Digital Scout SPS 2022

SPS

SPS 2022 SMARTER TRANSPORT IN DER MIKROMONTAGE MODULAR UND EXAKT POSITIONIERT Auf der Suche nach einem präzisen Transportsystem in vollautomatischen Montageanlagen für Elektronikmodule, wurde das niederländische Unternehmen IMS bei Beckhoff fündig. Deren lineares Transportsystem XTS erfüllt mit einer Wiederholgenauigkeit von zehn Mikrometer die hohen Anforderungen an die Produktpositionierung. Zudem lässt sich mit dem XTS-Baukasten eine Anlage einfach an geänderte Produktionsanforderungen modular anpassen. DIE IDEE IMS aus dem niederländischen Almelo entwickelt seit fast zehn Jahren Hightechproduktionslinien für die Mikromontage kleiner Komponenten wie optische Module von Smartphones. Henri Paus, technischer Direktor bei IMS, ist stolz: „Einer unserer Kunden in Asien ist mittlerweile Marktführer für die optischen Module. Die Wahrscheinlichkeit ist daher groß, dass die Module vieler Smartphones auf einer unserer Montagelinien produziert wurden.“ Jedes Jahr bringen Smartphonehersteller mehrere neue Modelle auf den Markt. Um mit diesen kurzen Entwicklungszyklen Schritt halten zu können, sind flexible, einfach an veränderte Produktionsbedingungen anpassbare Produktionssysteme erforderlich. Weiterhin liegt die Messlatte zum Beispiel bei Kamerasystemen immer höher: 60 bis 100 Megapixel Auflösung sind keine Ausnahme bei modernen Smart phones. „Diese Entwicklung verlangt einen anderen Ansatz bei der Montage, da die Komponenten der Kameramodule zahlreicher und kleiner werden“, skizziert Henri Paus den Handlungsbedarf. Die erste Generation der IMS-Produktionslinie entsprach nicht mehr diesen Anforderungen. „Auch weil inzwischen Prozessschritte notwendig sind, die mit vier bis fünf Sekunden Taktzeit rund doppelt so viel Zeit benötigen wie die bisherig durchschnittlichen zwei Sekunden“, erklärt Henri Paus weiter. Alexander Pil, Chefredakteur der Zeitschrift Mechatronik und Maschinenbau, Verlag Techwatch Nimwegen „Um mit kürzer werdenden Entwicklungszyklen Schritt zu halten, sind flexible, einfach an veränderte Produktionsbedingungen anpassbare Systeme erforderlich. Bei der Montage ist das Transportsystem oft ein großer Stolperstein. Abhilfe schafft das XTS von Beckhoff, besonders durch dessen hohe Softwarefunktionalität und Modularität. Bei dem System sind die Mover nicht mehr miteinander verbunden und lassen sich als individuelle Servoachsen unabhängig voneinander bewegen.“ Henri Paus, Technischer Direktor bei IMS, Almelo, Niederlande 72 DIGITAL SCOUT Ihr Kompass zur SPS 2022

SPS 2022 GLEICHE LEISTUNG TROTZ HÖHERER ZEITEN Ein Takt von zwei Sekunden entspricht einer Jahresproduktion von etwa zehn Millionen Einheiten. Die bei den aktuellen optischen Komponenten notwendigen Dosierzeiten hätten daher beim bisherigen Anlagendesign eine drastische Reduzierung der Produktionszahlen bedeutet. Schließlich bestimmt in einem komplett sequenziellen Produktionssystem das langsamste Glied die Gesamtleistung. Dazu Henri Paus: „Ein halbierter Output war einfach indiskutabel. Dementsprechend war eine flexible Produktionsplattform zu entwickeln, die mit vielen Produktwechseln und langsameren Prozessschritten zurechtkommt“. Die einzelnen Prozessmodule und Arbeitsstationen entlang der Linie waren ausreichend leistungsfähig und erforderten daher nur einige Verbesserungen hinsichtlich der Genauigkeit. „Der größte Stolperstein war das bislang genutzte Transportsystem“, erinnert sich Henri Paus. Abhilfe konnte hier mit dem Extended Transport System (XTS) von Beckhoff und insbesondere durch dessen Modularität und hohe Software-Funktionalität geschaffen werden. Den Hauptunterschied zwischen XTS und der vorherigen Eigenentwicklung skizziert Henri Paus folgendermaßen: „Die Mover sind jetzt nicht mehr miteinander verbunden und lassen sich als individuelle Servoachsen unabhängig voneinander bewegen.“ Dies gibt IMS die Möglichkeit, die Mover nach einem schnellen Prozessschritt zu puffern und mehrere Mover gleichzeitig in mehrfach ausgeführte langsamere Arbeitsstation einfahren zu lassen. „So gelang es uns, trotz des langsamen Teilprozesses die hohe Produktionsleistung beizubehalten“, erinnert sich Paus. FLEXIBEL BEI ERWEITERUNGEN Der technische Direktor erläutert weitere Vorteile: „XTS passt nicht nur zu den filigranen Produkten, mit denen unsere Kunden arbeiten, das modulare Transportsystem ist zudem äußerst flexibel.“ Wenn eine Montagelinie für ein neues Produkt umgerüstet werden muss, lässt sich die Linie unkompliziert erweitern. Dazu sind in die Produktionsanlage lediglich neue Zellen, einschließlich der zusätzlichen Arbeitsstationen, einzufügen. Das hierfür notwendige Erweitern des Transportsystems ermöglicht der modulare XTS-Baukasten in einem kleinen Rastermaß von 250 Millimeter. Innerhalb weniger Stunden können die Bediener mit der umgebauten Anlage die Produktion wieder aufnehmen. „Bei Wettbewerbslösungen gibt es diese Möglichkeit nicht“, meint Henri Paus. Gemeinsam mit den XTS-Spezialisten von Beckhoff wurde eine passgenaue Lösung als vormontierte und getestete Baugruppe mit dem GFX-Führungssystem von Hepco Motion zur Verfügung gestellt. Henri Paus ergänzt: „Nicht nur die Mechanik muss sich schnell abkoppeln lassen. Elektronik und Steuerung müssen ebenso mit den richtigen Steckerverbindern und Anschlüssen für die Trennung vorbereitet sein. Und durch die Aufteilung der Software in entsprechende Bausteine haben wir auch hier für Flexibilität gesorgt.“ AUF ZEHN MIKROMETER GENAU Die zu montierenden optischen Module sind in der Regel 5 bis 18 Millimeter klein und verlangen vom Transportsystem eine Positioniergenauigkeit von mindestens 50 Mikrometer. Dabei sind Einflussfaktoren wie Temperatur und kleinste Vibrationen der XTS-Mover zu berücksichtigen. „Die tiefe Integration des XTS in unsere Steuerungsarchitektur ermöglicht eine einfache Kompensation solcher Einflussfaktoren“, erläutert dazu Bernard Gerdes, Leiter der Beckhoff-Niederlassung in Enschede. IMS hat beispielsweise mithilfe zusätzlicher Sensoren die Temperatureinflüsse kompensiert. Obwohl sich die Geräte in einem temperaturkontrollierten Reinraum befinden, unterliegt das Transportsystem Temperaturschwankungen. Dies muss kompensiert werden. „Gemeinsam mit Beckhoff und Hepco ist es uns gelungen, nicht nur in der Transportrichtung sehr präzise zu sein, sondern das Produkt auch in der Höhe sehr genau zu positionieren“, betont Henri Paus. Mit dieser Vibrationsdämpfung und der erwähnten Temperaturkompensation kann IMS die Träger nun mit einer äußerst hohen Genauigkeit von zehn Mikrometer an den Arbeitsstationen positionieren. ERSTE ANLAGE BESTÄTIGT FLEXIBILITÄT IMS hat hohe Erwartungen an die zweite Generation seiner Produktionslinie für optische Module, wie Henri Paus erläutert: „Ich rechne damit, dass wir in den nächsten Jahren mindestens so viele Systeme wie von der ersten Generation auf den Markt bringen können. Denn kleine optische Komponenten, wie sie in Smartphones stecken, werden zunehmend auch in Monitoren, Drohnen und Autos eingesetzt. Zudem sind die Flexibilität, Modularität und Skalierbarkeit der IMS-Plattform auch für ganz andere Montageanwendungen interessant, zum Beispiel für die Produktion von Komponenten der Medizintechnik und Pharmaindustrie.“ Wie flexibel die 3PX-Produktionsplattform ist, zeigte IMS bereits bei der ersten Anlage. „Die Anlage war nahezu versandfertig, da fragte der Kunde an, ob er sie auch für Produkte verwenden könne, die viel größer sind als ursprünglich spezifiziert“, erinnert sich Henri Paus. „Ein komplettes Redesign der Anlage war dennoch nicht nötig.“ IMS musste nur einige Teile etwas vergrößern und die umgebaute Maschine war zeitnah versandbereit. Bild: Tjeerd Derkink www.beckhoff.com; www.ims-nl.com Bremsentechnologie 4.0 für höchste Ansprüche ROBA ® -servostop — Kompakte, leistungsdichte Sicherheitsbremse für Robotorgelenke Besuchen Sie uns auf der SPS, Halle 4 Stand 278 www.mayr.com Ihr Kompass zur SPS 2022 DIGITAL SCOUT 73