Aufbau einer intelligenteren Welt
: Intelligente Geräte werden immer mehr in unseren Alltag integriert. Hochautomatisierte Fertigung ist der Schlüssel zur kostengünstigen Produktion der benötigten großen Stückzahlen für den Einsatz in Haushaltsgeräten, Gebäuden, Fahrzeugen und industriellen Steuerungssystemen.
Die Minimierung menschlicher Eingriffe beim Einrichten und Umrüsten von Hochgeschwindigkeits-Fertigungslinien ist entscheidend, um Fehler, Verzögerungen und Stillstandszeiten zu vermeiden. In Europa, wo Hersteller typischerweise eine breite Produktpalette für Industrie, Kommunikation, Medizin und moderne Automobilindustrie fertigen, kann die Reduzierung des Arbeitsaufwands bei Produktwechseln die Produktivität deutlich steigern.
Mehrere Ansätze können effektiv sein, beispielsweise die Kombination von Produktionsmanagement-Software zur Minimierung der Rüstvorgänge bei Produktwechseln und zusätzlichen, in die Anlagen integrierten Funktionen. Dadurch lassen sich verschiedene Arbeitskosten einsparen, etwa durch den Wegfall mühsamer Aufgaben wie dem Wechseln von Bestückungsköpfen, die Automatisierung von Abläufen wie dem Justieren von Stecknadeln und Innovationen, die es ermöglichen, Routineaufgaben wie das Nachfüllen von Bauteilrollen im laufenden Betrieb ohne Produktionsunterbrechung durchzuführen.
Reduzierung des Rüstaufwands:
Der Einsatz von Softwaretools zur Erstellung von Produktionsplänen und zur Optimierung der Anlagenauslastung ist unerlässlich. Tools von Anlagenlieferanten sind besonders hilfreich, wenn die Steuerung wichtiger Maschinen, wie z. B. Siebdruck-, Montage- und Prüfanlagen, zentralisiert werden kann. Diese Tools berücksichtigen die gesamten Produktionsanforderungen sowie die Leistungsfähigkeit einzelner Linien und Maschinen, um Zuführungskonfigurationen zu erstellen, die die Fertigung verschiedener Produkte ermöglichen. Eine sorgfältige Planung minimiert die Anzahl der erforderlichen Umrüstungen pro Schicht und vermeidet so Ausfallzeiten und manuelle Eingriffe. Verschiedene Softwarepakete stehen zur Verfügung, darunter die Planungs- und Terminierungstools, die Produktionsunterstützung und die M2M-Kollaboration, die in Yamahas intelligenter Fertigungssoftware YSUP enthalten sind.
Um Maschinenstillstandszeiten zu minimieren und die Produktivität weiter zu steigern, benötigen Hersteller jedoch zusätzliche Werkzeuge. Wenn für eine neue Einrichtung eine Montageanlage mit einem anderen Bestückungskopf für spezielle Bauteile ausgestattet werden muss oder Zuführungen ausgetauscht werden müssen, muss die betroffene Maschine – und oft die gesamte Produktionslinie – angehalten werden, damit qualifizierte Bediener die Arbeiten durchführen können.
Es gibt mehrere Lösungsansätze für dieses Problem. Man kann mehrere Montagelinien installieren, die jeweils optimal für die Verarbeitung bestimmter Bauteiltypen konfiguriert sind; ein dedizierter Chip-Launcher für kleine, häufig verwendete Bauteile wie SMD-Passivbauteile kann neben einer flexiblen Montagelinie installiert werden, die ein breiteres Spektrum an Bauteilen verarbeiten kann.
Wenn Kosten und Platz begrenzt sind, profitieren Hersteller von einer einzigen, flexiblen Montagemaschine, die alle Platzierungsanforderungen erfüllt. Yamaha hat die YRM20, die Montagemaschine der nächsten Generation, mit neuen Funktionen entwickelt, die die Flexibilität erhöhen und Prozesse automatisieren, die bisher zeitaufwändige manuelle Eingriffe erforderten.
Diese Bestückungsmaschine nutzt Yamahas Einkopf-Lösungskonzept, das mit dem Hochgeschwindigkeits-Rotationskopf RM (Abbildung 1) eine noch höhere Produktivität ermöglicht. Dieser Kopf arbeitet mit 115.000 Bauteilen pro Stunde und kann Komponenten von 0,201 mm SMD-Chips bis hin zu Bauteilen mit Abmessungen von bis zu 12 mm x 12 mm und einer Höhe von 6,5 mm bestücken. Dadurch lassen sich Bauteile wie große LEDs und gängige IC-Typen, darunter Chip-Scale-Packages (CSPs), Quad-Flat-Packages (QFPs) und Small-Line-Fine-Packages (TSOPs), mit extrem hoher Geschwindigkeit platzieren. Neue, für den RM-Kopf optimierte Zuführungen transportieren die Bauteile ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit und gewährleisten eine präzise Bestückung.
Abbildung 1: Der Hochgeschwindigkeits-Rotationskopf RM erweitert das Einkopf-Konzept und ermöglicht die Hochgeschwindigkeitsplatzierung einer breiten Palette von Bauteilen.
Darüber hinaus erweitert Yamahas Universal-HM-Druckkopf das Komponentenspektrum um größere Bauteile wie Elektrolytkondensatoren, BGAs (Ball Matrix Integrated Circuits) und verschiedene Steckverbindertypen. Eine dritte Option, der Ultra Flexible FM-Druckkopf, verarbeitet ein noch breiteres Spektrum, darunter Bauteile mit ungewöhnlichen Formen und Abmessungen bis zu 55 mm × 100 mm × 30 mm. Abbildung 2 zeigt die typischen Komponententypen, die die einzelnen Druckköpfe verarbeiten können.
Abbildung 2. Der RM-Druckkopf mit 115.000 cph und andere decken die gesamte Bandbreite der SMD-Bauteiltypen ab.
Der Bestückungsautomat YRM20 ist als Ein- und Zweistrahl-Variante erhältlich und ermöglicht so den gleichzeitigen Betrieb zweier Bestückungsköpfe. Um den Durchsatz mit einem Zweistrahl-Setup zu maximieren, hat Yamaha die bewährte Overdrive-Antriebstechnologie aus der Sigma-Familie der Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten integriert. Dies steigert die Produktivität, da die beiden Bestückungsköpfe mit minimalen Störungen zusammenarbeiten können (Abbildung 3). Ebenfalls auf der Sigma-Technologie basierend, verbessert das zweistufige Förderband des YRM20 die Leiterplattenunterstützung und verarbeitet bis zu 510 mm breite Bestückungsautomaten mit hoher Geschwindigkeit, wodurch die Rüstzeiten deutlich reduziert werden.
Abbildung 3: Der Overdrive-Antrieb von Yamaha aus der Sigma-Familie gewährleistet den unabhängigen Betrieb und die effektive Interaktion zweier Bestückungsköpfe.
Automatisierte Umrüstungen
: Die Automatisierung verschiedener Aspekte der Produktumrüstung reduziert menschliche Eingriffe, spart Zeit und vermeidet Fehler. Die automatische Programmumschaltung erspart dem Bediener die Suche nach dem richtigen Programm und ruft dieses stattdessen durch Scannen des Barcodes der nächsten zu produzierenden Leiterplatte von der Bestückungsmaschine ab. In Kombination mit einem motorisierten Werkzeugsatz und der automatischen Stiftleistenaufstellung – die die für die Leiterplattenplatzierung benötigten Stifte anhebt – entfällt ein weiterer aufwendiger manueller Arbeitsschritt in der Umrüstungssequenz.
Zusätzlich sind automatische Zuführsysteme erhältlich. Diese ermöglichen es dem Bediener, Komponentenrollen schnell zu wechseln, sobald sie leer sind, und gewährleisten so das korrekte Einlegen des neuen Trägerbandes ohne Maschinenstopp. Mit den automatischen Zuführsystemen ALF von Yamaha kann ein neues Band im laufenden Betrieb in nur fünf Sekunden eingelegt werden.
Mit der YRM20 hat Yamaha dieses Konzept des unterbrechungsfreien Umrüstens auf die Verarbeitung von Bauteilen erweitert, die üblicherweise auf Trays geliefert werden, wie z. B. größere integrierte Schaltungen und Steckverbinder. Der Tray-Zuführer eATS30 versorgt diese Bauteile kontinuierlich mit Material und zeichnet sich durch einen optimierten Nachfüllprozess aus. Eine einzelne Palette mit Tray-Bauteilen oder ein komplettes Magazin mit 10 Paletten kann im laufenden Betrieb zugeführt werden, was die Produktivität deutlich steigert.
Fazit:
Durch die Reduzierung zeitaufwändiger Rüstvorgänge, wie beispielsweise den Wechsel von Bestückungsköpfen, und die Ausweitung der kontinuierlichen Komponentennachschubversorgung auf Tray- und Rollenkomponenten lässt sich der menschliche Eingriff in Routinearbeiten deutlich verringern. Zu den Vorteilen zählen weniger Fehler und eine höhere Anlagenverfügbarkeit, was wiederum die Produktivität steigert.
Die Entlastung erfahrener Bediener von diesen Routineaufgaben ermöglicht es ihnen, sich auf Funktionen zu konzentrieren, die stark auf menschliches Können und Urteilsvermögen angewiesen sind, wie beispielsweise die schnelle Diagnose und Behebung der Ursachen unerwarteter Ausfallzeiten. Hierfür stehen zusätzliche Tools zur Verfügung, wie etwa Yamahas QA Option Software, die die Vorteile menschlicher Expertise mit fortschrittlicher Automatisierung kombiniert, um letztendlich die Produktivität kontinuierlich zu steigern.
