Kleinstmengen schnell und präzise auftragen

Steigende Produktionsvolumina erfordern immer häufiger Automationslösungen. Viele Anwendungen in der Industrie können von Hand in der geforderten Taktzeit nicht stabil oder nur mit großen Qualitätsschwankungen produziert werden. Die Anschaffung einer Produktionsanlage ist eine beachtliche Investition, die sich nur mit hohen Stückzahlen oder durch eine verbesserte Qualität rechtfertigen lässt.

Dass es möglich ist, Qualitätsschwankungen zu reduzieren oder ganz auszuschließen, zeigen die Automationsanlagen der Firma Infotech. Seit über 15 Jahren entwickelt Infotech hochgenaue und robuste Anlagen für die Bereiche Dosier-, Bestückungs-  und Montageprozesse. Ein großer Pluspunkt ist die flexible und jeweils auf den Kunden zugeschnittene Hardware und Applikationssoftware. Im Bereich Mikrodosieren erfüllt die neue IC-900 Dosierzelle ein immer stärker werdendes Marktbedürfnis. Vor Jahren wurde bereits der IP-500 Desktop Dispenser erfolgreich im Markt eingeführt. Das Gerät wird häufig als Prozessentwicklungsanlage oder für die Fertigung von kleinen Stückzahlen verwendet. Ein Vorteil dieser Entwicklungsanlage ist, dass alle verwendeten Module problemlos auch in die IC-900 Dosierzelle integriert werden können. Auch der Transfer von erstellten Programmen mit den ermittelten Dosierparametern ist problemlos möglich.

IC-900 Dosierzelle Infotech

IP-500 Desktop Dispenser Infotech

Achssteuerung

Die integrierte Steuerung eines Schweizer Herstellers bietet höchste Genauigkeit. Die Portalachsen sind mit Linearmotoren und -encodern ausgestattet. Die Wiederholgenauigkeit beträgt 10 µm bei 3 Sigma. Die Auflösung der Hauptachsen beträgt 0,2 µm. Die Achsparameter werden an die jeweilige Anforderung oder Aufgabenstellung angepasst und optimiert. Das eingesetzte Steuerungskonzept ermöglicht die Synchronisation von Achsbewegungen mit Dosierparametern und somit echte 2½D- und 3D-Dosierprozesse wie zum Beispiel die additive Fertigung.

Bildverarbeitung

Das genaue Positionieren einer Achse ist nur halb so viel wert, wenn die Dosierposition nur aufgrund von CAD-Daten bekannt ist. Zur Erkennung von lokalen Strukturen, Passermarken, Konturen, Linien und Punkten wird die Bildverarbeitungssoftware der Firma Cognex eingesetzt. Die Kameras übertragen die Bilder praktisch in Echtzeit via Gigabit Ethernet Verbindung an den PC. Die Bildverarbeitungssoftware ist vollumfänglich in die Infotech eigene Benutzeroberfläche integriert. Beim Öffnen der Bildverarbeitungsprozesse erscheint die gewohnte Cognex-Oberfläche mit der kompletten Toolbox. Die Berechnung der Korrekturwerte und die Übertragung ins Koordinatensystem des Dosierautomaten erfolgt in der Infotech-Software. Falls die Dimension der Referenzstruktur größer als das Blickfeld der Kamera ist, besteht die Möglichkeit, mit einem sogenannten „Multi Field of View“ die gesuchte Position anhand von mehreren Teilstrukturen zu ermitteln. Die Software rechnet automatisch auf die korrigierte CAD-Position zurück. Das Bildverarbeitungssystem wird anhand der gegebenen Aufgabenstellung optimiert. Dafür stehen verschiedene Beleuchtungen, Blickfeldgrößen und Bildauflösungen zur Verfügung. Die Kamera wird nicht nur für die Ermittlung der exakten Dosier- oder Bestückungspositionen benötigt, sondern auch für die Kalibrierung von Dosiersystemen, Bestückungssaugern und generell für alle Justierroutinen sowie zur Inspektion der Dosierresultate.

Applikationssoftware

Die Programmierung der Anlage ist sehr benutzerfreundlich gestaltet. Alle Dosier- oder Bestückungspositionen können mit der Kopfkamera angefahren und eingelernt werden. Zusätzlich stehen Hilfswerkzeuge für die Erstellung von Positionsmustern zur Verfügung. Der Import von CAD-Daten ist ebenfalls möglich. Auf den ersten Blick scheint die Umsetzung eines neuen Programms relativ umfangreich zu sein, bei genauerer Betrachtung werden aber die Vorteile sehr schnell sichtbar. Bauteile, wie auch komplette Prozesslisten, Dosierventile, Dosiermedien und -pattern werden als Bibliothek in einer Datenbank hinterlegt. Somit ist es möglich, ein Bauteil mit seinen hinterlegten Prozesslisten einem beliebigen Rezept zuzuordnen. Vorteil dieser Programmierung: Ändert sich ein Bauteil, das für mehrere Rezepte verwendet wird, muss nur dieses Bauteil angepasst werden und nicht jedes einzelne Rezept. Für die Eingabe und Darstellung von Dosiermustern steht eine grafische Oberfläche zur Verfügung. Die Integration von erstellten Dosiermustern in ein neues oder bestehendes Programm ist mit wenigen Mausklicks realisierbar. Zum Importieren von CAD-Dosiermustern wird das gängige Gerber-Format verwendet. Der Interactive Media Finder ist vor allem für die Prozessentwicklung ein zeitsparender, effizienter und intuitiv zu bedienender Helfer.

Interactive Media Finder Infotech

Während des Live-Dosierens können Parameter verändert werden, was sich unmittelbar auf das Dosierergebnis auswirkt und beobachtet, bzw. gemessen werden kann. Sobald die optimalen Parameter gefunden sind, können diese per Mausklick in der Datenbank gespeichert und in Anwendungsprogrammen (Rezepten) abgerufen werden.

Dosieren im Feld

In der Aufbau- und Verbindungstechnologie gehört das Dosieren zu den Haupttechnologien. Für die meisten Anforderungen ist Präzision die große Herausforderung. Hauptmerkmal der Anlage ist der X/Y-Portalroboter. Auf der X-Achse ist der Roboterkopf angebaut. Je nach Anwendung kann dieser mit mehreren Dosierachsen ausgerüstet werden. Häufig steht der Dosierprozess nicht allein, sondern kann mit Bestückungsaufgaben kombiniert werden.

Kalibrierung des Dosiersystems

Die Kopfkamera wird zur exakten Erkennung der Dosierposition wie auch zur Kalibrierung des Dosiersystems verwendet.

Kalibrierung von Dosiersystemen Infotech

Bei der X- und Y-Offset Kalibrierung wird nicht die Nadel kalibriert, sondern der dosierte Punkt. Bei sehr genauen Anwendungen besteht die Möglichkeit, mehrere Punkte auf eine transparente Folie zu dosieren und auszumessen. Der X- und Y-Offset wird durch statistische Filter anhand der Punktpositionen berechnet. Für die Kalibrierung der Nadellänge, beziehungsweise der Düse steht ein nach oben gerichteter Berührungssensor bereit.

Prozesssicherheit

Prozesssicherheit wird im Bereich des Dosierens immer wichtiger. Dazu wurden verschiedene Hardware- und Softwaremodule zur Prozesskontrolle entwickelt. Die Reinigung der Dosiernadel, beziehungsweise der Dosierdüse wird vollautomatisch im Anwendungsprogramm durchgeführt. Die manuelle oder periodische Reinigung des ganzen Dosiersystems ist ein wichtiger Aspekt im präzisen und wiederholbaren Dosieren. Mit der in der Software integrierten präventiven Wartung, kann exakt definiert werden, wann eine Reinigung notwendig ist. Falls erforderlich, wird die X-, Y- und Z-Offset Kalibrierung automatisch im Prozess durchgeführt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, mit dem Dosiersystem auf eine Prozesskontrollwaage zu dosieren.

Integrierte Prozesskontrollwaage Infotech

Ein definierter Prozessparameter wird dynamisch aufgrund des gemessenen Gewichtes angepasst. Viskositätsänderungen während der Topfzeit ist für viele Dosiermedien keine Seltenheit. Für die automatische Anpassung zum Beispiel des Dosierdrucks an mögliche Viskositätsänderungen des Dosiermediums wurde eine spezielle Softwarelösung entwickelt. Ein besonderes Bedürfnis der Kunden ist die Inspektion des Dosierresultats. Dies kann eine einfache Anwesenheitskontrolle oder eine Überprüfung der Punkt- bzw. Liniengröße sein. Die Resultate können als Logfile gespeichert oder mit einer „Traceability“ Software weiterverarbeitet werden. Die Anbindung an einen Linienrechner steht als Option zur Verfügung.

Dosierapplikationen

Gerade im Bereich von Dosierentwicklungen ist eine große Varianz an verschiedenen Dosiersystemen, wie Zeit/Druck, Präzisionsschraubendosierer, Jet-Dosiersysteme oder Kolbendosierer erforderlich. Aufgrund dieser Nachfrage wurde eine Universalschnittstelle zum einfachen Wechseln von pneumatischen und elektrischen Verbindungen der verschiedenen Dosiersysteme entwickelt. Mechanisch können die Ventile mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden. Selbstverständlich lassen sich Dosieranwendungen auch mit anderen Aufgaben, beispielsweise dem Bestücken kombinieren.

Kopfkonfiguration Infotech

Die Nachfrage nach 3D-Dosieren nimmt stetig zu. Um den Marktbedürfnissen nachzukommen, wurde eine schwenk- und rotierbare Station entwickelt. Das Dosiersystem ist stets fest an einer Z-Achse des Roboterkopfes montiert. Im Gegensatz zu anderen Anbietern wird nicht die Z-Achse geschwenkt und gedreht, sondern das Substrat auf der Schwenk- und Rotationsstation. Wichtig für die Erzielung von zufriedenstellenden Ergebnissen ist, dass alle Achsen miteinander synchronisiert werden können.