Trotz eines bereits hohen Automatisierungsgrades gibt es nach wie vor Prozessschritte, die sich nur schwer mit klassischen Serienmaschinen abbilden lassen, insbesondere in der Sonderserienfertigung. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Bestückung von Leiterplatten mit großvolumigen oder geometrisch anspruchsvollen Bauteilen, etwa Hochleistungskondensatoren. Aufgrund ihrer Abmessungen und ihres Formats können diese Bauteile häufig nicht über konventionelle SMT-Bestückungsautomaten (Surface Mount Technology) verarbeitet werden. Die Folge sind manuelle Tätigkeiten, die wertvolle Fachkräfte binden und die Prozessstabilität beeinträchtigen.
Genau mit diesen Herausforderungen sah sich ein EMS-Dienstleister konfrontiert. Die Serienfertigung ist dort bereits hochautomatisiert, doch bei wiederkehrenden Sonderserien mussten bislang großformatige Kondensatoren manuell bestückt werden. Dieser Prozess erfolgte vollständig von Hand. Die Kondensatoren wurden in Styropor-Trays bereitgestellt, vom Mitarbeiter entnommen und einzeln in die Leiterplatte eingesetzt. Anschließend wurde die bestückte Platine dem nächsten Prozessschritt – dem Löten – zugeführt. Diese Vorgehensweise erfüllte funktional ihren Zweck, war jedoch personalintensiv und wenig flexibel. Zudem lief die Fertigung nicht kontinuierlich, sondern in unregelmäßigen Chargen, abhängig von der Verfügbarkeit des Personals.
Kollaborative Lösung mit dem Delta D-Bot
Zur Verbesserung und Neugestaltung des Produktionsprozesses wandte sich der EMS-Dienstleister der kollaborativen Robotik zu. Der Einsatz von Cobots versprach mehrere Vorteile. Cobots eignen sich zur Automatisierung sich wiederholender Aufgaben mit konstanter Qualität, wodurch sich Fachkräfte komplexeren Aufgaben widmen können. Sie lassen sich zudem schnell für unterschiedliche Baugruppen programmieren oder umprogrammieren, was kurze Umrüstzeiten für Sonderserien ermöglicht. Ebenso erfassen Cobots wertvolle Daten für eine bessere Prozesssteuerung im EMS-Umfeld.
Ziel des EMS-Dienstleisters war keine vollständige Automatisierung, sondern eine wirtschaftliche Teilautomatisierung mit möglichst geringem Investitions- und Integrationsaufwand. Um den konkreten Engpass gezielt zu adressieren, entschied sich das Unternehmen für einen kollaborativen Roboter der D-Bot-Serie von Delta. Diese umfasst kollaborative Industrieroboter mit jeweils sechs Achsen, Traglasten bis 30kg und Reichweiten bis 1.800mm sowie Kompatibilität mit Ethernet IP, Modbus und weiteren Kommunikationsinterfaces. Automatisierungstechnik von Beckhoff ermöglicht die effiziente Entwicklung ressourcenschonender Verpackungsmaschinen, verkürzt Konstruktionszeiten und senkt Kosten – für innovative Lösungen und nachhaltige Produktionsprozesse. ‣ weiterlesen
Vorsprung im Packaging
Zeitgemäße Sicherheitsfunktionen wie Pld Cat. 3/SIL 3 (Safe Position, Speed, Torque Limits, I/Os) sorgen für sicheres Arbeiten. Die Sicherheitsfunktion Reflex Safety erkennt Berührungen sofort und kehrt bei Unfallgefahr die Bewegung um. High-End-Sensoren und eine Kollisionserkennung tragen ebenfalls zur Sicherheit bei. Sicherheitsrelevante Daten wie Positionen, Geschwindigkeit, Drehmoment, Zonen, Grenzwerte und Kollisionserkennung lassen sich vorab definieren. Kompatibilität mit der Schutzklasse IP66 beugt der Verschmutzung des Innenlebens vor und erleichtert die Reinigung der Außenhülle.
Erfolgreicher Test und nächste Ausbaustufe
In der ersten Ausbaustufe dieses Projektbeispiels erfolgte der Aufbau einer Testanlage. Der Mitarbeiter positioniert dabei ein Bauteil-Tray mit Kondensatoren an einem definierten Platz und eine Leiterplatte in einer festen Aufnahme. Der Delta D-Bot Collaborative Robot übernimmt anschließend die vollständige Bestückung der Leiterplatte mit 68 Kondensatoren. Während dieses automatisierten Bestückungsprozesses kann der Mitarbeiter parallel andere Tätigkeiten übernehmen. Nach Abschluss wird die bestückte Leiterplatte dem weiteren Fertigungsprozess zugeführt.
Der Testbetrieb verlief sehr erfolgreich, sodass bereits der nächste Erweiterungsschritt definiert wurde. Ziel war hierbei eine höhere Autonomie der Anlage und eine weitere Reduzierung roboterbedingter Stillstandszeiten. In dieser nächsten Ausbaustufe wurde die Anlage um zwei Ablageplätze für Kondensator-Trays und zwei Positionen für Leiterplatten erweitert.
Der Delta D-Bot Collaborative Robot arbeitet dabei alternierend: Während eine Leiterplatte bestückt wird, kann der Mitarbeiter die zweite vorbereiten oder entnehmen. Ist ein Tray leer oder eine Leiterplatte vollständig bestückt, signalisiert das System dies über das HMI sowie eine Leuchtanzeige. Der entscheidende Vorteil ist, dass der Roboter nicht auf den manuellen Wechsel warten muss. Material- und Werkstückwechsel erfolgen zeitlich entkoppelt, wodurch eine deutlich höhere Anlagenverfügbarkeit und Prozesskontinuität erreicht wird.
Wirtschaftlichkeit im Fokus
Ein zentraler Aspekt dieses Projekts ist die Wirtschaftlichkeit. Die gesamte Automatisierungslösung – bestehend aus kollaborativem Roboter, Greifer, Peripherie und Integration – wurde innerhalb weniger Tage umgesetzt. Die Investitionskosten lagen bei unter 50.000 Euro.
