Vollautomatische Bestückung von Leiterplatten mit Kabelzungen

Das in Kleinandelfingen (ZH) ansässige Elektronikunternehmen Aafag AG übernimmt für seine Kunden das auftragsspezifische Bestücken von Leiterplatten. Dazu gehört auch die THT-Montage von Kabelzungen. Um diese Montage effizienter durchführen zu können, entschied sich die Aafag für eine Automatisierung des gesamten Prozesses. Zu diesem Zweck beauftragte sie das auf Automation und Robotik spezialisierte Unternehmen Bachmann Engineering AG aus Zofingen für die Entwicklung einer Anlage für die vollautomatische Bestückung der Leiterplatten.

Die Herausforderung

Umgang mit unterschiedlichen Toleranzen

«Eine Herausforderung bei diesem Projekt war, die Anlage so zu konzipieren, dass der Roboter die Kontaktlöcher jederzeit exakt lokalisieren und die Kabelzungen verlässlich mit einem bestimmten Kraftwert einpressen kann», sagt Tim Nützi, der bei der Bachmann Engineering AG für die Elektroplanung und Softwareentwicklung verantwortlich war. Eine weitere Herausforderung stellte die Automatisierung der vorgelagerten Prozesse dar. So entnimmt der Roboter die zu bestückende Leiterplatte einem vorgegebenen Leiterplatten-Rack und legt diese positionsgenau ab; nach erfolgreicher Bestückung greift der Roboter die Leiterplatte und deponiert sie wieder im Rack. «Da die Racks fertigungstechnische Toleranzen aufweisen, muss der Roboter so programmiert werden, dass er diese Aufgabe verlässlich meistert», sagt Lukas Kageyama, Leiter Technik und Projektleitung bei der Aafag.

Die Lösung

Gesamtlösung mit hoher Autonomie

Schliesslich musste auch das Abstanzen der Kabelzungen ab Rolle so automatisiert werden, dass der Roboter die Kabelzungen greifen, lagerichtig positionieren und dann in die Leiterplatte einpressen kann. Nützi: «Unsere Aufgabe war also die Konzeption einer Gesamtlösung, die eine möglichst hohe Autonomie ermöglicht». Zu diesem Zweck griff das Unternehmen auf zwei Exemplare der selbst entwickelte Modullösung Bachmann MovingDevice (BMD) zurück. Auf einem BMD «Large» wurden die Kabelrollanlage und Einrichtungen zum Platzieren der Racks montiert. Ein BMD «Mini», das in unmittelbarer Nähe des grossen Bruders positioniert ist, wurde mit einem Roboterarm des Typs UR 16e von Universal Robots ausgerüstet. Um die Anlage herum wurde ein Schutzzaun mit Zutrittsöffnung errichtet. Dank eines Sicherheitssystems mit Lichtschranke kann dabei auf eine Türe verzichtet werden: Sobald ein Mitarbeitender durch die Öffnung tritt, erfolgt ein kontrollierter Stopp des Roboters.