SCARA-Roboter löten Schaltungsbaugruppen

Epson-Roboter sind für diese Art von Vorgang und für alle Herstellungsprozesse konzipiert, die schnell und repetitiv sind und eine große Menge kleinerer Teile erfordern.“

Das ist Tim McArthur, Vizepräsident für Fertigungsdienstleistungen und Qualität bei Delta Systems Inc. in Streetsboro, Ohio, der erklärt, warum er SCARA- und Sechs-Achsen-Roboter von Epson America Inc. einsetzt, um elektronische Komponenten für Industrieanlagen zu montieren.

McArthur setzt seit 2017 Epson-Roboter ein, als ein Integrator, Great Lakes Automation, einige für zwei separate Betriebe lieferte. „Wir vertrauten ihrem Fachwissen, führten unsere eigenen Nachforschungen durch und beschlossen, mit Epson weiterzumachen, da wir unsere eigenen Systeme im eigenen Haus entwickelten“, sagt er.

Heute setzt Delta Systems mehr als 20 Epson-Roboter für Bestückungs-, Montage-, Dosier- und Lötvorgänge ein. Das Unternehmen hat außerdem ein Epson IntelliFlex-Teilezuführsystem integriert, um Teile in ein System zu transportieren, das Schlüsselschalter für Rasentraktoren montiert und so fast 2 Millionen Schalter pro Jahr produziert.

„Wo immer wir können, setzen wir auf Epson. Bei etwa 80 Prozent der Robotervorgänge in unserer Fabrik ist Epson für uns mit Abstand die erste Wahl“, sagt McArthur.

Lötverbindungen für Messgeräte

Delta Systems stellt Schalter, Messgeräte, Steuerungen und Anzeigen für Outdoor-Stromversorgungsgeräte, Nutzfahrzeuge, landwirtschaftliche und leichte Industriemaschinen und -fahrzeuge her. Zu seinen Kunden zählen John Deere, Toro, Ryobi, Honda Power Equipment, Kawasaki, Bombardier und Husqvarna. Das Unternehmen fertigt seine gesamte Produktion in einem 150.000 Quadratmeter großen Werk in Streetsboro, in dem etwa 215 Mitarbeiter beschäftigt sind.

Ein Beispiel für seine Prozesse ist ein Betrieb, der Betriebsstundenzähler für Traktoren und Nutzfahrzeuge herstellt. Bei diesen Messgeräten handelt es sich um kleine Baugruppen mit einem LCD-Display mit einer Diagonale von 1 Zoll, die den Benutzer benachrichtigen, wenn es Zeit ist, das Öl zu wechseln und andere Wartungsarbeiten durchzuführen.

„Wir löten ein winziges Stück Metall auf eine Leiterplatte, und das muss sehr genau erfolgen“, erklärt McArthur.

Zur Montage dieser Messgeräte setzt Delta zwei Epson T6 SCARA-Roboter zum Aufnehmen und Platzieren der Teile und drei weitere zum Zusammenlöten ein.

„Ein T6-Roboter legt die Teile auf eine große Drehscheibe, die sie zu den Lötrobotern dreht. Alle drei Roboter arbeiten gleichzeitig an Lötstellen“, sagt McArthur.

Anschließend entnimmt ein weiterer T6-Roboter die fertige Baugruppe vom Zifferblatt. Je nach Bestückung kann jeder Roboter drei oder vier Lötstellen auf einer Platine herstellen.

Die Herausforderung bei diesem Vorgang liegt in der Schnelligkeit und Präzision. Die Roboter arbeiten zusammen, um pro Jahr 750.000 Meter zurückzulegen und dabei mindestens 2,25 Millionen Lötstellen herzustellen.

Vor 2020 hatte Delta ein handelsübliches Robotersystem verwendet, das speziell für das Löten entwickelt wurde. Doch als dieses System sich dem Ende seiner Nutzungsdauer näherte, waren McArthur und sein Team der Meinung, dass sie intern ein System entwickeln könnten, das genauso gut funktionierte, und das zu viel geringeren Kosten.

Die Hälfte der Kosten

„Es gibt wahrscheinlich drei oder vier Unternehmen, die sich auf Roboterlöten spezialisiert haben, daher wäre der Kauf eines Systems von der Stange kein Problem gewesen“, erklärt McArthur.

Dennoch war er der Meinung, dass es mit der Erfahrung des Unternehmens in der industriellen Automatisierung besser dran wäre, ein eigenes System aufzubauen. Das Ingenieurteam brauchte etwa sechs Monate, um die neue Lötanlage zu entwerfen und herzustellen, wobei etwa eine Woche für die Installation und Programmierung der neuen Roboter aufgewendet wurde, die jeweils über einen handelsüblichen Lötkopf verfügten.

„Der schwierigste Teil des Prozesses bestand darin, die verschiedenen Teile zur Kommunikation zu bringen“, sagt McArthur. „Und wenn ich „schwierig“ sage, dann liegt das hauptsächlich daran, dass wir es noch nie zuvor gemacht haben.“

Während die Epson-Roboter sofort begannen, mit den Lötköpfen zu kommunizieren, war der „Handschlag“ eine Herausforderung, da das Lötsystem proprietäre Kommunikationsprotokolle verwendet. „Wir haben bei diesem Problem mit Epson zusammengearbeitet, und ich muss sagen, dass der Support genauso gut ist wie die Ausrüstung“, sagt McArthur.

Letztendlich sparte Delta Systems durch die Zusammenführung der Epson-Roboter mit den Lötköpfen im eigenen Haus etwa die Hälfte des Preises eines handelsüblichen Lötsystems. „Normalerweise sparen wir mindestens 35 Prozent, wenn wir ein Automatisierungssystem selbst integrieren, aber in diesem Fall waren es eher 50 Prozent“, sagt McArthur.

Es gab auch zusätzliche Einsparungen. Eine häufige Schwierigkeit beim Roboterlöten besteht darin, dass die Bewegung des Roboters häufig angepasst werden muss, da das angebrachte Lötwerkzeug durch Abnutzung seine Form ändert. „Im Laufe einer Woche können wir 50.000 Lötungen durchführen“, bemerkt McArthur.

Beim Vorgängersystem war die Anpassung so kompliziert, dass ein Automatisierungstechniker erforderlich war. Wenn ein Ingenieur nicht verfügbar war, beispielsweise während einer Nachtschicht, musste der Betrieb geschlossen werden, wenn er benötigt wurde.

Um das Problem zu lösen, kaufte das Team ein Epson TP1-Teach Pendant, mit dem sich dem Roboter ganz einfach die verschiedenen Punkte beibringen lassen, an denen er navigieren muss, um seine Funktionen auszuführen.

„Mit dem Programmierhandgerät in der Hand kann ein Bediener den Roboter zu einem Punkt bewegen, die Ausrichtung überprüfen, sie nach Bedarf anpassen und dann den angepassten Punkt im Programm speichern“, sagt McArthur.

Mit dem Programmierhandgerät vermeiden Bediener nicht nur Ausfallzeiten, sondern können auch 10 bis 15 Prozent der Kosten für teure Lötköpfe einsparen, da sie diese dank der vereinfachten Einstellungen länger nutzen, betont McArthur.

Nachdem das Team die Installation abgeschlossen hatte und Delta Systems begann, es zur Herstellung von Betriebsstundenzählern zu verwenden, „kamen unsere Drittanbieter-Integratoren und wollten es sich ansehen, weil sie ständig Anfragen für ein solches System erhalten“, sagt McArthur.

Standardisiert auf Epson

Laut McArthur wird Delta Systems künftig weiterhin Epson SCARA- und Sechs-Achsen-Roboter überall dort einsetzen, wo Geschwindigkeit und Präzision wichtig sind.

Es gibt drei Gründe, warum McArthur Epson-Roboter bevorzugt.

„Epson war in der Lage, einen Roboter zu bauen, der so genau ist, wie wir es brauchen, und so schnell, wie wir es brauchen“, erklärt McArthur. „Das ist Nr. 1. Sie passen einfach zu dem, was wir hier machen.“

Der zweite Grund sind die Kosten. Laut McArthur liegt das nicht nur an den Kosten des Roboters, sondern auch an der Tatsache, dass er so einfach zu integrieren ist, dass sein Team dies intern durchführen kann.

Der dritte Grund ist der Service. „Unser lokaler technischer Vertriebspartner Grant Schiefferle von Factory Automation Components war fantastisch“, sagt McArthur. „Und Chris Round, unser Regionalmanager bei Epson, war es auch. Alle unsere Ingenieure haben großartige Erfahrungen gemacht, als sie um Unterstützung und Schulung gebeten haben.

„Wir würden Epson-Roboter jeden Tag anderen Herstellern empfehlen.“

Weitere Informationen zu Montagerobotern finden Sie unter www.epsonrobots.com.

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