Selectief solderen van onderdelen met KUKA KR AGILUS-robot

Bij het besturingssysteem ALNEA-ZEUS ondersteunt de robotprecisie de foutloze productie.

Reductie van de productietijd met 50%

ALNEA Sp. z.o.o., gevestigd in Warschau, biedt haar klanten individuele ontwikkeling en productie van mechanische, elektrische of pneumatische, half- of volautomatische testapparatuur. Daarbij heeft het Poolse bedrijf zich gespecialiseerd in het selectieve soldeerproces. De jaren geleden ontwikkelde besturing ALNEA-ZEUS was echter toe aan een grondige revisie om zo ook in de toekomst te kunnen voldoen aan de standaarden van de internationale beroepsorganisaties voor de elektronica-industrie (IPC).

De nieuwe versie van het soldeer-besturingsapparaat moest toegang hebben tot alle procesparameters, zoals de levering van relevante materialen voor het soldeerproces, de exacte positionering van dat materiaal of het voorkomen van soldeerdruppels buiten het werkbereik. Dit ontwikkelingsproces is door ALNEA in nauwe samenwerking met KUKA Robotics uit Augsburg doorgevoerd. Met dank aan een KR AGILUS-robot van KUKA kon de precisie van het soldeerproces aanzienlijk worden verbeterd, konden storingsbronnen worden geëlimineerd en kon de productietijd worden gehalveerd

De soldeertechniek van de zogeheten Through-Hole-Technology (THT) vereist een extreme mate aan precisie. De variabele parameters zoals de hoeveelheid flux, de voorverwarmingstijd en -temperatuur, de bevochtigingstijd of soldeertemperatuur hebben een doorslaggevende invloed op de kwaliteit. Bovendien moet rekening worden gehouden met invloeden van de materialen. Vanwege de kleine structuren en geringe afstanden tot onderdelen die niet bevochtigd mogen worden, is fouten maken geen optie. Reparatieprocessen kosten bij THT veel tijd en geld en zijn vaak niet reproduceerbaar, in sommige gevallen zelfs niet toegestaan.

Het doel van de elektronicabranche is daarom een Zero-Defects-proces. "Een betrouwbaar bewaakt proces voor selectief solderen is daarbij de beslissende eerste stap in de richting van de Zero-Defects-productie bij onze klanten", aldus Krzysztof Kamiński, president van ALNEA Sp. Z.o.o. 

Vermijden van fouten door procesbewaking en correctie

Een belangrijke oorzaak voor fouten in het proces van selectief solderen zijn soldeerbruggen, die bijvoorbeeld ontstaan bij het loodvrij solderen door het lagere gewicht van de soldeerlegering of een te kleine hoeveelheid flux. Daarom moeten alle daarmee verbonden processtappen betrouwbaar worden bewaakt. Verkeerd of onnauwkeurig gepositioneerde onderdelen kunnen bij het selectief solderen eveneens tot problemen leiden. Ook de bewaking van hun positie en eventuele correctie daarvan zijn van enorm belang.


Alleen een moderne robot kan de voor dit soldeerproces vereiste precisie garanderen

Krzysztof Kamiński, president van ALNEA Sp. Z.o.o.

Naast de doorontwikkeling van de besturing was het voor ALNEA daarom noodzakelijk een robot te installeren die het soldeerproces uitvoert en de componenten exact positioneert. In de zoektocht naar het juiste model koos ALNEA voor samenwerking met KUKA. "Voor ons gaven de goede prijs-kwaliteitverhouding en de uitstekende technische ondersteuning van het team van KUKA de doorslag", licht hij toe.

De sturing KR C4 van KUKA voldeed bovendien aan ALNEA's eis dat de controle van het proces via een eenvoudige bedieningsapparaat moest plaatsvinden. De open architectuur ervan ondersteunt de probleemloze technische integratie in bestaande machine-omgevingen.

Klein, snel en precies: de KUKA KR 6 R900 sixx

ALNEA koos voor een KR 6 R900 sixx uit de KR AGILUS-serie als prototype. De serie overtuigt met zijn extreme snelheden gecombineerd met een hoge herhalingsnauwkeurigheid en precisie. Dankzij de symmetrische bouw benutten de KR AGILUS-robots het werkvolume optimaal. De extreem slanke contouren voor toepassingen in krappe ruimtes kon KUKA realiseren dankzij een interne energietoevoer.

De KR 6 R900 sixx garandeert niet alleen uiterste precisie en werksnelheid in combinatie met een plaatsbesparende constructie, met een payload van maximaal 6 kg en een maximale reikwijdte van 900 mm behaalt de robot bovendien een herhalingsnauwkeurigheid van minder dan ± 0,03 mm en is daarmee bij uitstek geschikt voor de eisen van het soldeerproces. Maar in principe kunnen ook andere robots van KUKA met het nieuwe ALNEA-ZEUS-besturingssysteem worden gecombineerd.

Soldeercel met de KR 6 R900 sixx.

Commando's direct via het bedieningsapparaat

"Bij de integratie van de op robots gebaseerde automatiseringsoplossing was een van de uitdagingen dat de communicatie tussen de besturingsapparaten van de soldeerinrichting en de robot optimaal op elkaar moest worden afgestemd", licht Kamiński toe. Daarvoor is er een softwarepakket ter controle van de parameters van het selectief solderen als het ware in het geheugen van de robot opgeslagen. Klanten van ALNEA kunnen de robot zo via een KUKA smartPAD-bedieningsapparaat direct in het productieproces aansturen.

Via ethernet-communicatie worden commando's aan het ALNEA-ZEUS-besturingsapparaat doorgegeven. De controller voert het commando dan uit op basis van de specifieke hard- en software van de betreffende klant. Voor de oplossing is geen PLC of HMI-panel nodig en ook andere interfaces zijn overbodig. 

Het resultaat: 50% kortere procestijd en minimalisering van fouten

De KUKA KR 6 R900 sixx voldoet precies aan de eisen die gesteld zijn voor het selectieve soldeerproces: hij stuurt niet alleen de bewegingen van de soldeerbout, maar fixeert ook de printplaat in de juiste positie. Dankzij de door ALNEA ontwikkelde automatiseringsoplossing op basis van robotica kunnen alle parameters van het selectief solderen nu betrouwbaar via het bedieningsapparaat worden bewaakt. Bovendien worden alle gegevens die de robot van KUKA levert aan het systeem toegevoerd en gebruikt.

Daartoe behoren o.a. de bewaking van de toevoer van componenten en de positionering ervan evenals de aansturing van andere externe uitrustingen. Dit heeft niet alleen bijgedragen aan een merkbare verlaging van fouten, maar ook aan een duidelijke verhoging van de productiviteit. "Met de nieuwe oplossing hebben we de procestijd 50% verkort", benadrukt Kamiński.

Ook niet onbelangrijk: dankzij de bewaking van het proces via het bedieningsapparaat is de benodigde training voor de medewerkers van de klant te overzien. Er hoeven niet langer drie verschillende personen te worden ingezet: proces-, robot- en besturingsspecialist. Na een korte scholing kan ook de werknemer ter plaatse het proces en de soldeerrobot besturen.

De robot houdt de printplaat op zijn plek en stuurt de beweging van de soldeerbout.

Wij maken gebruik van cookies om u ook online de beste service aan te bieden. Kom meer te weten.

OK