チャレンジ
GLAUB Automation&Engineering GmbHは、多大な労力を要とする回路基板への電子部品の組立作業を自動化する必要がありました
ソリューション
ABBのYuMiは人間の作業者と一緒に働き、高精度で部品を基板に正確にはめ込みます
アプリケーション
YuMiは、精密な品質保証タスクも実行しながら、安全かつ極めて正確な精度でさまざまな部品をつかみ、配置できます
組み立ての自動化において、部品のスルーホール実装（THT）は、肉体労働の多大な労力を要とする最後のとりでの1つです。THT部品にはワイヤの「脚」があり、はんだ付けの準備が整った回路基板の孔に通常手作業で手間をかけて挿入されます。
手作業プロセスの自動化は、ドイツのザルツギッターを拠点とするGLAUB Automation&Engineering GmbHのコアコンピタンスの1つです。GLAUBは、独自のアプリおよびソフトウェアソリューションの開発・実装、およびIT製造における運用・処理制御レベル（MES/PLC）の経験をもってシステムインテグレータとしての包括的なノウハウを提供しています。同社は、THTの生産タスクを詳細に分析し、プロセスを自動化するための技術的障害を特定しました。
以前のアプローチでは、配置する部品の供給と準備がほとんど無視されていました。しかしながら、これら2つの段階の自動化が大きな課題なのです。例えば、1つの障害は、コンデンサがバルク供給される場合です。ブリスタ自体が不安定で位置が不正確な深絞りアルミ箔ブリスタは、プロセスを特に困難なものにしています。ブリスタ内の部品の位置は、コンデンサの回転軸の周りでねじれが生じる可能性があるためさらに複雑になり、GLAUBの技術者とプログラマにとって複雑さを更に増大させました。
公差も重要な課題でした。これらは主にワイヤコンポーネント脚の間隔、プリント回路基板の製造公差、およびワークピースホルダまたは組立位置におけるプリント回路基板の位置公差です。最後に、プログラマは使用されるカメラシステムの測定精度およびロボットの再現性に起因するシステム許容誤差も考慮しなければなりませんでした。
必要な精度と柔軟性
これらの多数の異なる公差は、主に製品のバリエーションに関連するさらなる課題によって複雑化します。一方で電子機器メーカーは、例えば基本的なプリント回路基板のレイアウトに基づいて、さまざまな製品を製造したいと考えています。他方、バッチサイズはユーザが生産プロセスを変更したり、小口注文をしたりをするにつれて減少します。
これらの課題に対応し、生産の合理化を図るため、ABBの協働型双腕ロボットYuMiを組立ラインソリューションの一環として導入することを決定しました。
深絞りアルミ箔ブリスタに梱包された部品は、仕切られたコンベアでYuMiの取り出し位置に供給されます。ロボットは、従来の産業用ロボット2台分のために必要とした追加スペースを排除し、両アームを使って部品を数秒以内に回路基板上に配置することで短サイクル生産を実現しています。
さらに、THTプリント回路基板組み立ての自動化により、従業員は労力を要する単調な作業から解放され、組み立てワークステーションがより効果的になります。YuMiのコンパクトな設計により、工場の最前線で「同僚のロボット」として使用される場合でも、工場やラインの構造内に配置されている場合でも、既存の工場やラインのセグメントへの統合が簡単になります。
“勤勉” とコミュニケーション
カメラを追加装備したYuMiは、部品を正確に配置するだけでなく、精密な品質保証タスクを実行することで、真の意味で「勤勉な同僚」になります。ブリスタの準備中であっても、部品の正確な位置決めは必要ありません。3Dカメラが正確なピックアップポイントを送信している間、ロボットは定義された作業空間のすべての位置に到達できます。完全に組み立てられたプリント回路基板のみが次の作業ステップのためにリリースされ、工場および生産周辺機器の要件に応じて、「処理済み」として制御システムにも報告されます。ロボットは作業環境への接続のための適切なインターフェースを提供します。将来のアプリケーションの選択肢として、ロボットコントローラは、生産計画部門や作業準備部門のCAD-CAMシステムなど、他のシステムと直接接続できます。
結論
ロボットソリューションは電子機器製造の多くの分野で可能性を秘めていますが、完全に自動化されたシステムを使用するTHT部品を備えたプリント回路基板の組み立ては、通常、非常に複雑であることが証明されています。特に、各製品サイクルの高度なセットアップ作業は、数千ユーロに及ぶコストが発生する可能性があります。対照的に、ABBとGLAUBによって作成されたソリューションは、比較的低い初期投資で実装でき、3シフト運用の場合、12カ月以内に回収できます。
YuMiの使用を支持する他の論拠は、最小限のスペース要件およびソリューションの迅速な交換性です。GLAUBグループのマネージングディレクターであるNiko Glaub氏は次のように述べています。「全体的なソリューションは、YuMiが「協働のために作られた」という事実から恩恵を受けています。つまり、本質的に安全ということです。従来の産業用ロボットと比較して、その合理化された安全技術は、機敏な生産環境に柔軟に統合することを可能にします。これらすべてが、これまで完全に手動で行われてきた非常に単調な活動であるTHT組み立てにおいて作業者を支援するための理想的な同僚になっています」
