Moduláris gépfelépítés és rendkívül pontos pozicionálás XTS lineáris szállítórendszerrel
Teljesen automatizált elektronikai modulszerelő rendszereihez precíziós szállítórendszer után kutatva végül a Beckhoff megoldása mellett döntött a holland IMS nevű vállalat. Az XTS lineáris szállítórendszer 10 µm nagyságrendjébe eső megismételhetőségével megfelel a termékek pozicionálásával szemben támasztott szigorú követelményeknek. Különféle elemei segítségével a moduláris XTS egyúttal könnyen hozzáilleszthető a változó gyártási követelményekhez is.
Az IMS vállalat amelynek székhelye a hollandiai Almelo-ban van már közel tíz éve fejleszt csúcstechnológiájú gyártósorokat kisméretű alkatrészek – például okostelefonokban használt optikai modulok – precíziós szereléséhez. Világszerte több tucat országban üzemelő gyártósorral a háta mögött alátámasztotta ezt a sikertörténetet Henri Paus, az IMS műszaki igazgatója:
„Egyik ázsiai ügyfelünk jelenleg piacvezető az ilyen rendszerek terén, ezért nagyon valószínű, hogy sok okostelefon-generáció kameramodulját valamelyik általunk kifejlesztett gyártósoron állították elő.”
Hosszabb feldolgozási idők, mégis azonos termelékenység
Az okostelefon-gyártók minden évben számos új modellt dobnak piacra. Az ilyen gyors fejlesztési ciklusokhoz olyan gyártórendszerek szükségesek, amelyek könnyen hozzáigazíthatók a változó termelési feltételekhez. Ezenfelül a korszerű okostelefonok több csúcskategóriás alkatrészt is tartalmaznak.
„Mivel az okostelefonokba egyre több és egyre kisebb alkatrészeket építenek be, új megközelítésre volt szükség a szereléstechnikában”
– nyilatkozta Henri Paus, kiemelve, hogy lépniük kellett, mert az IMS gyártósorának első generációja már nem felelt meg ezeknek a követelményeknek.
„További tényező volt, hogy a mai 4–5 másodperces folyamatlépések mintegy kétszer annyi időt igényelnek, mint a korábbi, átlagosan 2 másodperces ciklusidők”
– tette hozzá Paus.
Két másodperces ciklusidő esetén évente mintegy tízmillió készüléket lehet gyártani. A mai korszerű optikai eszközökhöz megkövetelt adagolási idők mellett az IMS eddigi rendszerén drasztikusan csökkenteni kellett volna a gyártási volument. Végső soron egy teljesen szekvenciális gyártórendszer egészének termelékenységét a leglassúbb láncszeme határozza meg. Paus így folytatta:
„Arról szó sem lehetett, hogy felére csökkentsük a termelési mennyiséget. Ezért olyan rugalmas gyártási platformot kellett kifejlesztenünk, amely képes megbirkózni a sok termékváltoztatással és a hosszabb időtartamú folyamatlépésekkel”
– foglalta össze. A gyártósor mentén elhelyezett folyamatmodulok és munkaállomások önmagukban kellő termelékenységet nyújtottak, csak a pontosság terén volt szükség néhány változtatásra.
„A legnagyobb buktató az addig használt szállítórendszer volt”
– emlékezett vissza Paus. Erre a problémára a Beckhoff vállalat magas szintű szoftveres funkciókat nyújtó, moduláris berendezése, az XTS lineáris szállítórendszere kínált megoldást.
Henri Paus így fogalmazta meg az XTS és az IMS korábbi, házon belüli fejlesztése közötti fő különbséget:
„A mozgatóegységek most már nincsenek összekapcsolva egymással, ezért egymástól függetlenül, önálló szervotengelyekként mozgathatók.”
Ennek köszönhetően az IMS egy gyors folyamatlépés után pufferelni tudja a mozgató egységeket, továbbá képes egyidejűleg több mozgatóegységet beléptetni a megtöbbszörözött, lassúbb munkaállomásokra.
„A lassabb részfolyamatok ellenére így sikerült fenntartanunk a magas termelékenységet”
– magyarázta Paus.
Rugalmas rendszer ̶ egyszerűbb utólagos bővítés
Henri Paus kitért az XTS további előnyeire is: „Az XTS nem csupán illeszkedik az ügyfeleink kisméretű termékeihez, hanem modulrendszerű felépítéséből következően rendkívül rugalmas is.” Ha egy szerelősort át kell szerszámozni egy új termékhez, a sor könnyen bővíthető. Ehhez mindössze új cellákat és munkaállomásokat kell beépíteni a gyártórendszerbe. A szállítórendszer ezen célból szükséges bővítését az XTS modularitása és kis, 250 mm-es rácsmérete teszi lehetővé. A kezelők alig néhány óra múlva már folytathatják is a termelést az átépített rendszeren.
„A konkurens termékekkel ez nem lehetséges”
– hangsúlyozta Henri Paus.
A Beckhoff XTS szakértőivel együttműködve elkészült egy előre összeszerelt és tesztelt modulokból álló testreszabott elrendezés, amelynek részét képezi a HepcoMotion vállalat GFX vezetősínes rendszere is.
„Nemcsak a mechanikát kell tudni gyorsan szétszerelni. Megfelelő csatlakozókkal és terminálokkal az elektronikát és a vezérlést is fel kell készíteni a szétbontásra. A szoftver megfelelő modulokra való felosztásával ebből a szempontból is biztosítottuk a rugalmasságot”
– egészítette ki Paus.
Az IMS új gyártórendszerével egyszerűen szakaszolható és igény szerint további munkaállomásokkal bővíthető egy gyártósor
© Tjeerd Derkink
10 µm pontosságú pozicionálás
A beszerelendő optikai modulok rendszerint 5–18 mm méretűek, és a szállítórendszertől legalább 50 µm pontosságú pozicionálást követelnek meg. Ehhez a pontossághoz már számításba kell venni további befolyásoló tényezőket, többek között az XTS mozgatóegységeinek hőmérsékletét és legkisebb rezgéseit is.
„Az XTS lineáris szállítórendszer mélyen be van integrálva vezérlési architektúránkba, így könnyen kompenzálni tudjuk ezeket a befolyásoló tényezőket”
– fejtette ki Bernard Gerdes, a Beckhoff cég Enschede városában működő fiókjának vezetője. Az IMS például további érzékelők segítségével kompenzálja a hőmérsékleti hatásokat. Bár maga a berendezés légkondicionált tisztaszobában üzemel, az XTS lineáris szállítórendszer hőmérséklete változó, amit ellensúlyozni kell.
„A Beckhoff és a Hepco vállalat közös erőfeszítésével nemcsak a szállítás irányát sikerült rendkívül pontossá tennünk, hanem a továbbított termék magassági pozicionálását is”
– hangsúlyozta Henri Paus. A rezgéscsillapítás és az említett hőmérsékletkompenzálás révén az IMS a terméktartókat kivételes, 10 µm-es pontossággal képes pozícionálni a munkaállomásokon.
Az első telepített rendszer igazolta a magas fokú rugalmasságot
Mint Henri Paus kifejtette, az IMS nagy elvárásokat támaszt második generációs optikai modulokat gyártó sorával szemben:
„Várakozásaim szerint az elkövetkező években a 3PX rendszerből legalább annyit fogunk eladni, mint az elsőgenerációsból. Ezt arra alapozom, hogy a például okostelefonokban található kisméretű optikai alkatrészeket egyre elterjedtebben használják monitorokban, drónokban és autókban is. Ezenfelül az IMS-platform rugalmassága, moduláris jellege és skálázhatósága több más szereléstechnikai területen is vonzó, például orvostechnikai és gyógyszeripari alkatrészek gyártásában is.”
Az IMS már az első 3PX gyártási platformnál bizonyította, hogy mennyire rugalmas ez az elrendezés.
„Amikor a rendszer már csaknem készen állt a szállításra, az ügyfél megkérdezte, hogy lehet-e használni az eredetileg megadottnál sokkal nagyobb termékekhez”
– nyilatkozta Paus.
„Ennek ellenére nem volt szükség a rendszer teljes áttervezésére. Az IMS-nek mindössze néhány alkatrész méretét kellett megnövelnie. Néhány hét múlva az átépített rendszer készen állt a kiszállításra.”
Szerző Alexander Pil, a Mechatronica & Machinebouw főszerkesztője, Techwatch Nijmegen, www.techwatch.nl
