Handhabung Einheitliche Plattform ermöglicht Steigerung der Taktgeschwindigkeit

Redakteur: Jan Vollmuth

Ein Rundtakttisch von Philips Innovation Services für Mikro-Montageprozesse erreicht auf Basis der iQ-Platform von Mitsubishi Electric eine Geschwindigkeit von bis zu 180 Takten pro Minute.

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Mit einem neu entwickelten, indexierenden Rundtakttisch speziell für das Handling von Kleinstteilen in der Massenproduktion hat die Maschinenbausparte der Royal PHILIPS Electronics die maximale Geschwindigkeit eines solchen Rundlauftisches von 100 auf bis zu 180 Takte pro Minute erhöht.
Mit einem neu entwickelten, indexierenden Rundtakttisch speziell für das Handling von Kleinstteilen in der Massenproduktion hat die Maschinenbausparte der Royal PHILIPS Electronics die maximale Geschwindigkeit eines solchen Rundlauftisches von 100 auf bis zu 180 Takte pro Minute erhöht.
(Bild: Mitsubishi Electric Europe)

Wie in fast allen Ingenieursdisziplinen sind auch im Maschinenbau eine intensive Forschung und kontinuierliche Suche nach Verbesserungspotenzial wesentlich für den Erfolg am Markt. Nach Möglichkeiten zur Optimierung ihrer Anlagenkonzepte sucht auch das Entwicklungsteam um Business Development Manager Uwe Geick und Innovation Manager Karl-Heinz Hohaus von der PInS Industrialization Aachen. Dabei handelt es sich um die Maschinenbausparte der Royal Philips Electronics, Philips Innovation Services, Sparte Industrialization.

Aus dieser Suche ergab sich ein Optimierungsprojekt mit dem ehrgeizigen Ziel, die Taktung eines Inline-Rundlauftisches für Mikro-Automatisierungsprozesse maßgeblich zu erhöhen, ohne an Qualität einzubüßen. Zu diesem Zweck entwickelte das Team zunächst exemplarisch ein Konzept für eine Rundtaktanlage, die Leckagetests durchführt. Der grundlegende Aufbau dieses Modells lässt sich auf viele weitere Prozessschritte der Mikro-Montage anwenden.

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Bei dem Projekt erwies sich die Massenreduktion als besondere Herausforderung. Denn nur eine Anlage mit wenig Masse ermöglicht eine hohe Taktgeschwindigkeit bei hoher Genauigkeit, als Basis für Produktivitätssteigerung bei optimaler Wirtschaftlichkeit.

Hinsichtlich Roboter und Steuerungen fiel die Wahl der Entwickler auf Mitsubishi Electric. „Die Komponenten von Mitsubishi Electric sind für ihre kompakte Größe besonders leistungsstark, also genau das, was wir suchten“, so Karl-Heinz Hohaus. Peter Mischitz, Manager OEM Program Europe, Mitsubishi Electric Europe B.V., ergänzt: „Das Anlagenkonzept baut auf unserer iQ Platform auf. Diese Einheitlichkeit ermöglicht eine besonders schnelle Synchronisation der Arbeitsvorgänge und trägt maßgeblich zur hohen Taktung bei. Das gilt für die erste Beispielanlage zum Leckagetest wie auch für alle weiteren Rundtakttische, die nach diesem Modell entwickelt werden.“

In dem neuen Konzept für Rundlauftische in der Mikro-Montage sind die Komponenten von Mitsubishi Electric für die Steuerung und Regelung der Anlage zuständig. Dabei steuert die SPS MELSEC System Q CPU die gesamte Maschine, die beiden Roboter MELSEC System Q CPUs sind für die Steuerung der Roboterbewegungen zuständig und die Motion MELSEC System Q CPU übernimmt die Steuerung aller Motion-Bewegungen.

Arbeiten im Takt: Der Rundlauftisch in Aktion.

„Mitsubishi Electric bietet von der Robotersteuerung bis zum GOT-Bedienpanel alles aus einer Hand, einheitlich basierend auf der iQ Platform. Die Produkte sind genau aufeinander abgestimmt. Für diese Maschine gibt es keinen anderen Hersteller, der ein solches Gesamtpaket liefern kann“, so Uwe Geick.

Alle vier Mitsubishi Electric CPUs sind auf den Baugruppenträger der iQ Platform montiert und kommunizieren über den Rückwandbus direkt miteinander, sodass eine besonders schnelle Synchronisation möglich ist. „So konnten wir mehr Leistung und vor allem mehr Geschwindigkeit aus der Mechanik herausholen als bei einer Vernetzung der Komponenten über offenes Ethernet. Auf diese Weise konnten wir schließlich die Taktung maximieren“, beschreibt Uwe Geick weiter.

Der Arbeitstakt kann stufenlos reguliert werden

Peter Mischitz ergänzt: „Die Maschine ist komplett auf einem Motion-System aufgebaut. Die Anlage kann also stufenlos hoch- und runtergefahren werden, je nach geplantem Produktionsvolumen zum Beispiel von 180 auf 60 Takte. Das Motion-System synchronisiert die Abläufe automatisch, sodass ein Nachjustieren nicht nötig ist.“

In der ersten exemplarischen Leckage-Testeinheit sind zwei Überkopf-SCARA-Roboter von Mitsubishi Electric verbaut. Die 4-Achs-Industrieroboter vom Typ RH-SQH verfügen über eine maximale Hebekraft von 3kg bei einer Wiederholgenauigkeit von ± 0,01 mm und einer Reichweite von 350 mm.

Die beiden SCARA-Roboter regeln die Zu- und Abfuhr der zu prüfenden Produkte: Ein Roboter greift von außen einzeln die Stücke auf und legt sie in den Rundtakttisch, auf dem sie verschiedene Leckagetests durchlaufen. Anschließend entnimmt der zweite Roboter die geprüften, einwandfreien Teile aus der Haltevorrichtung und palettiert sie. „In diesem Geschwindigkeitsbereich gibt es nicht viele SCARA-Roboter, die über Kopf eingebaut werden können. Die beiden Mitsubishi Geräte sind zudem besonders platzsparend integrierbar“, erklärt Karl-Heinz Hohaus. „Ein weiterer Pluspunkt, der uns überzeugt hat: Die Roboter erlauben aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit eine konstant hohe Taktung.“

Einfache Anlagenbedienung per TFT-Anzeige

„Die universale SPS-CPU ist das Kernstück der iQ Platform und erlaubt einen besonders schnellen Datenzugriff. Die Motion-CPU liefert hochdynamische, flexible Servotechnik. Das in dieser Anlage integrierte System kann bis zu acht Servoachsen gleichzeitig steuern und verfügt über eine Schnittstelle zu SSCNET III“, beschreibt Peter Mischitz die Komponenten.

„Das 15 Zoll große HMI aus der GOT16-Serie ermöglicht die einfache Anlagenbedienung per TFT-Anzeige mit einer Darstellung von 1024 mal 768 Pixeln und 65.536 Farben. Sonderfunktionen wie ein großer Datenspeicher von 15 Megabyte und umfangreiche Netzwerkanschlüsse sind bereits integriert und können mit Optionskarten zusätzlich erweitert werden.“

Neben diesen auf der iQ Platform aufbauenden Komponenten verfügt der Rundtakttisch über eine Sicherheitssteuerung SPS Safety Controller CPU mit 255 Funktionsblöcken im Programmspeicher. Außerdem stammt die komplette Servotechnik von Mitsubishi Electric. Hierzu zählen zwei digitale AC-Servoverstärker vom Typ MR-J3-B für Motorenleistung bis 3500 beziehungsweise 5000 Watt. Sie sorgen dafür, dass die Trägerplatte in der Mitte des Tisches rundläuft und schließen den Kreislauf des Ein- und Aussetzens der Produkte. Dabei halten sie die Geschwindigkeit synchron.

Die Schaltschränke sind als Einheit konzipiert und können einfach in die Fertigungslinie integriert werden. Die Anlage selbst lässt sich problemlos an eine marktübliche MES- oder ERP-Lösung anschließen.

Das Konzept für den Rundlauftisch für Leckagetests ist auf unterschiedliche Prozessschritte wie Fügeaufgaben, Umformen, Beschichten oder weitere Messvorgänge in der Mikro-Montage anwendbar. Mit diesem Ansatz richtet sich PInS Industrialization Aachen an externe Kunden, die höchst zuverlässig Teile in großer Stückzahl herstellen, kontrollieren und messen müssen.

Mithilfe von Mitsubishi Komponenten konnte die Geschwindigkeit im Vergleich zum Vorgängermodell je nach Anforderung um bis zu 80 Takte erhöht werden. Die beschriebene Leckage-Teststation ist in der Regel inline in eine komplette Fertigungslinie integriert. Der Durchmesser einer solchen Anlage kann von 120 cm bis zu maximal 300 cm reichen, je nach Größe der zu verarbeitenden Teile und nach Anzahl der Arbeitsstationen auf einem Tisch. Mit 210 cm hat das erste Modell ein mittleres Format.

Das Konzept eignet sich für zahlreiche Applikationen

Die exemplarische Leck-Testanlage kann in ganz verschiedenen Industrien im Rahmen der Prozesssicherheit eingesetzt werden, um Produkte in Hochgeschwindigkeit auf mögliche Leckage zu prüfen, zum Beispiel in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie, der pharmazeutischen Industrie, im Automobilsektor oder in der Feinmechanik wie der Medizintechnik.

Karl-Heinz Hohaus erläutert: „Ziel ist es beispielsweise, die Haltbarkeit von in Schutzatmosphäre verpackten Lebensmitteln, die Sterilität von Ampullen und Spritzen oder die einwandfreie Funktionsweise sicherheitsrelevanter Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel Bremsbaugruppen zu gewährleisten. Der Rundtakttisch ist auch bei hoher Geschwindigkeit in der Lage, bruchempfindliche Teile wie Glasröhrchen zuverlässig zu handhaben. Aufbauend auf diesem Konzept lassen sich Rundtische für viele verschiedene hochpräzise Mikro-Montage- und Kontrollarbeiten in Hochgeschwindigkeit realisieren – beispielsweise bei der Fertigung von Xenon-Lampen anfallende Schweiß- und Laserprozesse, ultra-reine Gasprozesse, hochgenaue Dosierung und Zufuhr von Fest- und Flüssigstoffen, Beschichtungsvorgänge oder die optische Produktionskontrolle.“ (jv)

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