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integrierte, ergonomische Arbeitsplatzgestaltung - Anwendungsbeispiele

Produktinfo Technische Daten

Hybrides Prüfsystem für Elektronikbauteile
wirtschaftliche und flexible Werkstückträger-System­lösung für
Prüf- und Test­system

Das gefertigte Produkt Lenze 8200 motec
Der An­triebstechnik-Hersteller Lenze hat ein Konzept verfolgt, das dem Trend der Dezentralisierung und Flexibilität in der Fördertechnik durch Zusammenführung von Elektronik und Mechanik zu einer Einheit aus Getriebemotor bzw. Drehstrommotor und Frequenzumrichter gerecht wird. Um für die verschiedensten Anforderungen, von einfachen Anwendungen bis hin zu komplexen Automatisierungslösungen, die richtige Antriebslösung anbieten zu können, wurde ein modulares Gesamtsystem geschaffen. Dieser Baukasten bietet vielfältigste Kombinationsmöglichkeiten, sowohl bei den elektronischen als auch den mechanischen Komponenten.

Für die flexible Anpassung kann der motec mit Funktionsmodulen erweitert werden. Es sind zusätzliche Ein- und Ausgänge oder Feldbusanschaltungen möglich.

Alle elektronischen Funktionsmodule (I/O-Module) des Baukastens werden einer Hoch­spannungsprüfung (HSP) und einem Funktionstest (FU) unterzogen bei dem alle Funktionen und Parameter unter realen Betriebs­bedingungen überprüft werden.

Die optimale Lösung:
Komplexität raus - Wirtschaftlichkeit rein

Aus der Erfahrung, dass komplexe und damit gleichzeitig auch komplizierte Automatisierung meist aufwendig und wenig flexibel ist, suchten sich die Planer der Firma LENZE  GmbH & Co KG (Hameln) einen innovativen Partner zur Realisierung des neuen Prüf- und Testsystems für alle I/O-Baugruppen des neuen Produktprogrammes. Zusammen wurde eine effiziente und wirtschaftliche Lösung gefunden. Erreicht wurde dies durch den Einsatz des mit dem Bundesinnovationspreis 1998 ausgezeichneten "staufähigen Werkstückträgersystems LFS" der Firma Dr. HAFNER Montage- und  Produktionssysteme GmbH (Kaufbeuren) für die Transportfunktionen und dessen unmittelbare Integration in die Prüf- und Testsysteme unter Nutzung deren Prüfergebnis für die direkte Steuerung der Abläufe.

Der bestechend unkomplizierte und überzeugend einfache modulare Grundaufbau des Werkstückträgersystems erlaubt die direkte Übergabe des Werkstückträgers an die Prüf- und Testgeräte (ohne mechanische, elektrische und datentechnische Schnittstellen). Durch das Systemkonzept der Funktionsmodule (1 Funktion = 1 Baugruppe mit eindeutig binärer Zustandsdefinition, d.h. ohne in der Steuerung hinterlegte komplexe Zustandsfolgen und -abläufe ausführen zu müssen) reicht das Ausgangssignal des Prüf- und Testgerätes aus, alle notwendigen logistischen Abläufe zu steuern. Durch die ausgeklügelte Systemkonzeption kommt man hier sogar ohne eine separate Anlagensteuerung aus.

Die Taktzeit für das Gesamtsystem in elektrisch leitfähiger Ausführung beträgt ca. 45 Sekunden im 1 bis 3-Schichtbetrieb bei flexiblem Personaleinsatz, extrem unterschiedlichen Stückzahlen und kundenspezifische Varianten.

Ablauf und Funktionsbeschreibung
Bei der Montage werden die 9-fach-Nutzen aus dem Magazin (auf Rollenbahn) entnommen und mit dem Nutzentrenner in einzelne Nutzen (Platine) getrennt. Die Platine wird in das Gehäuse eingerastet, ein Barcode mit individuellem Teilecode zur Kennzeichnung des Funktionsmoduls wird auf das Gehäuse gebracht. Am Arbeitstisch mit dem integrierten Werkstückträgersystem (in Arbeitsplatte versenkt) werden die leeren Werkstückträger mittels eines manuell betätigten Doppelstoppers vereinzelt bereitgestellt und dort mit dem Funktionsmodul bestückt und anschließend durch Betätigung des Doppelstoppers in den Testkreislauf abgeschickt. Gleichzeitig wird ein neuer leerer Werkstückträger zur Bestückung bereitgestellt.

Der mit dem Funktionsmodul bestückte Werkstückträger wird nun bis zu einem elektrisch betätigten Stopper vor das Einlaufmodul des HSP-Testgerätes gefördert, bzw. in dessen Vorstauzone. Das HSP-Testgerät gibt an den Stopper das Signal zur Freigabe und damit Übergabe des nächsten Werkstückträgers an die Testgeräte. Der Werkstückträger (WT oval - s. Prospekt) trägt in einer speziellen Aufnahme ein Funktionsmodul. Die Werkstückaufnahme kragt über die seitliche Führungsleiste des Eingurt-Werkstückträgersystems hinaus, so dass der Werkstückträger unmittelbar von den seitlichen Rundriemenförderern des Testgerätes übernommen werden kann. Damit ist der elektrisch leitfähige Werkstückträger und dessen Indexierungen im Testgerät optimal zugänglich.

Nach dem Hochspannungstest (HSP) erfolgt auch der 100%-Funktionstest (FU) vollautomatisch. Ist das Ergebnis der Prüfung "in Ordnung" (i.O.), so wird die an das Auslaufmodul folgende automatische Weiche des Werkstückträgersystem elektrisch auf "Geradeausfahrt" ( = i.O.-Teilekreislauf) geschalten. An der darauf­folgenden manuellen Weiche wird der Werkstückträger umgelenkt und der Verpackung zugeführt. Am freien Ende kann eine Erweiterungseinheit angekoppelt werden.

Sollte das Prüfergebnis des Funktionsmoduls fehlerhaft sein (n.i.O. Teil), so wird die automatische Weiche nach dem Auslaufmodul vom Prüfgerät auf "Abzweigung" ( = n.i.O.-Teilekreis­lauf) geschalten und der Werkstückträger wird in den Staubereich für n.i.O.-Teile eingeschleust. Am Ende der Staustrecke befindet sich ein manueller Stopper an dem der Werkstückträger für die Ent­nahme zur Reparatur positioniert wird. An dieser Stelle wird das Funktionsmodul entnommen und nach erfolgter Reparatur wieder auf den Werkstückträger gesetzt. Nach Betätigung bzw. Freigabe des Stoppers durchläuft das Funktionsmodul zwangsweise erneut die Prüf- und Testgeräte, so dass nur 100%-geprüfte Funktionsmodule das System an der Verpackung verlassen können. Um unerlaubte Eingriffe des Bedienpersonals auszuschließen, ist der am Reparaturplatz vorbeiführende Förderstrang des Werkstückträgersystems gekapselt (durchsichtige,  Makrolonverkleidung) und nur an den Stellen geöffnet an denen der Zugriff gestattet ist.

Diese scheinbar banalen Absicherungs-Maßnahmen sind bei einem hybriden Prüfsystem (kombinierte manuelle und vollautomatische Vorgänge bzw. Systemkomponenten) unbedingt erforderlich. Bei vielen Systemen schaffen sie insofern "Kopfzerbrechen" als dass die Zugänglichkeit nicht nur für das Bedienpersonal sondern für Wartung und Störungsbehebung natürlich ebenfalls eingeschränkt ist.

Die Arbeitsposition Reparatur ist grundsätzlich nur bei Bedarf bzw. je nach Anfall besetzt. Der Mitarbeiter hat zusätzlich Aufgaben der Prüf-/Testgeräteüberwachung und durch die enge Anbindung an die Nachbarabteilung dort auch andere Aufgaben zu erfüllen.

An der Arbeitsposition Verpackung werden die geprüften Funktionsmodule (i.O.-Teile) vom Werkstückträger entnommen, die ebenfalls wie bei der Montage über einen manuellen Doppelstopper vereinzelt und gut zugänglich bereitgestellt werden. Die Deckel werden am Funktionsmodul eingerastet, der Barcode vom Funktionsmodul eingescannt und daraufhin das Typenschild des Funktionsmoduls ausgedruckt und aufgeklebt. Die Funktionsmodule werden mit den entsprechenden technischen Beschreibungen in Kartons eingelegt, versiegelt und mehrlagig verpackt auf einer Rollenbahn abgelegt.

Vorteile durch neues  "staufähiges Werkstückträgersystem"
Durch die Staufähigkeit und Pufferzonen des Werkstückträgersystems sowie räumliche Zusammenfassung der Montage und Verpackung werden die Wege für das Bedienpersonal verkürzt. Durch die wahlweise Nutzung als  Wechsel-Arbeitsposition mit einem Bediener oder zwei feste Arbeitsplätze wird eine höhere Flexibilität und Wirtschaftlichkeit des Personaleinsatzes bei Stückzahlschwankungen und in der Serienanlaufphase erreicht.

Ausschlaggebend für die Entscheidung für das realisierte Gesamtkonzept war unter anderem die positive Einfachheit des Werkstückträger-Systems, dessen niedrige Komplexität bei enorm hoher Flexibilität, dem geringen Betreuungsaufwand und der dadurch gegebenen Wirtschaftlichkeit bereits bei Teilauslastung - auch unter dem Aspekt von unterschiedlichen Stückzahlen der Produktvarianten und flexiblem Personaleinsatz vom Serienanlauf (1-Schichtbetrieb mit 1 Bedienperson) bis zur Serienfertigung (3-Schichtbetrieb mit 3 Bedienpersonen) ohne jegliche Anpassungen in der Anlage.

Für unterschiedliche Werkstückgrößen gibt es im modularen Baukastensystem eine umfangreiche Palette von Werkstückträgern, die alle auf der gleichen Anlage genutzt werden können. Das Bild zeigt den patentierten Power & Free - Werkstückträger der besonders durch sein geräuscharmes Auffahren und die völlige Kraftfreischaltung vom Band im Staubetrieb (free) besticht. Durch Einzelmassenbeschleunigung und Abstandsbildung beim Transport (power) können bei sehr geringem Energiebedarf enorme Massen aufgestaut und anschließend wieder vereinzelt werden.

 

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Stand: 28. Januar 2006