Egyedi igényekhez szabott hatékony géptervezés

EtherCAT bővítőmodulokkal optimalizált elektronikai gyártás

A németországi Rodingban székelő Mühlbauer GmbH & Co. KG olyan célgépeket épít, amelyeket a chipkártya- és útlevélgyártásban, valamint a félvezetőiparban használnak. Rendszereinek nagyfokú egységesítésével a vállalat jelentősen képes fokozni versenyképességét a gépgyártás terén. Az EJ-sorozatú EtherCAT-bővítőmodulok és a vállalat igényei szerint kialakított jelelosztó kártya segítségével jelentősen mérsékelhetők a hibák és a gépek gyártásához szükséges idő, ami az új, DS Merlin nevű lapkaválogató rendszer esetén is alacsonyabb gyártási költségeket és gyorsabb kiszállítási időt eredményez.

Az innovatív és világszerte jelen lévő Mühlbauer a biztonsági alkalmazások teljes spektrumát lefedi, az egyszerű alkatrészektől a bonyolult gyártósorokon át az épületkonstrukciós- és biztonsági tervezést is magukba foglaló kulcsrakész megoldásokig. Martin Dimpfl, a vállalat automatizálási részlegének villamostervezési vezetője kifejtette: „A Mühlbauer automatizálási részlege félvezetők gyártására, RF azonosító rendszerek (RFID) és címkék gyártására, személyazonosító igazolványok és útlevelek készítésére, továbbá egyedi, személyre szóló dokumentumokat és bankkártyákat előállító gépek gyártására, valamint összetett ellenőrző rendszerek gyártására szolgáló gépek építésére összpontosít. Ezek közé tartozik az óránként akár 30 000 lapkát feldolgozó, új, DS Merlin nevű lapkaválogató rendszer is, amely a lapkasérülések teljes körű vizuális ellenőrzését is elvégzi. Az új rendszerrel jelentős mértékben, a korábbi 20 000-ről 30 000 lapka/órára tudtuk növelni az átbocsátást, egyszerűsítettük a gépek beállítását és üzemeltetését, finomítottuk a lapkakezelési folyamatot, továbbá az előző gépmodellhez képest 20%-kal csökkentettük a költségeket. Ezen eredmények elérésében kulcsszerepet játszott a Beckhoff EtherCAT bővítőmoduljainak felhasználásával egységesített be/kimeneti-rendszer.”

A Mühlbauer óránként 30 000 chipet feldolgozó DS Merlin lapkaválogató rendszere a korábbi modellnél lényegesen több félvezető alkatrészt képes feldolgozni (A képek alkotója/szerzői jogok tulajdonosa: Beckhoff Automation)

A DS Merlin akár 0,2 × 0,4 mm méretű és 80 μm vastagságú lapkákat is képes maximális pontossággal és sebességgel feldolgozni. Ehhez megméri az adott félvezetőszelet vastagságát, valamint a rajta elhelyezkedő egyedi lapkák helyét és méretét. Ezután a gép automatikusan korrigálja a félvezető eszközök továbbítását az egyes lapkamozgató és pozicionáló egységek felé. Óriási előny, Dimpfl elmondása szerint, hogy „míg ezt a munkát korábban megfelelően betanított kezelő végezte, az emberi munkát ezen a területen teljesen ki lehetett küszöbölni.”

Az EJ-termékcsalád EtherCAT-bővítőmoduljaival és a megfelelő jelelosztó kártyával hatékonyan alakítható ki egy adott alkalmazás céljaihoz szabott be/kimeneti-réteg (A képek alkotója/szerzői jogok tulajdonosa: Beckhoff Automation)

Moduláris és kompakt gépkonstrukciók

A gép különféle funkcionális modulokra oszlik. A szeletet az automatikus szeletváltó először egy asztalra továbbítja, majd feldolgozás után egy szeletkazettába juttatja. A szeletkezelő asztal a szeletet a gyártás során elforgatja, mozgatja és áthelyezi. Ezután a szeletet úgy pozicionálja, hogy a következő egység, a lapkakidobó (lapkaeltávolító) egység az egyes mikro-áramköröket két ellenőrző tárcsa közül a felsőbe továbbíthassa, ahol a szeletfilmet a lapkakidobó tű körüli vákuum rögzíti. A két ellenőrző tárcsán a lapka mind a hat oldalát teljeskörűen megvizsgálja a rendszer. Ezután egy számlálómodul pozicionálja, továbbítja és egy fedőfóliával lezárja a lapkákat tartalmazó szalagot, majd végrehajtja a végellenőrzéseket. A kívánt darabszám elérése után a gép elvágja a szalagot.
Amint Dimpfl kiemelte, ezt a korszerű gépet úgy tervezték meg, hogy rendkívül moduláris és kompakt legyen. „Ezt a célt szolgálja például a DS Merlin rendszerben található négy különböző, EtherCAT-bővítőmodulokkal megvalósított jelelosztó kártya is. Az új be/kimeneti koncepció bevezetésének fő oka az volt, hogy így jelentősen csökkenthető a szükséges kábelezés. Ez rendkívül előnyösen hatott a hibaszázalékra, és mindenekfelett a gyártás idő- és költségigényére”.

Martin Dimpfl (jobboldalt) ismerteti a Beckhoff regensburgi irodájában dolgozó Martin Bauerrel (baloldalt), hogy milyen módon sikerült rendkívül kompakt konstrukciót elérni a bővíthető, EJ sorozatú egységeket (előtér) is tartalmazó bővíthető gépmodulok alkalmazásával

Optimális be/kimeneti megoldás EJ-sorozatú modulokkal és egyedi tervezésű kártyákkal

A négy jelelosztó kártyát pontosan a gép követelményeihez tervezték. Martin Dimpfl szerint mindez messze túlmutat a be/kimeneti jelek egyszerű szétosztásán: az elrendezés az EJ-modulokon felül a piezoelektromos és piezokeramikus motorokhoz szükséges EtherCAT szervohajtásokat, a villanófény-vezérlőket, a gépi látáshoz szükséges logikát, valamint a 24/48 V-os tápfeszültséget elosztó hálózatot is tartalmazza. A rendszer az összesen 26 EtherCAT bővítőmodul mellett digitális és analóg be/kimeneteket, egy inkrementális enkódert, egy léptetőmotor-modult és egy busztápegységet tartalmaz. „A célunk az volt, hogy minimalizáljuk a gépen belüli kábelezést, továbbá, hogy a jelelosztó kártyát a lehető legközelebb helyezzük a megfelelő jelek rendszerelemeihez. Az eredmény egy rendkívül kompakt konstrukció lett, amely már a letelepítési fázis előtt összekábelezhető és tesztelhető. Ennek köszönhetően rövidebb idő alatt hajtható végre a teljes rendszer tesztelése, legyártása és üzembe helyezése” – fejtette ki Dimpfl.A szakember igen előnyösnek tartja a PC-alapú vezérléstechnikára jellemző átfogó kínálatot és egységességet is. „A Beckhoff sokrétű termékválasztékában minden gépi folyamat vezérléséhez található megfelelő vezérlési megoldás. Ezenfelül az EtherCAT-bővítőmodulokkal nemcsak idő takarítható meg és a hibák mennyisége mérsékelhető, hanem további előnyük, hogy átfogóan támogatják az EtherCAT kommunikációt, így számos különféle EtherCAT-terminállal egyszerűen kombinálhatók. Ez rendkívüli mértékben fokozza rugalmasságunkat, mivel egy adott alapgépből kiindulva gyorsan és könnyen valósíthatjuk meg ügyfeleink további igényeit, például speciális érzékelők vagy vizsgálórendszerek beépítését” – foglalta össze Dimpfl. Az EJ rendszer alkalmazásorientált fejlesztések terén is biztosítja a rugalmasságot. Például, a jelelosztó kártyát az ügyfél megtervezheti maga és legyárthatja házon belül, vagy igénybe veheti ehhez a Beckhoff szolgáltatásait, vagy akár külső céggel is elvégeztetheti mindezeket. Mint Dimpfl kifejtette, a Mühlbauer az első lehetőséget választotta: „Mivel rendelkezünk saját elektronikai fejlesztőrészleggel, ez könnyű döntés volt, különösen mivel a Beckhoff kiváló támogatást biztosít, többek között az EtherCAT bővítőmodulokhoz nyújtott átfogó tervezési útmutatóval.”

A DS Merlin helytakarékosan biztosítja a feldolgozás számos bonyolult munkafolyamatát (A képek alkotója/szerzői jogok tulajdonosa: Beckhoff Automation)

Versenyelőny akár tízgépes kis szériák gyártásánál is

A gépgyártásra szakosodott Mühlbauer számára elengedhetetlen a modularitás, mert csak ennek révén érheti el az egységesítésnek azt a fokát, amely mellett az alapegységeket hatékonyan használhatja a különféle géptípusok építéséhez, elkerülve, hogy minden egyes gépet az alapoktól kelljen megterveznie. Amint Martin Dimpfl rávilágított: „Számításaink szerint az EtherCAT-bővítőmodulok használata – a jelelosztó kártya kifejlesztését is beleszámítva – már kis, évi 10 gép körüli sorozat esetén is megtérül. Mivel a kártyák működését előre, teljeskörűen ellenőrizzük, drasztikusan csökken az összeszerelési fázisban fellépő hibák száma, és fennakadásmentesen zajlik az üzembe helyezés is. Ezzel a DS Merlin esetében mintegy 100 órányi telepítési időt sikerült megtakarítani, és ehhez jön még az a további idő, amit korábban a hibák keresésére és elhárítására kellett fordítanunk. Ennek megfelelően fokozatosan a Beckhoff EJ rendszerére fogjuk átállítani 200 rendszert átfogó termékkínálatunk minden olyan géptípusát, amelyből évente tíznél több gép készül.”

BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.hu

www.muehlbauer.de

www.beckhoff.hu/ethercat-plug-in-modules

Még több Beckhoff Automation