Die Erwartung an die Nutzentrennung ist hoch: Einerseits muss das Ergebnis der Vereinzelung unter Schonung hochempfindlicher Bauteile sehr gut, wenn nicht sogar perfekt sein, sodass am Ende keine Nacharbeit mehr nötig ist.

Der Flexrouter II verfügt über die optionale Funktion des „Frameless Routing“, weshalb sich nun auch Platinen ohne Nutzenrand problemlos verarbeiten lassen.

Der Flexrouter II verfügt über die optionale Funktion des „Frameless Routing“, weshalb sich nun auch Platinen ohne Nutzenrand problemlos verarbeiten lassen. IPTE

Andererseits soll das Trennverfahren sowohl staubfrei und stressarm, als auch schnell und zuverlässig sein. Zudem muss das Verfahren einfach zu bedienen sein und einen geringen Investitions- und Wartungsaufwand erfordern. Hier kommen auch Werkzeuge wie Stanzen, Rollmesser oder Schlagschere zum Einsatz. Diese Werkzeuge und Verfahren üben aber eine große mechanische Beanspruchung auf die Baugruppen aus. Viele Verarbeiter von Leiterplatten, wie etwa Zulieferer in der Automobilindustrie, schreiben bereits den Einsatz stressarmer Trennverfahren vor. Die Verfahren Sägen und Fräsen zeichnen sich als besonders schnell und stressarm aus: Durch eine minimierte mechanische Belastung auf die Leiterplatte beim Trennen werden Fehlerquoten deutlich gesenkt, beziehungsweise weitestgehend eliminiert.

IPTE Factory Automation hat deshalb Nutzentrenner im Programm, die für alle Leiterplatten und Anforderungen die optimale Trennlösung bereithalten. Die Nutzentrenner-Einheiten sind sparsam in der Grundfläche, haben eine sehr hohe Rentabilität und umfassen alle neusten Konzepte der Trenntechnologien: Von oben oder unten, Trennen mit Säge, Fräser oder Laser, um Leiterplatten aus einem Mehrfachnutzen zu separieren. Die Maschinen verfügen über einen gehärteten Stahlrahmen und sind mit einer eigenen Steuerungs- und Diagnose-Einheit mit benutzerfreundlichem Interface ausgestattet. Die Kompatibilität mit anderen Maschinen stellt die plug-and-play-Strategie für Fertigungslinien sicher.

Herausforderungen begegnen

frei programmierbarer Servogreifer

Durch die Verwendung eines frei programmierbaren Servogreifers, der die Leiterplatte während des Trennvorgangs hält, entfallen in der Regel Toolingkosten für leiterplattenspezifische Greifer. IPTE

Um dem Trend zunehmender Produktvielfalt bei den Leiterplattentypen gerecht zu werden, wurde der bewährte Nutzentrenner Flexrouter I nun komplett überarbeitet: Der Flexrouter II will Maßstäbe im Depaneling via Fräsen für den mittleren bis hohen Produktionsdurchsatz bei hoher Produkttypenvielfalt setzen. Denn mit der neuen Anwendung „frameless routing“ als optionale Funktion wurde vor allem an der Effizienzschraube gedreht. Der Name ist hierbei Programm: Beim „frameless routing“, dem Trennen von Leiterplattennutzen bei denen kein Rahmen mehr vorhanden ist, bleibt am Ende des Trennprozesses auch kein Leiterplattenrest übrig. Diese Technologie steigert die Effizienz, auch unter ökologischen Gesichtspunkten, indem sie die entstehenden und nicht nutzbaren Abfälle verringert. Dafür wurde beim Flexrouter II eigens eine Transport-Variante für Leiterplattennutzen ohne Rand entwickelt. Dies schafft die Voraussetzungen, auch für diese Anwendungen eine schnelle, stressfreie und präzise Trennung mit der Frässpindel zu gewährleisten.

Das System trägt einem weiteren Aspekt Rechnung: Eine kostengünstige Produktion erfordert die maximale Ausnutzung der Leiterplattenfläche, was oftmals eine randnahe Platzierung von Bauelementen zur Folge hat. Auch erfordert der Preisdruck in der Elektronikfertigung die möglichst vollständige Ausnutzung des Fertigungspanels, sodass die Einzelleiterplatten effizient auf einem Fertigungsnutzen in einer Matrix angeordnet werden. In der Konstruktion des Nutzens können Schwachpunkte enthalten sein, da die Anordnung und Ausführung der Haltestege zu Schwierigkeiten beim Trennen führen können. So könnte die Positionierung im Konflikt mit der Bauteilplatzierung oder dem Leiterbild stehen. Auch kann durch zu tief ausgelegte Ritzungen oder zu wenige Haltestege der Nutzen instabil werden. Wenn dann auch noch Bauelemente über die Leiterplattenkante hinausragen, außerhalb des Konturbereichs liegen oder das Leiterbild zu dicht an der Kontur verläuft, kommt es zwangsläufig zu Schädigungen beim Trennvorgang. Andererseits erschweren aber auch zu groß dimensionierte Stege oder eine zu dicke Leiterplatte den Trennvorgang.

Präziser Trennvorgang

Die Nutzentrennung liegt fast am Ende der Wertschöpfungskette, somit ist ein sicherer Baugruppen-schonender Prozess unerlässlich. Der Antrieb des Fräs-Nutzentrenner schafft die Voraussetzung für eine schnelle, stressfreie und präzise Trennung.

Die Nutzentrennung liegt fast am Ende der Wertschöpfungskette, somit ist ein sicherer Baugruppen-schonender Prozess unerlässlich. Der Antrieb des Fräs-Nutzentrenner schafft die Voraussetzung für eine schnelle, stressfreie und präzise Trennung. IPTE

Beim Inline-System FlexRouter II wird das Leiterplattenboard in der Regel über einen spurbreiten-verstellbaren Bandtransport gefördert, geklemmt und positionsvermessen. Optional ist nun ein Transportsystem für „frameless routing“ lieferbar. Durch die Verwendung eines frei programmierbaren Servogreifers, der die Leiterplatte während des Trennvorgangs hält, entfallen auf diese Weise nun Toolingkosten für leiterplattenspezifische Greifer. Der Leiterplattengreifer ist an einem kartesischen Dreiachssystem mit Drehachse befestigt. Die Frässpindel unter dem Board wird ebenfalls mit einem kartesischen Dreiachssystem positioniert und lässt sich mit verschiedenen Spindeltypen bestücken. Somit ist es möglich, auch komplexe Applikationen ohne Schwierigkeiten zu realisieren. Zudem ist der FlexRouter II mit einem automatischen Greiferfingerwechsel für einen einfachen Produktwechsel ausgestattet.

Nachdem die Leiterplatte mit der Frässpindel getrennt wurde, wird diese mit dem Greifer abgelegt. Dafür stehen unterschiedliche Ablagemöglichkeiten nach Kundenanforderung zur Auswahl: Gurtförderband (auch doppelt), Trayablage bis zu einer Tray-größe von 600 mm x 400 mm, Werkstückträger, Linearshuttle und Drehteller für die nachgeschalteten, individuellen Kundenprozesse. Optional lässt sich eine Vermessung der getrennten Leiterplatten mittels optischer Inspektion ergänzen. Für die hohe Präzision, Fertigungsqualität und Bearbeitungsgeschwindigkeit bildet das stabile und schwingungsarme Untergestell des Nutzentrenners die Grundlage. Ebenso bedeutend ist das direkt mit Linearmotoren angesteuerte XZ-Fräsportal. Vier der sieben Achsen sind als Linearantriebe neuester Bauart ausgelegt, während die Z-Achse über einen Servoantrieb geführt wird. Optimal aufeinander abgestimmt, erreichen die Nutzentrenner Wiederhol- und Positioniergenauigkeiten von ± 0,1 mm bei einer Trenngeschwindigkeit von bis zu 60 mm/s. Insgesamt stehen acht Fräser mit Durchmessern von 0,8 mm bis 3,1 mm zur Verfügung.

Hohe Prozesssicherheit

Der für die SMT-Fertigungslinie ausgelegte Nutzentrenner kann eine große Varianz an Leiterplatten verarbeiten. Trotz des geringen Platzbedarfs von nur 1 m Breite ist es möglich, bis zu 2,5 kg schwere Platinen mit einer maximalen Größe von 330 mm x 400 mm (Länge x Breite) zu bearbeiten. Dem Miniaturisierungstrend lässt sich ebenfalls begegnen, verarbeitet das System auch filigrane Nutzen mit Abmaßen von 20 mm x 20 mm problemlos.

Wie bereits beschrieben, werden die bestückten Leiterplatten in spurbreiten-verstellbaren Bandtransport zugeführt. Die Baugruppen werden aus dem Nutzen herausgetrennt, auf Maßhaltigkeit kontrolliert, bei Bedarf mit ionisierter, verwirbelter Luft gereinigt und – unter Berücksichtigung der Gut-/Schlecht-Informationen aus dem MES-System – entsprechend verpackt. Ein fehlerhaftes Sortieren durch den Bediener wird durch den vollständig automatisierten Ablauf somit ausgeschlossen. Ein autonomer Werkzeug- und Greiferwechsel sorgt für eine exzellente Verfügbarkeit und erhöht die Autarkiezeit der Anlage.

Kameragestützte Programmierung

Die Erstellung von Trennprogrammen wird durch die kameragestützte Programmierung oder den integrierten DXF-Konverter zur Übernahme von CAD-Daten wesentlich erleichtert und beschleunigt. Die Bedienoberfläche wurde so gestaltet, dass alle notwendigen Funktionen des Flexrouters II intuitiv und schnell ausführbar sind.

Weitere Leistungsmerkmale, wie die Nutzung mehrerer Fräserabschnitte zur Verbrauchskostenreduzierung, automatischer Fräserwechsel und Fräserbruch-erkennung, gehören zur serienmäßigen Ausstattung des Systems. Damit steigert der Nutzentrenner erheblich die Produktivität und wird den aktuellen sowie den zukünftigen Qualitätsanforderungen in der Elektronikfertigung gerecht.

 

Kein Platinenrest mehr

Der Flexrouter II ist für den mittleren bis hohen Produktionsdurchsatz bei hoher Produkttypenvielfalt ausgelegt. Eine Besonderheit stellt der Servogreifer für komplexe Applikationen dar. Er erlaub es, Leiterplatten ohne Nutzenrahmen zu verarbeiten. Denn beim „frameless routing“, dem Trennen von Leiterplattennutzen bei denen kein Rahmen mehr vorhanden ist, bleibt am Ende des Trennprozesses auch kein Leiterplattenrest übrig.

 

Productronica 2019: Halle A1 Stand 534