Investition in Selektivlötlinie - 02/2020

Durch den anhaltenden Trend zur Miniaturisierung von Baugruppen werden mehr und mehr Produkte vom klassischen THT Layout zur reflowfähigen SMT Baugruppe weiterentwickelt. Zurück bleiben einige wenige THT Bauelemente, die nach dem Reflowprozess eingelötet werden müssen, weil sie in SMT Form nicht verfügbar oder unverhältnismäßig teurer als das entsprechende bedrahtete Bauelement sind. Meist handelt es sich hierbei um Bauelemente mit Sonderformen oder temperaturempfindliche Komponenten oder Bauelemente. Die THT Fertigung gilt deshalb als arbeitsintensiv und qualitätskritisch. Zu groß ist die subjektive Beeinflussung durch den Mitarbeiter.

 
Diesen Herausforderungen hat sich Leesys gestellt und in eine Selektivlötlinie mit einem Höchstmaß an Möglichkeiten zur Varianz und Flexibilität der zu bestückenden Baugruppen unter Einhaltung der gesteckten Qualitätsziele investiert.

 
Anforderungen an die neue Selektivlötanlage:

  • Selektivlötlinie mit dem Statement: Industrie 4.0!
  • Taktzeitminimierung
  • Prozessstabilität
  • Umsetzung Sonderanforderungen:

            o finepitch Stecker
            o Verarbeitung hoher Bauelemente 120mm Ober- und 60mm Unterseite
            o Reduzierung Baugruppenhandling

  • Produktionsflexibilität schaffen durch chaotische Bestückung/Lötung
  • Reduktion der Wartungszeiten
  • Bedienerfreundlichkeit
  • Automatisiertes Rahmenhandling zur Minimierung des Bedienereinflusses
  • Kontrolle der Bauteilbestückung am Arbeitsplatz durch den Einsatz eines Visionssystems
  • Traceability in der THT Bestückung/-Lötung auf Baugruppenebene

 

Der Schlaue Klaus lernt nie aus!

 

Selektivlötlinie "Schlauer Klaus"

Herzstück der neuen Selektivlötlinie ist das Bestückkontrollsystem „Schlauer Klaus“. Das System ist bei Leesys als interaktiver Montagearbeitsplatz für THT Bauelemente eingesetzt.

 
Der Mitarbeiter erhält nach seiner Anmeldung die einzelnen Informationen zum Bestückungsvorgang auf dem Touchscreen oder per Projektion direkt auf der Arbeitsfläche dargestellt. Für einen flüssigen Arbeitsablauf legt bzw. montiert der Mitarbeiter die Bauteile auf die dafür vorgesehenen Stellen. Der „Schlaue Klaus“ erkennt die einzelnen Schritte und kontrolliert diese auf Richtigkeit; bei Fehlern erhält der Mitarbeiter einen audiovisuellen Hinweis, und erst, wenn er den Fehler behoben hat, kann die Montage fortgesetzt werden. Parallel zur Qualitätskontrolle dokumentiert das System im Hintergrund jeden einzelnen Arbeitsschritt.

 
Der „Schlaue Klaus“ schaut den Mitarbeitern bei ihrer Arbeit permanent „über die Schulter“, verfolgt jeden Arbeitsschritt quasi nach dem Vier-Augen-Prinzip und bestätigt, wenn der Arbeitsvorgang mit Null Fehlern erfüllt ist.  Dabei geht aber nicht darum, den Mitarbeiter zu kontrollieren, sondern ihn zu entlasten und gleichzeitig die Qualität zu sichern. Durch die Kombination von Datenbankmanagement, hochauflösender Kameratechnologie und intelligenten Bildverarbeitungsalgorithmen schafft es der „Schlaue Klaus“, Artikel bis zu einem Millimeter auf ihre Qualität zu überprüfen.

 
"Das System ist sehr bedienerfreundlich und lässt sich einfach programmieren", erklärt Sebastian Worch, der als Produktionstechnologe bei Leesys vor allem drei Vorteile in der Zusammenarbeit mit dem „Schlauen Klaus“ sieht: Die Einarbeitungszeit habe sich extrem verkürzt, die Bestückungsqualität sei deutlich gestiegen und die Fehlerquote signifikant gesunken. Bei der Bestückung gehe sie gegen Null, denn wenn ein Bauteil mit falscher Polarität eingesetzt oder ein Bauteil schräg eingebaut werde, melde sich der wissende Kollege.

 
Die verarbeiteten Baugruppen bekommen nach Abschluss der Bestückung einen Checkpoint am Linieneingang und beim Auslauf aus der Lötanlage einen Linienausgang. Diese Checkpoints sind den Baugruppen zugeordnet und ermöglichen eine Rückverfolgbarkeit  über das Manufacturing Execution System (MES).

 
Die neue Selektivlötlinie bei Leesys besteht aus:

  • Selektivlötanlage der Firma Kurtz/Ersa  mit festeingestellten Rahmentransport für flexibel einstellbare Lötrahmen zum Löten von Einzelschaltungen, Nutzen oder Carriern
  • Automatisiertes Rahmenumlaufsystem der Firma Pacha zur Verbindung zwischen Lötmaschine und Bestückplatz
  • Bestücktisch der Firma Pacha mit abkoppelbarem Rüsttisch zur Realisierung einer externen Rüstung
  • Bestückkontrollsystem der Firma Optimum als Bestückhilfe zur Handbestückung, um Bestückfehler vor dem Löten zu erkennen und Nacharbeit zu minimieren
  • Manufacturing Execution System (MES)  stellt die Schnittstelle zwischen allen Linienkomponenten dar und ermöglicht so eine Rückverfolgbarkeit auf Baugruppenebene

 

Prozessablauf:

  • Am Bestücktisch werden die zu verarbeitenden Baugruppen eingescannt und mit dem Umlaufrahmen verheiratet.
  • Aus dem MES wird die hausinterne Sachnummer ermittelt und das zugehörige Bestückprogramm gestartet.
  • Die geführte Bestückung beginnt.
  • Erst nach Abschluss der kompletten Bestückung kann der Lötrahmen durch den Bediener freigegeben werden

             o Zum Kontrollumfang gehören auch Löthilfsmittel wie Niederhalter
             o Mittenunterstützungen und deren Position.

  • Zur Taktzeitoptimierung  und Kostenreduzierung ist eine chaotische Bestückung innerhalb einer Rüstung  (die Lötprogramme müssen dieselben Düsen beinhalten)möglich 
  • Die verarbeiteten Baugruppen bekommen nach Abschluss der Bestückung einen Checkpoint Linieneingang und beim Auslauf aus der Lötanlage einen Linienausgang.
  • Diese Checkpoints sind den Baugruppen zugeordnet und ermöglichen eine Rückverfolgbarkeit über das MES.

 

Eckdaten Selektivlötanlage:

  • Hersteller: Kurtz/Ersa
  • Fabrikat: VersaFlow VF455VF Selective
  • Prozesse werden parallel ausgeführt durch Trennung von Flussmittelauftrag, Vorheizen und Löten
  • Selektivfluxer zum gezielten Auftrag von Flussmittel
  • 2 Vorheizungen mit je einer Konvektions- und einer Strahlungsheizung
  • 2 Löttiegel mit :

             o    Einer Overtop Konvektionsheizung zur Temperaturerhaltung während des Lötens
             o    Je einem 3- Achssystem welche voll autark bzw. elektrisch gekoppelt verfahren können
             o    Einer Rüstkontrolle zur Überprüfung der Düsengeometrie bzw. des Ablaufverhaltens
             o    Automatische Lötdüsenaktivierung zur Erhöhung der Düsenstandzeit

  • Umrüstung eines Tiegels als Minischwall möglich (somit kann Selektivlöten mit Schwall-Löten kombiniert werden)
  • Verwölbungsmessung zur Anpassung der Z-Höhen
  • Fiducialerkennung zur X- und Y-Korrektur 

 

Eckdaten Handlingsystem:

  • Transport der Lötrahmen bis zur Bestückposition auf Bestücktisch und automatischer Abtransport dieser bei Beendigung der Bestückung
  • Drehstation ermöglicht eine Nachrüstung von zusätzlichen Bestücktischen
  • 2 Pufferstationen zur Auslastungserhöhung  der Lötanlage
  • Umlaufsystem mit Hebe- und Senkstation mit Rücktransport durch die Kühlstrecke
  • automatischer Ablauf von Hin- und Rücktransport

 

Eckdaten optisches Bestückkontrollsystem:

  • Hersteller: Optimum
  • Fabrikat: Schlauer Klaus