Versaflow One XX

Die Versaflow One XX ermöglicht mit zwei x-variablen Lötmodulen und bis zu 4 Löttiegeln Highspeed-Durchsatz in hoher Lötqualität zu geringen Investitionskosten. (Bild: Ersa)

Selektivlötanlagen sind sehr flexibel und lassen sich schnell an wechselnde Anforderungen anpassen. Dieser Vorteil verschafft den „Selektiven“ seit Jahren steigende Beliebtheit. Beim Einsatz der Technologie für hohe Durchsätze bei niedrigen Kosten im Bereich der KMU gab es jedoch eine Lücke zu schließen. Viele Unternehmen wollten die gleichen Vorzüge wie bei den High-End-Selektivlötsystemen der Versaflow Serien 3 und 4, allerdings zu geringeren Kosten. Um diese Vorzüge der Versaflow Selektivlöt-Technologie für diesen Kundenkreis nutzbar zu machen, hat Ersa die Versaflow One-Linie entwickelt.

Diese ergänzt das Ersa Portfolio und ermöglicht den Einstieg in die Technik der Inline-Selektivlötanlagen zum Preis einer Batch-Maschine. In der Versaflow One steckt das gesamte Ersa Know-how, wobei die Realisierung des Kostenlimits den Umfang verfügbarer Optionen einschränkt. Alle neuen One-Anlagen basieren auf den gleichen Funktionsmodulen wie die anderen Selektivlötsysteme. Für den Kunden sind die Prozesse so vergleichbar – ob Batch-Anlage oder High-End-System. Das ist ein wichtiges Detail, wenn es um Standardisierung von Lötprozessen geht und liegt auch bei Audits von Fertigungsabläufen immer häufiger im Fokus.

Der Erfolg der Versaflow One und die hohen Verkaufszahlen seit Markteinführung waren Anlass für das Unternehmen, dieses System in Richtung hohe Durchsätze weiterzuentwickeln. Bei der bestehenden F-Serie ist nur ein Löttiegel pro Lötmodul möglich, was bei gewissen Applikationen den Durchsatz limitieren kann. Der Fokus der Versaflow One X liegt deshalb auf hohem Baugruppendurchsatz bei geringen Kosten. Vergleichbare Durchsätze ließen sich bislang nur mit Doppelspurtransporten und mehreren Lötmodulen in den High-End-Anlagen der Versaflow 3 und 4 realisieren. Bei der One X lassen sich im verfügbaren Arbeitsraum von Fluxer, Vorheizung und Lötaggregat gleichzeitig zwei Baugruppen simultan in einem Transportsystem bearbeiten.

Der Arbeitsbereich in der Versaflow One X ermöglicht eine max. Baugruppenabmessung von 610 x 508 mm (L x B). Optional ist die Aufteilung der Arbeitsbereiche von Fluxer, Vorheizung und Lötmodul in je zwei separate Bearbeitungsbereiche verfügbar. Dafür ist in jedem Modul zusätzlich ein zweiter Baugruppen-Stopper am Transportsystem eingebaut. Zwar reduziert sich so die verarbeitbare Baugruppenlänge auf 350 mm, in Summe verdoppelt sich aber der Durchsatz im Vergleich zu einer Lötanlage ohne diese Option. In einer Versaflow One X mit je einem Flux- und Vorheizmodul sowie zwei Lötmodulen lassen sich damit acht Baugruppen simultan bearbeiten – und das inline mit nur einem Transportsystem.

One X-Serie mit 2. Stopper
Die One X-Serie gibt es auch als Variante mit 2. Stopper, mit der sich der Durchsatz verdoppeln lässt. Es werden also gleichzeitig 8 (Version One XX) bzw. 6 Leiterplatten (Version One X) in der Maschine bearbeitet. Hier sichtbar im Fluxmodul. (Bild: Ersa)

Durchsatz-Verdopplung mit „zweitem Stopper“

Wie bereits beschrieben, lässt sich der Durchsatz der Anlage durch einen weiteren Stopper in die Module Fluxer, Vorheizung und Löten verdoppeln. Der Abstand der beiden Stopper am Transportsystem beträgt fix 400 mm. Die Baugruppen werden mit geringem zeitlichen Versatz nacheinander in die Module befördert. Erreicht Baugruppe eins den ersten Stopper, schließt sich der zusätzliche zweite Stopper im jeweiligen Modul und die nachfolgende Baugruppe stoppt. Mit Erreichen dieser Position beginnt im entsprechenden Modul die simultane Bearbeitung der beiden Baugruppen. Nach erfolgter Bearbeitung öffnen die Stopper und beide Baugruppen gelangen ins freie Folgemodul, wo der nächste Bearbeitungszyklus beginnt.

Das Fluxmodul

Die Versaflow One X verfügt generell über ein Fluxmodul und hat standardmäßig einen Multidrop-Sprühkopf. Optional steht ein zweiter Sprühkopf mit eigenem Vorratsbehälter zur Verfügung. Wählt man die Option „zweiter Stopper“ zur Steigerung des Durchsatzes, ist auch der zweite Sprühkopf in der Standardkonfiguration enthalten.

Der Abstand der beiden Sprühköpfe in Transport-richtung ist mechanisch einstellbar. Bei der Option „zweiter Stopper“ ist er generell auf 400 mm eingestellt. Nutzt man diese einmal nicht, weil eine Baugruppe länger als 350 mm ist, kann sie im entsprechenden Lötprogramm deaktiviert werden. In dem Fall ist der Abstand der Sprühköpfe manuell im Bereich von 100 bis 400 mm einstellbar und es lassen sich normale Baugruppen bzw. -nutzen verarbeiten. Die simultane Bearbeitung findet generell in X-Richtung, also Transportrichtung statt.

Löttiegel
Die Löttiegel entsprechen dem Versaflow Standard mit wartungsfreier Induktions-Lotpumpe, Lotniveaukontrolle, Schutzgasabdeckung der Lötwellen und optionaler Lotdrahtzufuhr. (Bild: Ersa)

Die Vorheizung

Für das Vorheizen der Baugruppen ist die One X mit einem Vorheizmodul ausgestattet. Das Modul ist unterhalb des Transportsystems angeordnet und mit Quarz-Hellstrahlern bestückt. Die Leistung ist in einem Bereich von 0 bis 100% in mehreren Zeitfenstern einstellbar. Optional ist in das Vorheizmodul eine Konvektions-Oberheizung installierbar. Die Option „zweiter Stopper“ umfasst auch das Vorheizmodul und arbeitet wie oben beschrieben. An beiden Stoppern ist zusätzlich optional eine Pyrometermessung der Baugruppentemperatur möglich. Nach erfolgtem Vorheizen messen die Pyrometer, ob die Temperatur der Baugruppen im vorgegebenen Prozessfenster liegen. Bei Abweichung erfolgt eine Fehlermeldung.

Das Lötmodul

Die Lötmodule der One X haben generell zwei Löttiegel, optional ist ein zweites Lötmodul möglich. Damit bietet die One X max. vier Löttiegel zur simultanen Bearbeitung von Baugruppen. Die Löttiegel entsprechen dem Versaflow Standard mit wartungsfreier Induktions-Lotpumpe, Lotniveaukontrolle, Schutzgasabdeckung der Lötwellen und optionaler Lotdrahtzufuhr.

Die Einsatzmöglichkeiten der Löttiegel sind vielfältig. Standardmäßig enthalten ist die Variabilität der beiden Tiegel zueinander in der Höhe (Z-Richtung) und im Abstand in Transportrichtung (X-Richtung). Der X-Abstand wird generell mechanisch eingestellt. Der Abstand in Transportrichtung X dient zum Bearbeiten der Baugruppen mit der Option „zweiter Stopper“, dann beträgt der Abstand der beiden Lötdüsen 400 mm. Zum Bearbeiten einzelner Baugruppen bzw. Nutzenbaugruppen ist der Abstand der Tiegel im Bereich von 100 bis 400 mm variabel mechanisch einstellbar und der zweite Stopper wird im Lötprogramm deaktiviert.

Eine weitere Möglichkeit bei der One X ist die Z-Variabilität beider Löttiegel. Dieses Feature ermöglicht z.B. den Einsatz von zwei unterschiedlichen Lotlegierungen oder den Einsatz zweier verschiedener Lötdüsengrößen. In beiden Fällen sind parallel unterschiedliche Temperaturen einstellbar. So lassen sich etwa temperaturempfindliche Bauteile wie Folienkondensatoren mit niedrigeren Temperaturen löten als benachbarte Induktivitäten mit hoher Wärmekapazität.

Simultane Bearbeitung von Baugruppen in der Maschine.
Oben: 4 Leiterplatten mit max. 610 x 508 mm in Versaflow One XX (3 LP bei Version One X). Unten: 8 Leiterplatten mit max. 350 x 508 mm in One XX mit 2. Stopper (6 LP bei Version One X). (Bild: Ersa)

Wirtschaftlichkeit

Nachfolgend wird der mögliche Durchsatz einer simulierten Baugruppe (300 x 300 mm) bei 25 s Bearbeitungszeit für Fluxen, 30 s Vorheizen und 90 s Löten betrachtet. In der Betrachtung des Baugruppen-Durchsatzes ist eine Batch-Selektivlötanlage Ecoselect sowie die Anlagen der Versaflow One-Serie berücksichtigt.

Der aufgezeigte Durchsatz der Serie One X basiert auf der Option „zweiter Stopper“, da die Länge der simulierten Baugruppe kleiner 350 mm ist. Das Potenzial der One-Serie sieht man am Durchsatz, der von 320 Baugruppen pro Woche Einschichtbetrieb bei der One F bis zu 2.880 Boards wöchentlich im Dreischichtbetrieb bei der One XX reicht.

Exemplarische Übersicht bezüglich Durchsatz von Baugruppen
Exemplarische Übersicht bezüglich Durchsatz von Baugruppen der Inline-Selektivlötanlagen der Versaflow One-Serien F und X im Vergleich zu einer „Batch“-Selektivlötanlage. (Bild: Ersa)

Zukunftsaussichten und Potenziale

Durch die neue Produktlinie zeigt Ersa, dass in der Selektivlöttechnik noch Potenzial für Weiterentwicklungen steckt. Die Wirtschaftlichkeit mit hohen Durchsätzen kombiniert mit Lösungen für Vernetzung und Digitalisierung ist ein Statement zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit – gerade auch für KMUs.

Die Versaflow One X lässt sich auch in die Welt von Kurtz Ersa Connect integrieren – eine Plattform zur modularen Integration und Darstellung aller digitalen Serviceangebote. So eröffnen sich per App Möglichkeiten wie intelligentes Ticketsystem, Remote-Zugriff im Servicefall, Maschinen-Monitoring oder Zugriff auf die digitale Maschinendatenbank aller im Unternehmen vernetzter Lötanlagen. Der Weg in die digitale Welt führt über das Ersa Gateway. Es sorgt für die sichere und standardisierte Verbindung zwischen den Ersa Anlagen, Cloudlösungen, Anwendungen und Systemen. So sind die Anwender mit der Versaflow One X für künftige Anforderungen im Bereich Automatisierung und Optimierung der Fertigungsprozesse gut vorbereitet.

Jürgen Friedrich

Produktmanager Technologie, Ersa, Wertheim

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