Traceabilityfähige Handarbeiten


Titelthema a:lot 27 - Sommer 2018

Auch in hochautomatisierten Produktionsprozessen der Elektronikfertigung müssen nach wie vor einige Arbeiten von Hand ausgeführt werden. Das erhöht nicht nur die Fehlerquote, es hat bisher auch die Dokumentation und Rückverfolgbarkeit der Arbeitsergebnisse nahezu unmöglich gemacht. Nach und nach werden jedoch immer mehr Produkte entwickelt, mit denen auch händisch durchgeführte Arbeiten punktgenau dokumentiert werden können, zum Beispiel beim Schrauben.

Mit der zunehmenden Automatisierung der Elektronikfertigung wird der Faktor Mensch so weit es geht aus dem Produktionsprozess verdrängt. Und das aus gutem Grund, denn die menschliche Arbeitskraft ist nicht nur teuer, sie verursacht auch eine hohe Fehlerquote und lässt sich schlecht reproduzieren. In einigen Bereichen geht es aber nicht ohne den Werker, der mittels seines Knowhows verschiedene Arbeitsgänge händisch durchführt. Das wird mehr und mehr zum Dilemma für Unternehmen, die ihre Produkte in sicherheitssensible Bereiche liefern. Eine der Grundvoraussetzungen dort ist nämlich die lückenlose Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen Arbeitsprozesses und jeder einzelnen Lötstelle oder Verschraubung.
Kein Wunder also, dass sich immer mehr Unternehmen, die Produkte für händisch durchgeführte Arbeiten in der Elektronikfertigung anbieten, auf den Weg machen, die Arbeitsprozesse für die höchsten Ansprüche kompatibel zu machen. Die Handlötspezialisten Weller und JBC haben bereits seit geraumer Zeit traceabilityfähige Lötstationen im Programm, wenn auch mit unterschiedlichen technischen Lösungen. Immer mehr kollaborierende Roboter können zahlreiche Tätigkeiten wie Schrauben, Löten und Platzieren ganz oder teilweise übernehmen (s. Kasten). Und auch in der Schraubtechnik gibt es interessante Lösungen, wie jede einzelne Verschraubung genau dokumentiert werden kann.

OEM-gerechte Verschraubungen per Hand

Wussten Sie zum Beispiel, dass selbst die Griffe an den Handgepäckfächern in Flugzeugen mit zwei Sicherheitsverschraubungen befestigt werden müssen? Ein Beispiel, das zeigt: Steigende Qualitätsanforderungen machen immer häufiger hochpräzise Arbeitsprozesse erforderlich. Beim Schrauben bedeutet das wachsende Präzision und Reproduzierbarkeit und am besten eine lückenlose Dokumentation und Rückverfolgbarkeit jeder einzelnen Verschraubung. Bisher war das nur in automatisierten Prozessen erreichbar und klang bei händisch durchgeführten Schraubvorgängen wie eine Utopie.
Mit dem ASG EC-Handschrauber der SD2500-Serie von ADT Fuchs bietet der Elektroniklieferant Wetec jetzt exklusiv für die Elektronikfertigung ein Schraubsystem an, das in gleich mehrerlei Hinsicht höchsten Ansprüchen gerecht wird. „Dank dieser innovativen Kombination aus einem intelligenten Handschrauber und einer hochwertigen Steuereinheit ist es möglich, bei kleinen Drehmomenten hochpräzise zu schrauben und die Ergebnisse rückführbar nach DIN ISO 5393 zu machen“, berichtet Wolfgang Schulz, Geschäftsführer von Wetec. Damit werden nun auch Handverschraubungen den strengen Anforderungen vieler OEM-gerecht und sind bereit für Industrie 4.0.

Präzise, ergonomisch und leicht

Für die Präzision in der SD2500-Serie sorgt unter anderem ein im Handschrauber eingebauter Drehmoment-Drehwinkel-Sensor. Dieser misst und schraubt mit einer Fehlergenauigkeit von unter einem Prozent. Im Vergleich dazu haben Handschrauber, die das Drehmoment über den Motorstrom ermitteln, eine Abweichung von stattlichen 10 bis 15 Prozent. Die zusätzliche Technik im Handschrauber geht aber nicht zulasten seiner Ergonomie. Die Geräte der SD2500-Serie bleiben erfreulich schlank und leicht und lassen sich deshalb auch über einen längeren Zeitraum ermüdungsfrei nutzen. Da sämtliche Taster und Schalter am Handschrauber frei belegt beziehungsweise programmiert werden können, lässt sich die Handhabung individuell optimieren. Um den vielen unterschiedlichen Schraubanforderungen gerecht werden zu können, stehen etwa 20 Handschraubermodelle zur Auswahl, die sich vor allem im Drehmomentbereich, der Drehzahl sowie der Startweise unterscheiden. Die Handschrauber der SD2500-Serie eignen sich bereits für Verschraubungen mit Drehmomenten ab 0,1 Nm und meistern maximal bis zu 5,6 Nm. Die Drehzahl liegt je nach Modell zwischen 500 und 1.700 Upm. Gestartet werden die Handschrauber entweder per Schub (Andruckstart, also durch Drücken des Werkzeugs auf die Schraube), per Hebel (am Griff des Handschraubers) oder einer Kombination aus diesen beiden Methoden (für erhöhte Sicherheit).

Steuereinheit per Touchpanel intuitiv bedienbar

Ergänzt und erweitert werden die technischen Möglichkeiten des Schraubsystems durch die Steuereinheit X-PAQ, die für sämtliche Handschrauber der SD 2500-Serie kompatibel ist. X-PAQ überwacht den Schraubarbeitsplatz komplett mit Drehmoment- Drehwinkel-Auswertung, Schraubenzählung sowie sämtlichen Prozessparametern. Alle Schraubvorgänge können grafisch anhand einer Kurve auf dem Display dargestellt werden, gleichzeitig werden sie archiviert.
Das Besondere daran ist, dass nicht die an der Steuereinheit programmierten Daten angezeigt und aufgezeichnet werden, sondern für jede einzelne Verschraubung die tatsächlich an der Schraube gemessenen. Damit ist das System voll traceabilityfähig und eignet sich für Indus-trie 4.0. Die Daten können per USB oder wahlweise per Ethernet exportiert werden. Sämtliche Einstellungen werden über ein Touchpanel direkt an der Steuereinheit vorgenommen. Nicht zuletzt deshalb ist die X-PAQ trotz ihrer komplexen Möglichkeiten sehr einfach zu bedienen. Es genügt eine gründ-liche Einweisung, um es sicher zu beherrschen. Eine aufwendige Schulung ist nicht erforderlich. Die Einweisung wird bei der Auslieferung des Schraubsystems durch die Fachleute von Wetec bzw. ADT Fuchs vorgenommen. Sollten sich während der Nutzung des Schraubsystems im praktischen Alltag dennoch Fragen ergeben, stehen die Experten selbstverständlich ebenfalls kurzfristig und unbürokratisch zur Verfügung.

Perfekt für Sicherheitsverschraubungen geeignet

Der ASG EC-Handschrauber SD2500-Serie lässt sich in bereits vorhandene Systeme integrieren, auch in solche mit Roboterlösungen. Das System ist ESD-konform und kann durch umfangreiches Zubehör ergänzt werden. „Dieses Schraubsystem eignet sich vor allem für industrielle Anwendungen, bei denen Sicherheitsverschraubungen gefordert sind, also zum Beispiel im Bereich Automotive, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Militär“, erläutert Wolfgang Schulz. Aber auch für die Lampenindustrie ist der neue Handschrauber wegen seiner kompakten Abmessungen eine interessante Alternative.

Kollaborierender Roboter zum Schrauben, Löten und Bestücken

Ebenfalls aus dem Hause ADT Fuchs kommt der 6-Achsen Roboter Techman TM5 mit voll integriertem Kamera-System, der exklusiv von Wetec für die Elektronikfertigung in Deutschland vertrieben wird. Der kollaborierende Roboter ist multifunktional und eignet sich zum Beispiel zum Löten, Schrauben und Bestücken, aber auch zum Packen oder zur Qualitätsinspektion. Für die unterschiedlichen Einsatzzwecke gibt es zahlreiches Zubehör, im Bedarfsfall kann dieses auch individuell angefertigt werden. Die verschiedenen Funktionen lassen sich flexibel einrichten, und zwar sehr einfach und ohne aufwendige Schulung.
Seine Multifunktionalität und Flexibilität verdankt der Techman TM5 unter anderem dem integrierten Kamera-System. Mit seiner Hilfe können dem Roboter einfach und intuitiv die unterschiedlichsten Aufgaben angelernt werden. Die Kamera kann zum Beispiel Barcodes scannen, Farben und Formen erkennen oder Bauteile auf Beschädigungen überprüfen. Eine Pick- & Place-Aufgabe mit automatischer Teileerkennung über das Kamerasystem ist in wenigen Minuten erstellt. Damit ist der Techman TM5 sehr viel einfacher und schneller zu bedienen als herkömmliche Add-on-Kamerasysteme, gleichzeitig ist er kostengünstiger. Der neue Roboter ist konform zu ISO 10218-1 und ISO/TS 15066 für Mensch-Roboter-Interaktion. Die Sicherheitsgrenzen können über die Geschwindigkeit und die Kraft festgelegt werden. Auch die handgeführte und servounterstützte Einrichtung trägt wesentlich zur Sicherheit bei.
Der Techman TM5 benötigt nur eine Software und ist sofort einsatzbereit. Da die Steuereinheit des Techman TM5 auf dem Windows Betriebssystem basiert, kann sie einfach mit handelsüblicher Tastatur, Maus und Bildschirm betrieben werden. Eine perfekte Lösung zur Umsetzung von Industrie 4.0 eben.

Text: Volker Neumann


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