- Tisch zeigt per Lichtzeiger die Stelle auf der Leiterplatte an, auf die das jeweilige Bauteil bestückt werden muss. In der Regel liegen 8 bis 15 gleichartige Leiterplatten in einem Transportrahmen. Nach jedem Einsetzen eines Bauteils drückt der Mitarbeiter einen Bestätigungsknopf am Tisch. Prozesse optimieren Im Rahmen des gelebten KVP-Prozesses bei Turck werden auch Produktionsprozesse einer Überprüfung unterzogen. So kam die Arbeitsvorbereitung im Fall der THT-Bestückung mit Royonic-Tischen zu dem Ergebnis, dass diese Art der Bestückung eine Kosten- und Prozessoptimierung benötigt. Die Prozessfachleute errechneten, dass Mitarbeiter in Summe 240 Stunden im Jahr damit verbringen, den Bestätigungsknopf zu drücken. Nicht effizient war auch, dass die Rahmen mit den Leiterplatten von den Mitarbeitern manuell auf ein Transportband zur Lötwelle gehoben werden mussten. Für Alexander Kohlhaas, Experte für Fertigungstechnik in Halver, stand fest, dass die Royonic-Tische für Leiterplatten mit bis zu 15 Bauteilen nicht optimal sind. Erste Ideen ließen die Wahl auf eine Pick-to-Light- Lösung mit Systemkomponenten von Turck fallen. Zudem sollte der Rahmentransport automatisiert laufen. Mitarbeiter werden so vom Tragen der Rahmen entlastet und die Fertigung wird optimiert. Der Prozess läuft flüssiger und auch Logistikprozesse wie das 82 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2016

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION 01 Das I/O-System verarbeitet und steuert die Signale der Anlage und kommuniziert zum IPC per Modbus TCP 02 Das Bild auf dem Display gibt genaue Hinweise zum Einsetzen des nächsten Bauteils, die Sensorleuchte zeigt dessen Lagerplatz im Regalsystem Befüllen von Bauteilen sollten nicht mehr den Bestückungsvorgang unterbrechen, sondern von Logistikmitarbeitern erledigt werden. Software erfasst Produktivität der THT-Bestückung Kohlhaas entwickelte mit Natalie Krumme, damals Auszubildende zur Mikrotechnologin, die Idee für einen THT-Arbeitsplatz auf Basis eines Pick-to-Light-Systems. Nachdem die Fertigungsplaner die Anforderungen an Funktionalität und Ergonomie der Applikation definiert hatten, kam die Turck-Tochter Mechatec ins Boot. Die Spezialisten haben aus dem Anforderungsprofil eine Systemlösung erarbeitet und diese ergonomisch sowie kostenoptimiert umgesetzt. Mit seinen Pick-to-Light-Lösungen hat Turck bereits bei vielen Kunden manuelle Montage- und Kommissionierplätze ausgestattet. Mechatec konnte daher bei der Systemplanung auf den Erfahrungsschatz zurückgreifen und die Einzelkomponenten mit einer speziell für die THT-Applikation entwickelten Software kombinieren. Die Software steuert nicht nur den Prozess, sondern kann auch die Produktivität der THT-Bestückung erfassen und über einen separaten Monitor visualisieren. Die Daten werden erfasst, sodass sich bei einer späteren Analyse gegebenenfalls weitere Ansatzpunkte für Optimierungen identifizieren lassen. Hardwareseitig kommen an den Bestückungsplätzen u. a. zwei HMI/PLC-Systeme zum Einsatz, eine BL67-I/O-Station sowie diverse Sensoren und Leuchttaster samt Anschlussleitungen. Die Mitarbeiter stehen nun vor zwei ergonomisch gestalteten Pick-to-Light-Regalsystemen, die mit bis zu 48 Fächern für zu verbauende Komponenten versehen werden können. Mitarbeiter flexibler einsetzen Ein Bestückungsprozess beginnt mit dem Einlegen der leeren Platinen in den Rahmenträger. An den HMI/PLC-Bildschirmen werden die einzelnen Arbeitsschritte visuell dargestellt und die jeweils nächste zu bestückende Komponente mit der Lage und Bestückungsposition auf der Platine angezeigt. Die Darstellung dient zugleich als Arbeitsanweisung. Somit entfallen Anlernzeiten und die Einsatzmöglichkeiten der Mitarbeiter werden flexibler. Zudem signalisiert eine aktivierte Leuchte den Regalplatz, aus dem der Mitarbeiter die aktuell zu verbauende Komponente entnehmen muss. Nachdem der Mitarbeiter das Bauteil auf der Platine bestückt hat, bestätigt er den Arbeitsvorgang durch Berühren des kapazitiven Pick-to-Light-Sensors und die Visualisierung auf dem Monitor zeigt die nächste Bestückungsposition an. An den Regalplätzen leuchtet der Pick-to-Light-Sensor mit der als nächstes zu entnehmenden Komponente. Sind die Platinen komplett, schiebt der Mitarbeiter den Rahmen auf das Transportband. Die Rahmen mit den bestückten Platinen werden über die Transportbänder zur Lötwelle und dann zurück zu den Arbeitsplätzen gefahren. Dort entnehmen Mitarbeiter die fertig bestückten und gelöteten Platinen und befüllen den Rahmen wieder mit Leerplatinen für den nächsten Durchgang. Konzentration auf’s Wesentliche Die Regale können von hinten ohne Unterbrechung des Bestückungsvorgangs mit Bauteilen aufgefüllt werden, sodass der Mitarbeiter von Logistikaufgaben entbunden ist. Auch ergonomisch sind die Regale ein Fortschritt. Statt selbst den 8 kg schweren Bauteilrahmen zur Montage vom Band zu heben, führt ein Förderband diesen zu den Mitarbeitern. Sie müssen den Rahmen nur kurz anschieben, bis er vom Förderband erfasst und zur Lötwelle transportiert wird. Alle Vorarbeiten für die Bestückung neuer Produkte kann die Arbeitsvorbereitung jetzt extern durchführen. Mithilfe einer CSV-Datei wird der Gesamtprozess beschrieben und der Ablauf festgelegt. Zudem können die Fertigungsplaner definieren, ob der Arbeitsplatz mit einem oder zwei Mitarbeitern besetzt wird, um die Durchlaufzeit der Produkte zu verkürzen. Sobald das neue Produkt gestartet wird, muss nur die CSV-Datei samt Bildern in den IPC und die BL67- Station geladen werden. Ohne großen Aufwand kann die Lösung auch an das neue Warenwirtschaftssystem angebunden werden. Erste Erfahrungen zeigen, dass der optimierte Bestückungsprozess bei voller Auslastung eine Produktionssteigerung erbringt. Die Lötwelle ist durchgehend und gleichmäßig ausgelastet und Unterbrechungen des Prozesses wurden weitestgehend reduziert. Damit konnte auch die Fehlerquote gesenkt werden, da Unterbrechungen im Bestückungsprozess auch stets Fehlerquellen sind. www.turck.com Tel. 07132 991690 | info@falcon-illumination.de Falcon -das Original ist rot. Anzeige bis 1000 Lumen INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2016 83 Falcon.indd 1 15.03.2016 11:22:14

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