Die Yamaha Robotics Factory Automation Section hat einem Kunden durch Änderung der Vorgehensweise beim Transfer elektronischer Baugruppen zwischen einzelnen Produktionsprozessen erfolgreich dabei geholfen, seine Produktivität und Qualität zu steigern.
Die Herstellung elektronischer Baugruppen mithilfe automatisierter Prozesse ermöglicht eine gleichbleibende Liniengeschwindigkeit, wobei die Baugruppen vor dem Verpacken und Versenden bestückt, inspiziert und getestet werden. Wenn die Produktionsleistung gesteigert werden muss, werden in der Regel schnellere Anlagen oder zusätzliche Fertigungsstraßen installiert. Dies erfordert meist erhebliche finanzielle Investitionen und gegebenenfalls zusätzliche Produktionsfläche.
Es gibt jedoch noch eine weitere Möglichkeit, fand ein Kunde von Yamaha heraus: er konzentrierte sich darauf, wie bestückte Baugruppen an die Endkontrolle weitergereicht werden können. In diesem Fall hatte die Produktionsabteilung des Kunden zunächst zwei Rundschalttische eingerichtet – eine bewährte, präzise Lösung für den Baugruppen-Transport, der Generationen von Produktionsingenieuren vertraut ist, um elektronische Baugruppen durch eine Reihe von Endkontrollen zu führen. Diese Kontrollen umfassen einen elektrischen Test, für den die Baugruppen mit Strom versorgt werden müssen, was eine längere Zykluszeit erfordert als andere Teilprozesse in der Abfolge.
Bild 1 zeigt, wie die Ingenieure die elektrischen Tests offline durchgeführt haben. Um eine Verlangsamung der Produktion zu vermeiden, haben sie einen SCARA-Roboter zwischen die beiden Rundschalttische positioniert. Der SCARA-Roboter lädt die Baugruppen einzeln vom ersten Rundschalttisch in die Offline-Prüfstationen und transportiert die geprüften Baugruppen zum zweiten Rundschalttisch, um die Prüfsequenz abzuschließen.
Bild 1: Die Inspektion und Prüfung mithilfe von Rundschalttischen ist komplex und schwer skalierbar
Produktionsengpass
Wie Bild 1 zeigt, arbeiten drei Offline-Stationen parallel, um sicherzustellen, dass die Gesamtprüfzykluszeit zur Geschwindigkeit der Rundschalttische passt. Die fixe, sequenzielle Natur der Indexierung verhindert parallele Tests direkt an den Rundschalttischen. Andererseits sind Baugruppen beim Entladen, Testen und erneutem Laden dem Risiko von Beschädigungen während der Handhabung ausgesetzt, was die Qualität beeinträchtigen kann.
Als das Produktionsteam die Produktionsleistung erhöhen wollte, um der wachsenden Nachfrage nach den Produkten des Unternehmens gerecht zu werden, wurde diese Offline-Prüfung zu einem Flaschenhals, der beseitigt werden musste. Die Ingenieure zogen zunächst die naheliegende Option in Betracht, die Kapazität durch den Einsatz größerer Rundschalttische zu erhöhen. Die könnten dann größere Werkstückträger mit mehreren Baugruppen anstelle von nur je einer Baugruppe aufnehmen. In der Praxis ist die Indizierung mit Mehrfach-Werkstückträgern jedoch schwer anzupassen, und die Einheiten müssen weiterhin zu Offline-Tests transportiert werden. Das Team beschloss, eine alternative Lösung zu suchen, um die Produktionsleistung zu steigern und gleichzeitig die Qualität zu verbessern, indem Schäden an den Baugruppen, wie z. B. Kratzer, die beim Be- und Entladen aus Offline-Tests entstehen können, verhindert werden.
Die Suche nach der Lösung
Tatsuro Katakura, Sales General Manager bei Yamaha Robotics FA Section, fasst zusammen: „Das Team wandte sich auf einer Messe an uns, nachdem es an unserem Messestand die Vorführung des flexiblen Transportsystems LCMR200 gesehen hatte – einschließlich der Traversiereinheit zum Realisieren von Verzweigungen innerhalb von Produktionslinien. Sie erlebten dort die Geschwindigkeit und Flexibilität, die sie benötigten, insbesondere durch die Traversiereinheit, die es letztendlich ermöglicht, die gesamte elektrische Prüfung inline durchführen zu können. Sie waren begeistert von der Möglichkeit, zugleich den Durchsatz zu steigern und ihre Herausforderungen im Bereich der Handhabung zu meistern.
Bild 2: Die LCMR200-Schlitten können bis zu 30 kg Nutzlast mit hoher Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit transportieren
Das LCMR200-System ( Bild 2) wird durch Linearmotoren angetrieben, die schnell, leise und äußerst flexibel sind. Mit den Modulen können Fabrikplaner Produktionslinien nach ihren Vorstellungen konzipieren, indem sie bis zu 64 individuell steuer- und identifizierbare Schlitten konfigurieren. Jedes Modul besitzt einen eigenen integrierten Treiber, der die Installation vereinfacht und den Verdrahtungsaufwand minimiert. Die Werkstücke werden in Werkstückträgern, Trays oder anderen, an den Schlitten befestigten, Vorrichtungen gehalten. Die Produktionsprozesse können durchgeführt werden, ohne die Werkstücke aus ihren Vorrichtungen zu entnehmen, da die Schlitten eine maximale Nutzlast von 30 kg und eine Positionswiederholgenauigkeit von ±5 µm aufweisen. Dies erleichtert die Handhabung, spart Zeit und reduziert die mit der Planung und Realisierung der Anlage verbundenen Entwicklungskosten.
Die Schlitten ermöglichen eine bidirektionale Bewegung mit programmierbarer Beschleunigung, Verzögerung sowie Start-/Stopp-Positionen ohne Sensoren oder mechanische Anschläge. Dies sorgt für eine hohe Flexibilität und gewährleistet eine optimale Produktionsgeschwindigkeit und Effizienz. Die Geschwindigkeit jedes Schlittens kann, mit variabler Geschwindigkeitssteuerung zwischen den Arbeitsstationen, individuell auf bis zu 2500 mm pro Sekunde eingestellt werden. Alle Schlitten sowie alle peripheren Roboter wie SCARA-Maschinen, die für Montageprozesse eingesetzt werden können, lassen sich über eine SPS von einem einzigen Yamaha YHX-Controller aus steuern, wobei Standardprofile verwendet werden, die das Schreiben von Kontaktplan-Logik überflüssig machen. Durch die Auswahl von vertikalen und horizontalen Zirkulationseinheiten können die Schlitten schnell wieder an den Anfang der Produktionslinie zurückkehren.
Traversier-Module
Mit Hilfe von Traversiermodulen können Konstrukteure Verzweigungen in die Produktionslinie einfügen sowie einzelne Einheiten wieder zurückholen, ohne die automatisierten Abläufe zu unterbrechen oder die Liniengeschwindigkeit zu verlangsamen. Dadurch ist es möglich, optionale Prozesse auszulassen, einzelne Produkte effizient anzupassen oder zu personalisieren. Engpässe können durch parallele Prozessabläufe abgebaut werden, Einheiten für Stichproben isoliert oder zur Korrektur beziehungsweise Nachbearbeitung in einen Quarantänebereich umgeleitet werden. „Die Traversiereinheit ist ein leistungsstarker Bestandteil des LCMR200-Systems, der Komfort und Modularität mit Effizienz und Anpassungsfähigkeit kombiniert“, bestätigt Tatsuro Katakura.
Bei dieser Anwendung ermöglichte die Traversiereinheit dem Team die Erstellung von drei Zweigen zur Durchführung von elektrischen Inline-Prüfungen ( Bild 3). So konnte der Engpass beim Durchsatz beseitigt und die Handhabungsrisiken, die mit dem Be- und Entladen der Baugruppen für die Prüfung verbundenen waren, vermieden werden. Außerdem bieten die LCMR200- Schlitten ausreichend Platz für Werkstückträger für vier Baugruppen, die gleichzeitig inspiziert und getestet werden können. Im Vergleich zum System mit Rundschalttischen, das jede Baugruppe in einer Zykluszeit von 4,5 Sekunden verarbeitet, prüft und testet die LCMR200-Linie vier Baugruppen gleichzeitig in 3 Sekunden. Dadurch konnte das Werk seine Produktion in einem Drittel der Zeit verdoppeln und sein erweitertes Produktionsziel in einer einzigen Acht-Stunden-Schicht effektiv erreichen. Im Gegensatz dazu erforderte die Fertigung unter Verwendung von Rundschalttischen eine Produktion im 3-Schicht-Betrieb.
Bild 3: Die auf LCMR200 basierende Lösung mit großen Werkstückträgern und Verzweigungen steigert Produktivität und Qualität
Fazit
„Dieses Projekt hat zu äußerst zufriedenstellenden Ergebnissen geführt, da unser Kunde seine Produktion steigern und die Qualität verbessern konnte, während gleichzeitig die Belastung für Anlagen und Mitarbeiter durch die Reduzierung der Arbeitsstunden gesenkt wurde“, fasst Tatsuro Katakura die Ergebnisse zusammen. „Die Traversiereinheit hat die Vorteile ihrer Verzweigungsfunktionen deutlich unter Beweis gestellt, indem sie die Struktur der Produktionslinie vereinfacht und die Baugruppen vor Handhabungsrisiken geschützt hat. Das LCMR200-System ist eine hervorragende Lösung für Produktionsteams, die mit Herausforderungen bezüglich Geschwindigkeit, Platzbedarf und Skalierbarkeit konfrontiert sind.“
Über Yamaha Robotics FA Section
Yamaha Factory Automation Geschäftsbereich (FA), eine Unterabteilung der Yamaha Motor Robotics Business Unit von Yamaha Motor Corporation, konzentriert sich auf die Lieferung flexibler, hochpräziser Industrieroboter für die Herausforderungen der Präzisionsautomatisierung.
Die Abteilung hat ihre Wurzeln in der Einführung der Robotertechnologie in die Yamaha-Motorradmontage und verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrung bei der Lösung von Automatisierungsaufgaben von der Montage großer Produkte bis zum Mikrometerbereich. Die Industrieroboter von Yamaha Motor werden heute von weltweit führenden Unternehmen in so unterschiedlichen Bereichen wie der Halbleiterfertigung und der Montage von Elektronikprodukten, Haushaltsgeräten, Automobilkomponenten und großen Flüssigkristallanzeigen eingesetzt.
Yamaha Motor FA Section bietet eine weite Palette von Lösungen für die Roboter-Montage, darunter Einachsroboter, SCARA-Roboter, kartesische und Knickarmroboter. Innovationen wie das Linearfördermodul LCM200R, ein laufruhiger, platzsparender und vielseitigerer Nachfolger konventioneller Band- und Rollenförderer, bestimmen nach wie vor das Tempo in der Fabrikautomatisierung. Die Kerntechnologien der Robotik sowie Schlüsselkomponenten und komplette Robotersysteme werden im eigenen Haus hergestellt, was eine konstante Qualität und Kontrolle der Lieferzeiten sicherstellt.
Yamaha Europe FA Geschäftsbereich mit Hauptsitz in Neuss, Deutschland bedient Kunden in ganz Europa.
www.yamaha-motor-robotics.eu
#DiscoverYamahaRobotics