Skalierbares Automatisierungskonzept

Flexibel mit Standards

Damit es bei Leiterplatten gelingt, immer mehr Leistung auf kleinere Fläche zu packen, arbeiten Entwickler von Steckverbindern daran, mehr Stromleistung und dichtere Kontakte in leichteren und kleineren Steckverbindern unterzubringen. Zur Sicherung von Qualität und Flexibilität setzt das britische Familienunternehmen Harwin plc auf Automatisierung von Festo – mit dem Servopressen Bausatz YJKP und dem kompakten Handlingsystem YXMx.

Damit es bei Leiterplatten gelingt, immer mehr Leistung auf kleinere Fläche zu packen, arbeiten Entwickler von Steckverbindern daran, mehr Stromleistung und dichtere Kontakte in leichteren und kleineren Steckverbindern unterzubringen.

Die qualitativ hochwertigen Steckverbinder von Harwin sind oft in rauen Umgebungsbedingungen im Einsatz. Dort spielen sie ihre Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aus. So bestellen nicht nur kostenbewusste Kunden der Unterhaltungselektronik die Stecker von Harwin, sondern auch Unternehmen, die Hochleistungs-Steckverbinder benötigen, wie etwa aus der Luft- und Raumfahrt oder dem Motorsport und der Automobilindustrie. Einsätze unter extremen Betriebstemperaturen zwischen –65 °C und +150 °C sowie starke Vibrationen sind dort an der Tagesordnung. Daher müssen die Steckverbinder lückenlos sehr hohen Standards entsprechen.

Die Antwort von Harwin auf die Anforderungen des Marktes war die Einführung der Steckverbinder-Produktreihe Gecko. Die Steckverbinder haben einen Pin-Abstand von nur 1,25 mm und sind um die Hälfte kleiner und 75 Prozent leichter als Mikro-D-Steckverbinder. Aufgrund ihrer widerstandsfähigen Schraubverbindung sollen sie zahllose Steckvorgänge unbeschadet überstehen können.

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Das Unternehmen entwickelte den Herstellungsprozess der Gecko-Steckverbinder von einem manuellen Prozess zur hochautomatisierten Lösung ständig weiter. Damit ist Harwin in der Lage, hunderttausende Steckverbinder jährlich in einer breiten Palette von Steckverbinder-Konfigurationen zu fertigen, die von 4 bis 50 Kontakten pro Steckverbinder und vieler Leiterplatten-Montageoptionen reichen.

Modulares Konzept

Mit dem Ziel, die Produktion der Gecko-Steckverbinder effizienter zu machen, startete Harwin die Entwicklung einer hochautomatisierten und flexiblen neuen Fertigungslinie. Unterschiedliche Steckverbinder-Konfigurationen in Form und Größe sollten auf einer Montagelinie zu fertigen sein. „Dafür haben wir mit Festo ein modulares Konzept entwickelt“, erklärt Paul McGuinness, Produktionsleiter bei Harwin.

Die Hauptrollen in den neuen Montagelinien bei Harwin spielen der Servopressen-Bausatz YJKP sowie das kompakte Handlingsystem YXMx von Festo. Das Handlingsystem sorgt in mehreren Stationen der Anlage für die XY-Bewegungen der Werkstückträger mit den zu montierenden Kunststoffgehäusen. Bei Einpress- und Biegevorgängen der Kontaktstifte kommt der Servopressen-Bausatz mit leicht konfigurierbaren positions- und kraftgesteuerten Press-Bewegungen in der Z-Achse ins Spiel.

Das kompakte Handlingsystem YXMx sorgt für die XY-Bewegung der Werkstücke unter der Servopresse.

Gleichteile im Einsatz

Die Steuerung der elektrischen und pneumatischen Antriebe übernimmt in allen Stationen eine CECC-X-Steuerung in Kombination mit einer CPX/MPA-Ventilinsel. „Diese Festo-Systeme ermöglichen uns ein Höchstmaß an Standardisierung und Modularisierung, da immer wieder Gleichteile zum Einsatz kommen. Das erleichtert Inbetriebnahme und Wartung“, erläutert McGuinness.

Eine der Montagelinien zur Herstellung der Steckverbinder besteht aus drei zentralen Stationen – vom Einschießen der Kontaktstifte über das Einpressen bis hin zum Biegen der Kontaktstifte. In der ersten Station werden die Werkstückträger mit den Steckverbinder-Formteilen bestückt und anschließend mit dem YXMx-Handlingsystem zum Einschießen der Kontaktstifte positioniert. Die Servopresse drückt in der zweiten Station die Kontaktstifte in das Steckergehäuse. Der Präzisionsgreifer HGPT von Festo fixiert dabei die Werkstückträger mit den Steckergehäusen beim Einpressvorgang der Pins.

Die Kinematik des kompakten H-Portals als Bestandteil des Handlingsystems sorgt für die dynamische und präzise Platzierung der Bauteile unter dem Presswerkzeug. Dies funktioniert einwandfrei dank der geringen bewegten Masse. Zum modularen Servopressen-Bausatz gehören ein Servomotor mit geschlossenem Regelkreis, eine mechanische Achse, eine Bewegungssteuerung, Krafterfassung und die entsprechende Applikationssoftware.

Ergebnis: Das Werkzeug der Kontaktstiftpresse bringt die Pins präzise, kraftvoll und sanft in die richtige Position. Evaluierungsfunktionen in der mitgelieferten Applikationssoftware wie beispielsweise Hüllkurven- oder Blockkraftüberwachung erkennen, ob die Presspassung innerhalb der Toleranzen liegt.

Modular und sicher

Auch in der letzten Station zum Biegen der Kontaktstifte sind das Handlingsystem und der Servopressen-Bausatz im Einsatz, um die Kontaktstifte auf den erforderlichen Winkel zu biegen. Die CoDeSys-Software in der CECC-X-Steuerung ermöglicht die Steuerung des Servopressenprofils mit Positions- und Kraftsteuerung während des gesamten Arbeitszyklus. Mit der mitgelieferten Applikationssoftware ist die Programmierung der Servopresse denkbar einfach: Man nutzt eine intuitiv bedienbare graphische Benutzeroberfläche. Damit kann das Pressprofil einfach an die unterschiedlichen Steckverbinder-Varianten angepasst werden – ohne gesonderte Programmierkenntnisse.

Drei CPX-Teminals mit Ventilinsel, die von der CECC-X-Master-Steuerung über CANBus-Anbindung gesteuert werden, betätigen nacheinander die zahlreichen elektrischen und pneumatischen Greifer und Aktoren. „Das automatisierte modulare Konzept sorgt für niedrigere Produktionskosten und höhere Zuverlässigkeit, Präzision, Wiederholgenauigkeit und Flexibilität“, sagt Automatisierungsexperte McGuinness. cs

SPS IPC Drives, Halle 9, Stand 361

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