Intelligente Frequenzumrichter steuern das Löten von Klemmen auf Leiterplatten und ersetzen so die SPS. Zusätzlich speichern sie Daten für 800 Produkte und erleichtern dem Bediener den Baugruppenwechsel.
Thorsten Sienk ist Mitarbeiter der Hamelner Lenze GmbH & Co. KG
Auf den Bruchteil eines Millimeters genau müssen die Lötmaschinen der Kreuzwertheimer Inertec Löttechnik GmbH arbeiten – und das zügig, denn in der Elektronikfertigung sind kurze Taktzeiten gefragt. An diese Anforderungen haben die Baden-Württemberger sowohl ihr Lötverfahren angepasst als auch den Antrieb in der Maschine. Dafür nutzen sie die Servotechnik der Hamelner Lenze GmbH & Co. KG.
Das Antriebskonzept basiert auf drei Servoumrichtern der Serie 9300. Die nach IEC 61131-3 frei programmierbaren Geräte sind im Schaltschrank untergebracht und übernehmen die Positionier- und Ablaufsteuerung der Anlage, so dass die kostspielige SPS entfallen kann.
Diese Servo-PLC steuern den Bewegungsablauf der Werkstückträger in horizontaler und vertikaler Richtung. Auch Lenze nutzt das System in der eigenen Elektronikfertigung, um Klemmen auf Leiterplatten zu löten. Abgesehen vom Justieren der beidseitig mit Bauelementen bestückten Leiterplatten auf dem Träger entfällt dabei die bisher übliche Handarbeit.
An der Fluxposition benetzt ein Pinsel den Lötbereich vollautomatisch mit Flußmittel. Bereits im nächsten Schritt, dem Löten, unterscheidet sich das Inertec-Verfahren von den herkömmlichen: Statt jede Lötstelle zeitaufwendig individuell zu bearbeiten, haben die Kreuzwertheimer ein Massenlötsystem entwickelt, das mit einem benetzbaren Stempel arbeitet. So lässt sich Lot an die Lötstellen der gesamten Baugruppe in einem Zyklus transferieren. Diese Technik erlaubt unter anderem wesentlich geringere Bauteilabstände, weil keine Verfahrwege an der Baugruppe erforderlich sind. Für die Bewegungen dieses Stempels wird ein Servoantrieb eingesetzt.
Darüber hinaus sind im Schaltschrank drei Frequenzumrichter des Typs 8200 Vector untergebracht, die die Auf- und Ab-Bewegung des Flux-Hubers kontrollieren und dafür sorgen, dass der Deckel des Lötbades geöffnet wird. Für das Positionieren sind in diesem Bereich Endschalter vorgesehen. Ferner wird eine sogenannte Skimmerpumpe eingesetzt, um die Oberfläche des flüssigen Lotes zu reinigen.
Alle Komponenten dieses Aufbaus, inklusive Klemmenerweiterungen und Bedieneinheit, kommunizieren über den integrierten Can-Bus. Der Verdrahtungsaufwand in der Maschine wird so auf ein Minimum reduziert.
Einer der Servo-Umrichter steuert als Master den gesamten Prozess in der Lötmaschine. Das Besondere an diesem Master ist, dass er zusätzlich noch hunderte von Rezepten für das Löten verschiedener Bauteile verwaltet. Dieses beschleunigt bei den Hamelnern den Wechsel zwischen Baugruppen. Da sich der Master programmieren lässt, kann er Positionen und Zeiten für das Fluxen, Vorheizen, Löten und auch das Ablegen unterschiedlicher Werkstücke in einer Datenbank speichern. Die Anlage verfügt insgesamt über einen Speicherplatz von 128 KB. So lassen sich 800 verschiedene Produktrezepturen hinterlegen. Damit entfällt das aufwendige Neuprogrammieren der Steuerung.
Für die Inbetriebnahme und Wartung lassen sich alle Aggregate über Tipp-Betrieb einzeln steuern, wobei neu eingestellte Werte auf Tastendruck direkt in das aktuelle Rezept zu übernehmen sind. Über eine RS232-Schnittstelle können die Daten von der Lötmaschine auf einen PC übertragen und dort gesichert werden.
Für den Anwender eröffnet diese Rezeptverwaltung zusätzliche Einsatzmöglichkeiten und bietet mehr Flexibilität. Die Maschine kann entweder als Einzelplatzlösung arbeiten, lässt sich aber auch in Fertigungsstraßen integrieren. Das Antriebssystem ist so konzipiert, dass es mit allen gängigen Feldbussystemen kommunizieren kann.
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