Der Roboter als Etikettenkleber

POSITIONIEREN - Im malerischen Ort Grassau am Fuße der Alpen hat die Katek GmbH ein interessantes Einsatzgebiet für Kleinroboter-Systeme gefunden: In der Leiterplatten-Produktion plazieren Knickarm-Roboter von Mitsubishi Electric Barcode-Etiketten auf die Baugruppen. Dabei müssen pro Leiterplatte bis zu acht solcher Code-Träger exakt positioniert werden. Schon nach eineinhalb Jahren waren die Kosten für die Etikettieranlage amortisiert.

11. Oktober 2002
Bei der Produktion von Leiterplatten ist die präzise Positionierung der Barcodes extrem wichtig. Der Einsatz eines Robotersystems bewirkt hier höchste Positioniergenauigkeit und verhindert zugleich Probleme bei der Verwaltung der Seriennummern
Bild 1: Der Roboter als Etikettenkleber (Bei der Produktion von Leiterplatten ist die präzise Positionierung der Barcodes extrem wichtig. Der Einsatz eines Robotersystems bewirkt hier höchste Positioniergenauigkeit und verhindert zugleich Probleme bei der Verwaltung der Seriennummern)

Die Produktion von Leiterplatten ist eine der Spezialitäten der Katek GmbH, die zu weltweit tätigen Kathrein Firmengruppe gehört. Mit über 500 Mitarbeitern zählt das Unternehmen zu den größten Elektronik-Dienstleistern in Deutschland. Zu seinen Kunden gehören Unternehmen wie Philips, DaimlerChrysler, BMW oder Audi. Eine wichtige Phase bei der Leiterplattenproduktion ist die Etikettierung mit Barcodes zur Überwachung der Produktdaten. Die Barcode-Etiketten bestehen aus einem speziellen Kunststoffmaterial, das Temperaturen von 300 Grad Celsius bis zu 15 Minuten lang unbeschadet übersteht. Neben einer individuellen Seriennummer geben sie genauen Aufschluß über den Stand des Produktionsprozesses sowie über das Herstellungsdatum. Dazu müssen pro Baugruppe bis zu acht Etiketten exakt auf der Leiterplatte plaziert werden - eine Aufgabe, die von Hand nur äußerst schwierig zu erledigen ist und zudem bei der Verwaltung der Seriennummern immer wieder zu Problemen führte.

Als bei Katek drei neue Fertigungsstraßen für Elektronikbaugruppen zu installieren waren, sollte deshalb auch dieser Teil des Fertigungsprozesses optimiert werden. Die Maschinen wurden entworfen, gebaut und installiert von der Firma Dynamic Group im bayerischen Weßling. Der Spezialist für Etikettiermaschinen löste die Aufgabe mit Knickarmrobotern von Mitsubishi Electric vom Typ RV-5AJ und RV-3AL, die jetzt die Etiketten auf den Elektronikbaugruppen plazieren. Die Roboter bewältigen diese Schwachstelle nun viel schneller, mit einer Geschwindigkeit von 6 Meter pro Sekunde, bei einem Durchlauf von 50 Teilen pro Minute.

Die Knickarm-Roboter an den drei Produktionsbändern sind an der Decke befestigt und plazieren die Etiketten mit einer Wiederholgenauigkeit von ± 30 Micrometer. Dazu übernehmen sie die Barcode-Etiketten mit einem pneumatischen Ansauggreifer von einem Zebra-Drucker, plazieren sie die Schalterplatten in eine lesbare Position und erfassen sie schließlich zur Kontrolle und Rückbestätigung mit Hilfe eines Laserscanners am Arm des Roboters. Sollte eine Position nicht lesbar sein, stoppt der Roboter automatisch nach drei erfolglosen Plazierungsversuchen. Bei bis zu 8 Etiketten pro Baugruppe beträgt die programmierte Fertigungsgesamtzeit jetzt weniger als 15 Sekunden. Wenn der Produktionsprozeß einmal geändert werden muß, reichen weniger als 15 Minuten, um die Maschine an die neuen Baugruppen anzupassen.

Ein Faktor für die Wahl der Roboter-Systeme von Mitsubishi Electric bei diesem Projekt war ihre große Kommunikationsfähigkeit. Die Roboter sind mit einem PC verbunden, auf dem der Bediener unter 80 Roboterbefehlen auswählen oder einen neuen Befehl erschaffen kann. Die Installation einer zweiten RS232-Verbindung zwischen Roboter und einer SPS ermöglicht eine noch größere Kontrolle des gesamten Produktionsprozesses. Bei Bedarf können die Optionen zur Kommunikation ergänzt werden, so daß sich der Roboter problemlos in Ethernet- oder Feldbus-Netzwerke einbinden läßt. Da die Roboter-Systeme von Mitsubishi zudem eine sehr kompakte Bauform besitzen, lassen sich Antriebseinheit und Roboter auch unter beengten räumlichen Bedingungen einsetzen. Die Entscheidung für den RV-5AJ Roboter basiert auch auf seiner flexiblen Arbeitsweise: Die Roboter müssen zum Start keinen Referenzpunkt als Ausgangsposition anfahren, da alle Achsen einen Absolutencoder besitzen.

Schon nach kurzer Zeit haben die Roboter sich bewährt, wie Projektleiter Martin Morbitzer, Leiter der Prüftechnik bei Katek, erklärt: „Die Roboter brauchen keine Kaffeepausen und arbeiten sechs Tage die Woche, rund um die Uhr. In naher Zukunft werden wir unsere Produktionskapazität verdoppeln. Wir sind mit den Mitsubishi-Robotern sehr zufrieden, und werden sie deshalb auch in unseren nächsten Produktionslinien verwenden. Sie sind extrem zuverlässig, und ihre Kosten haben sich bereits nach eineinhalb Jahren amortisiert.“

Erschienen in Ausgabe: 04/2002