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LEM stellt vor allem Strom- und Spannungswandler her. Die hochkomplexen Montageanlagen für seine Werke weltweit konstruiert und baut LEM in Eigenregie. „Unsere bisherigen Anlagen zur Produktion von elektronischen Sensor-Bauteilen erreichen Taktzeiten von rund neun Sekunden. Mit der neuen Anlage kommen wir auf sechs Sekunden. Bei künftigen Generationen werden es nur noch fünf Sekunden sein“, berichtet Frédéric Cattaneo, Teamleiter Anlagenbau in Genf.
Das sind 44 Prozent mehr Output – bei lückenloser Bauteilkontrolle und deutlich höherer Flexibilität. Statt einer Variante kann die Anlage zwei Bauteilvarianten produzieren, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist. Rund 3 Millionen Bauteile pro Jahr sollen künftig im 24/7-Betrieb die Anlage verlassen.
Dass LEM bei seinen Montageanlagen auf das Systemprogramm für die modulare Hochleistungsmontage von Schunk zurückgreift, hat gute Gründe. Das Systemprogramm deckt alle Anforderungen ab: Greifen, Drehen oder translatorisches Bewegen, pneumatisch oder elektrisch, modular oder kompakt – über 10000 Varianten sind möglich. Zudem enthält das Programm die Peripherie in Form standardisierter Säulenaufbausysteme, Adapterplatten und Planungstools. Mit minimalem Konstruktions- und Montageaufwand lassen sich damit Pick & Place-Einheiten, Kreuzschlitten, Greifschwenkeinheiten, Portalsysteme oder ganze Funktionsbaugruppen aufbauen.
Kraftdosiertes Biegen und Pressen
Penibel analysiert das Team bei LEM, welche Vorteile die unterschiedlichen Komponenten bieten. Während an einer zeitkritischen Biegestation und bei Greifern bis heute pneumatische Komponenten zum Einsatz kommen, hat man das kraftkontrollierte Einpressen auf die mechatronische Schunk PPU-E 15 Pick & Place-Einheit umgestellt. Bei den frei programmierbaren Tempomachern lassen sich Position und Geschwindigkeit flexibel variieren. Sanft fährt die Einheit in das Werkzeug, um die Elemente mit exakt dosierter Kraft zu biegen und zu pressen, bevor die Achse zuletzt mit Maximalgeschwindigkeit in ihre Ausgangsposition zurückkehrt und das Teil auf der Palette des linearen Transportsystems ablegt.
Die lineardirekt angetriebene PPU-E ist die derzeit schnellste Pick & Place-Einheit am Markt. In der Spitze schafft die PPU-E 15 stolze 100 Picks pro Minute. So hohe Taktzahlen sind bei LEM gar nicht gefordert. Viel mehr hängt von dem sanften Bewegungsprofil und der Wiederholgenauigkeit der Achse ab, die bei 0,01 mm liegt.
Je sanfter die Bewegungen der einzelnen Handhabungssysteme, desto geringer sind die Vibrationen der gesamten Anlage. Genau darauf kommt es bei LEM an. So liegt beispielsweise die Toleranz bei der Ebenheit von vier gebogenen Kontakten bei gerade 0,015 mm. Genau hierfür nutzt LEM die Stärken der PPU-E und ihres verschleißfreien Direktantriebs mit hoher Dauerwiederholgenauigkeit und einfacher Programmierung.
Luftgefederte Prüfstation
Noch einen Schritt weiter geht LEM an zwei Prüfstationen zur optischen Kontrolle der Bauteile: „Hier brauchen wir Schnelligkeit, kombiniert mit einer besonders sanften Bewegung“, erläutert Frédéric Cattaneo. 2D- und 3D-Kameras erfassen die Bauteile allseitig vermessen die Kontakte und prüfen die Ebenheit der gebogenen Elemente. Sind die Erschütterungen zu groß, scheitert der Qualitäts-Check mit dem Vision-Sensor.
„Um Vibrationen zu verhindern, haben wir uns für Schunk-Linearachsen mit servoelektrischen Direktantrieben entschieden, die dynamisch und zugleich sehr sanft verfahren“, betont der Anlagenbauer. „Zusätzlich lässt sich die gesamte Einheit im Moment des Messvorgangs über ein Luftfederelement von den Mikrovibrationen der Umgebung entkoppeln, sodass eine hochpräzise 3D-Messung möglich ist.“
Linearachsen für sanfte Bewegung
Die LDx-Baureihe gilt als Benchmark im Bereich der Highspeed-Montage. Servomotoren erzielen eine besonders hohe Leistung auf kompaktem Raum. Fast alle Module der LDx-Baureihe sind serienmäßig mit Absolutwertgebern verfügbar, die eine Wiederholgenauigkeit von 0,01 mm pro Achse gewährleisten. LEM setzt für seine Anwendung zwei Modulvarianten ein: Die LDN erreicht in der Basisvariante eine Antriebskraft von 250 N und eine maximale Nennkraft von 120 N. Die LDH wiederum ist speziell fürs präzise Bewegen oder geregeltes Einpressen konzipiert. Sie überzeugt mit einem schnellen Ansprechverhalten und einer hohen Positioniergenauigkeit. Die maximale Antriebskraft beträgt 125 N, die Nennkraft 52 N.
Pneumatikfreie Anlagen als Ziel
Aus Sicht von Frédéric Cattaneo geht der Trend bei LEM klar in Richtung pneumatikfreier Anlagen. „In Zukunft werden wir überwiegend elektrische Anlagen bauen mit elektrischen Greifern, elektrischen Linearmodulen und elektrischen Drehmodulen. Die aktuelle Anlage ist ein Zwischenschritt aus der Pneumatik heraus hin zu vollelektrischen Maschinen.“ Hauptgründe seien der Wegfall von Ventilen und Schläuchen, die geringeren Energiekosten, die Sauberkeit im Montageprozess sowie die deutlich reduzierten Vibrationen, vor allem bei hohen Geschwindigkeiten.
Statt aber pneumatische Module radikal zu eliminieren, präferiert LEM einen sanften Weg: Schrittweise werden einzelne Module durch mechatronische Alternativen ersetzt. So soll im nächsten Schritt der mechatronische EGP-Kleinteilegreifer die Aufgaben des bewährten pneumatischen MPG-plus übernehmen.
Schunk GmbH & Co. KG
Steckbrief
- Die hochkomplexen Montageanlagen für seine elektronischen Bauteile errichtet LEM in Eigenregie. Bislang erreichen die Anlagen Taktzeiten von rund neun Sekunden. Bei künftigen Generationen sollen es nur noch fünf Sekunden sein.
- Bei der Realisierung der Montageanlagen greift LEM auf das Systemprogramm für die modulare Hochleistungsmontage von Schunk zurück.
- Bei zeitkritischen Biegestationen und bei Greifern kommen zwar weiterhin Pneumatikkomponenten zum Einsatz, doch geht der Trend bei LEM generell klar in Richtung elektrische Greifer, elektrische Linearmodule und elektrische Drehmodule.
