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Cobots automatisieren Elektronik-Funktionstests

18. Mai 2022, 9:16 Uhr | Robert Vogel
Cobots automatisieren Elektronik-Funktionstests
Ein Cobot von Franka Emika beim Testprozess.
© TQ Group

Steigende Qualtiätsansprüche sowie wachsender Kostendruck zwingen Elektronik-Dienstleister zu einem höheren Automatisierungsgrad. Frank Elektronik setzt dabei auf eine kollaborative Robotik-Lösung von TQ.

Agilität ist für Elektronikhersteller der Schlüssel zum Erfolg und bringt daher auch Herausforderungen mit sich. In der Branche steigen die Qualitätsansprüche ebenso wie der Wunsch nach der Individualisierbarkeit von Produkten. Hinzu kommt ein wachsender Kostendruck in der Produktion. Eine durchdachte Prozessautomatisierung hilft dabei, die Anforderungen zu bewältigen.

Elektronik-Dienstleister Frank Elektronik setzt daher beim Testen von Flachbaugruppen auf eine kollaborative Robotik-Lösung von TQ. Durch die Automatisierungslösung konnte der präzise Testprozess stabilisiert sowie die Produktionskapazität verdoppelt werden. Darüber hinaus sorgt der eingesetzte Cobot für eine erhebliche Arbeitserleichterung der Werkarbeiter*innen, da der kollaborative Roboter die monotone, manuelle Testtätigkeit übernimmt und somit Kapazitäten für die anspruchsvollere Montage-Arbeiten schafft.

Der Elektronik-Dienstleister aus dem bayerischen Traunstein ist Teil der Elektronik Gruppe, einem überregionalen Verbund mittelständischer EMS-Dienstleister. Das Unternehmen ist auf Lichttechnik sowie die Bestückung von Platinen und Baugruppen spezialisiert. Seit Ende 2020 ist die kollaborative Robotik-Lösung von TQ für den automatisieren Funktionstest zweier verschiedener Flachbaugruppen im Einsatz. Vor den Cobots im Einsatz führten ebenjene Mitarbeiter*innen den Testvorgang aus, die auch die nachfolgende Montage der Leiterplatten übernahmen. Pro Schicht konnten damals zwischen 430 und 450 Geräte gefertigt werden. Seitdem der Cobot das Test-Handling übernimmt und die Mitarbeiter*innen nur noch montieren, konnte die Produktionskapazität verdoppelt werden.

Zwei Varianten, zwei Elektronik-Funktionstest, ein Cobot

Konkret sieht der Anwendungsfall so aus: Die zwei zu testenden Gerätevarianten werden in ein Einlaufband gelegt und dann – je nach Variante – in zwei separaten Spuren zum Cobot transportiert. Dieser legt sie in eine Zwischenablage, entnimmt dort die Flachbaugruppe aus dem Gerät und legt sie in den Tester ein. Dann schließt er den Deckel der Testvorrichtung und scannt über einen Barcode die Seriennummer ein, was das Signal für den Testbeginn ist. Nach Abschluss der Prüfung öffnet er den Deckel und das Testprogramm schickt ein ‚Gut‘- oder ‚Schlecht‘-Signal an die Steuerung. Somit weiß der Cobot, wo er die Einheit ablegen muss: Die als gut bewerteten Geräte in den grünen Bereich des Auslaufbands, die Ausfälle in den roten. Insgesamt dauert ein Testvorgang ungefähr 100 s. Da zwei Testeinrichtungen im Einsatz sind, sprich: für jeden Gerätetyp einer, war eine mechanische Herausforderung, dass der Cobot zwei verschiedene Flachbaugruppen gleichzeitig greifen kann. Diese Anforderung löst der eingesetzte Roboter von Franka Emika über einen Doppelgreifer, der die Handhabung der zwei Varianten ohne Umrüstung gewährleistet.

Cobots automatisieren Elektronik-Funktionstests
Cobots können auch weitere Arbeitsschritte übernehmen, zum Beispiel löten.
© TQ Group

Generell kann der Cobot verschiedene, zu automatisierende Bewegungsabläufe per handgeführter, manueller Vorgabe lernen und lässt sich ganz einfach und intuitiv über ein Touchdisplay bedienen. Für die Programmierung verschiedener Abläufe, zum Beispiel das Greifen eines Gegenstandes, werden aus einem Menü per Drag-and-Drop auf dem Laptop verschiedene Apps ausgewählt, angeordnet, und der Roboter führt sie dann aus. Mit der richtigen Programmierung der von TQ zur Verfügung gestellten Apps konnte der Elektronik-Dienstleister die Zykluszeit des Testablaufs seit Projektbeginn nochmals sukzessive um 30 % verringern. Die Bewegungsgeschwindigkeit ist mittlerweile optimal auf die Dauer des Testprozesses eingestellt, so dass dieser an sich die Leistungsgrenze markiert, nicht der Cobot. Im Moment steht das Unternehmen mit dem Prozess circa bei 80 % des Volumens, welches der Cobot theoretisch verarbeiten könnte.

Cobots automatisieren Elektronik-Funktionstests
Ein Cobot bei einer Dosieraufgabe.
© TQ Group

Ein weiterer Vorteil des Cobot-Systems ist, dass die Programmierung selbsterklärend ist. Vorkenntnisse sind nicht notwendig. Frank Elektronik nutzte zwei Monate zum Testen und vollzog im Februar 2021 den Umbau der zwei Teststationen. Insgesamt dauerte der Umstieg auf die Roboterautomatisierung rund vier Wochen. Auch die Mitarbeiter*innen, die die Vorrichtung betreiben, können ohne Robotik-Vorkenntnisse und mit einer kleinen Einweisung problemlos einen Programmwechsel durchführen oder den Cobot nach einem potenziellen Stillstand wieder in Gang bringen. Bisher läuft die Cobot-Lösung ohne ungeplante Stillstände.

Flexibles Umrüsten

Cobots automatisieren Elektronik-Funktionstests
Der Autor: Robert Vogel ist Sales & Business Development Manager bei TQ-Robotics.
© TQ Group

Die Station wird es, so wie sie aktuell aufgebaut ist, schon bald nicht mehr geben, da die Produkte durch Nachfolgeprodukte abgelöst werden. Das Set-up wird zwar ähnlich sein, jedoch um einen Schritt erweitert: Die neuen Geräte müssen zusätzlich auch im geschlossenen Zustand geprüft werden. Für diesen zweiten Testprozess nach der Montage sollen in der neuen Produktlinienein weiterer Cobot eingesetzt und damit der Automatisierungsgrad sowie die Produktivität weiter gesteigert werden. Wegen dieses Produktwechsels wäre die frühere Station ohne Cobots nicht mehr brauchbar gewesen beziehungsweise sie hätte komplett umgebaut und alle Komponenten neu beschafft werden müssen. Mit der Cobot-Lösung profitiert Frank Elektronik jetzt von einer schnellen Umrüstzeit auf das neue Produkt. Lediglich ein neuer Greifer musst konstruiert und gegebenenfalls andere Schalen besorgt werden.


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