Beste Aussichten auf fehlerfreie Bauteile Stecker im Fokus

Bei der Automatisierung von Fertigungslinien für Motorstecker setzt IWM Automation auf eine Vision-Lösung und Automatisierungskompetenz von Balluff. Zehn Kameras achten im mehrstufigen Montage- und Stanzprozess auf Richtigkeit, Vollständigkeit und Qualität.

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Balluff Sensortechnik AG

Bereits seit einigen Monaten produziert die verzweigte Montagelinie bei einem namhaften Automobilzulieferer Motorstecker in unterschiedlichen Varianten. Die etwa zehn Meter lange Anlage der IWM Automation GmbH, Spezialist für individuelle Lösungen für Montage- und Prüfsysteme, ist das Resultat einer engen Zusammenarbeit mit dem Sensor- und Automatisierungsspezialisten Balluff.

Über 100 Einzelprüfungen im Fokus

Die besondere Herausforderung bei der Montageanlage für Motorstecker liegt in der zuverlässigen Überwachung diverser Montage-, Stanz- und Prüfvorgänge. Vor, während und nach einzelnen Arbeitsschritten werden insgesamt mehr als 100 Einzelprüfungen durchgeführt und deren Ergebnisse der zentralen Maschinensteuerung zur Verfügung gestellt. Die Basisgehäuse werden über ein- oder zweibahnige Transportbänder zugeführt. Nach einem Durchlauf über mehrere Stationen kommen sie am Ende der Anlage als fünf unterschiedlich konfigurierte Steckertypen wieder zum Vorschein.

Der mehrstufige Fertigungsprozess vollzieht sich in mehreren Schritten über im Kern sechs Stationen. Dabei werden die Steckerbestandteile vollautomatisch montiert, je nach Typ mit bis zu 64 Pins variantenspezifisch ausgestanzt, kontrolliert und am Ende per Laser individuell beschriftet. Die Zuführung der einzelnen Bauteile erfolgt mittels Zuführbändern oder via Schüttbehälter und Rütteltöpfe. Greif- und Montage-Applikatoren nehmen die Bauteile auf und positionieren sie an vorbestimmter Stelle der auf Werkstückträgern zugeführten Steckergehäuse. Vorausgesetzt, die Bauteile werden zuvor als korrekt erkannt und sind frei von Mängeln. Sämtliche Werkstückträger sind mit RFID-Tags ausgestattet, die von Schreib-/Leseköpfen des Industrial-RFID-Systems BIS M von Balluff entlang der Montagestrecke respektive an den einzelnen Stationen erfasst werden.

Effiziente Fertigungsprozesse

«Die Herausforderung besteht darin, den Aufbau und den mehrstufigen Montageprozess unterschiedlich zu konfigurierender Stecker intelligent, optimal aufeinander abgestimmt und letztlich effizient zu gestalten», sagt Torsten Meyer, Leiter Projektmanagement Lenkung- und Antrieb-Systeme. «Bei der Bewältigung dieser Aufgabe stand uns Balluff mit Rat, Tat und Fachkompetenz zur Seite.» Entlang der automatisierten Fertigungslinie war ein umfassendes Set unterschiedlichster Aufgabenschritte zu lösen. Ziel war, Fehlerquoten über den gesamten Prozess hinweg zu minimieren. Teile mit Mängeln sollten im laufenden Prozess an der jeweiligen Station als solche erkannt und unmittelbar aussortiert werden.

Zentrales Thema bei der Montagelinie ist die Kontrolle von Lage, Ausrichtung oder Abständen von Objekten, die Prüfung auf Vollständigkeit sowie die Kontrolle zuvor ausgeführter Arbeitsschritte. Eine Aufgabe für industrielle Bildverarbeitungssysteme: SmartCameras BVS SC lesen standardmässig nicht nur Maschinencodes, Text oder Seriennummern. Die zugehörige Software unterstützt Roboter bei der Positionsfindung, sie erkennt Lage, Beschaffenheit und Detailausprägung von Bauteilen. «Bereits in der frühen Konzeptionsphase haben wir uns für Balluff Vision Solutions entschieden: Das System bietet ein einfach integrierbares, vielfältiges und leistungsstarkes Einsatzspektrum für visuelle Qualitätskontrollen, Identifikations- und Positionieraufgaben. Es deckt Bearbeitungsfehler frühzeitig auf und verhindert so Ausfallchargen und Folgekosten», betont Torsten Meyer.

Mit der Balluff-Lösung erhält der Anwender ein Komplettpaket: Software, Bibliothek, Handbücher und Online-Hilfeunterstützung sind bereits in der SmartCamera integriert «Einschalten und loslegen» lautet dabei die Devise: Die einfache und intuitive Bedienung, flexible Anpassung an die Automatisierungsumgebung sowie der Einsatz von Industriestandards unterstützen den Anwender auf allen Ebenen.

Erkenntnisse in Sekundenbruchteilen

In den ersten Stationen der Montagelinie prüfen drei SmartCameras die Anwesenheit von Steckergehäusen und deren Lage im erfassten Raum. Zweibahnig und konturbasiert checken sie, ob ein 64er-, 32er- oder 24er-Stecker vor ihrer Linse steht. Unterstützt von Balluff-Flächen- und Balkenlichtsystemen detektieren die Kameras, ob seitlich ein weisser oder schwarzer Einsatz montiert ist. Der integrierte CMOS-Sensorchip stellt die Bilder schnell und zuverlässig zur Analyse bereit, die typische Auswertzeit liegt bei 200 bis 300 ms. Alternativ können Nutzer auch auf gespeicherte Bilder zugreifen. Die Smart­Camera speichert bis zu 100 Inspektionsprogramme, umfangreiche Import- und Exportfunktionalitäten mit Trainingsbildern erweisen sich als wertvolle Features.

Gleich drei SmartCameras sind für die Pin-Kontrolle der Steckereinsätze in der dritten Station verantwortlich: Ein Flächenlicht beleuchtet den Stecker, die Stirnflächen der Pins werden dabei einzeln mit Helligkeits­tools abgefragt. Nur wenn sämtliche Pins vorhanden und korrekt ausgeprägt sind, bleiben die Stecker im Produktionsprozess.

Eine weitere SmartCamera checkt die Stanzbilder der Steckereinsätze und die Rastnasen auf Anwesenheit. Am Ende des Prozesses übernehmen zwei SmartCameras die finale Verrastungsprüfung der Stecker und überprüfen die Abstände der Rastzungen zum Steckergehäuse. Sind die gestellten Anforderungen nicht erfüllt, veranlasst das Bildverarbeitungssystem das sofortige Ausschleusen des Bauteiles. Damit ist sichergestellt, dass ausschliesslich IO-Teile die Anlage verlassen.

Einfach bedien-, individuell anpassbar

Die SmartCameras sind über gängige Webbrowser respektive über die Balluff-Vision-​Solutions-Benutzeroberfläche einfach einstell- und intuitiv bedienbar. Ebenso einfach lassen sich die gewünschten Inspektionsprogramme generieren und Prüfresultate der Steuerung oder Dateiservern zuführen. Über digitale Ein-/Ausgänge, Standard-LAN, Profinet oder Ethernet/IP sind die Kameras in die jeweilige Systemumgebung eingebunden. Über die IO-Link-Master-Schnittstelle sind weitere Sensoren einfach integrierbar.

Die SmartCameras lassen sich so konfigurieren, dass ausschliesslich die für die Steuerung massgeblichen Daten über das Prozessnetzwerk laufen müssen. Dort werden nicht nur alle wichtigen Funktionen, sondern auch Monitor-, Konfigurations- und Statistikmodi übersichtlich dargestellt. Im Monitormodus läuft das Inspektionsprogramm kontinuierlich ab, die Ergebnisse werden definiert über bestimmte Ausgänge weitergegeben oder über sogenannte Ergebnispakete der SPS beziehungsweise einem Steuerungsrechner zugeleitet. Im Statistikmodus kann sich der Nutzer die globale Yield-Rate und Statistikwerte einzelner Ergebnisparameter darstellen lassen.

Mit Balluff Vision Solutions stabilisiert IWM Automation den gesamten Produktionsprozess. Intelligente Analysealgorithmen geben die Ergebnisse über die Schnittstelle und im gewünschten Format aus. Aufgrund der grossen Flexibilität bei der Bildverarbeitung lassen sich aus den Daten zu jedem Zeitpunkt wertschöpfungsrelevante Daten ableiten. Weil sich das System ohne spezielle Software via Webbrowser bedienen lässt, sind schnelle und nutzerfreundliche Fernwartungs- und Servicekonzepte realisierbar.

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