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Wartungsfreiheit und Zeitgewinn

Präzise und mit hoher Geschwindigkeit bohren – das sind die wesentlichen Anforderungen, die die CNC-Bohrmaschinen der Schmoll Maschinen GmbH erfüllen müssen.

Die Maschinen des Mittelständlers kommen weltweit bei der Elektronikfertigung zum Einsatz. Zahlreiche Elektronikgeräte, vom Smartphone bis zum Flachbildfernseher, enthalten Platinen, die mit diesen Maschinen gefertigt wurden. Bei der Verdrahtung der Elektroinstallation setzt Schmoll auf TOPJOB®S-Reihenklemmen mit Push-in-Federanschlusstechnik von WAGO.

Der Siegeszug der Elektronik

Seit der Entwicklung des ersten Transistors 1948 hat die Elektronik einen Siegeszug durch viele Bereiche der Technik angetreten. Grundlage der meisten elektronischen Geräte sind heute Leiterplatten, auf denen mit fotochemischen Verfahren die Leiterbahnen hergestellt werden. Um Löcher für Durchkontaktierungen in solchen Leiterplatten herzustellen, werden schnelle und präzise CNC-Bohrmaschinen eingesetzt. Die Schmoll Maschinen GmbH, die mit der Speedmaster HDI solche CNC-Bohrmaschine anbietet, gehört zu einem der weltweit führenden Hersteller solcher Maschinen.

Das mittelständische Unternehmen beschäftigt am Firmensitz in Rödermark, bei Frankfurt am Main, rund 200 Mitarbeiter, die bis zu 600 Maschinen pro Jahr fertigen. „Der Hauptabsatzmarkt unserer Maschinen liegt in Asien“, erzählt Markus Winterschladen, der als Assistent der Geschäftsführung bei Schmoll tätig ist: „Deswegen sind in unseren Vertriebs- und Serviceniederlassungen in Asien noch einmal etwa 200 Mitarbeiter tätig.“ Die CNC-Bohrmaschinen sind in verschiedenen Ausstattungen und mit bis zu sechs Stationen erhältlich, die im Betrieb simultan die Leiterplatten bearbeiten.

Die CNC-Bohrmaschinen Speedmaster von Schmoll Maschinen bohren mit hoher Geschwindigkeit und Präzision Löcher in Leiterplatten.

300.000 Umdrehungen pro Minute

Durch die stetige Miniaturisierung der Elektronik steigen auch die Anforderungen an die Maschinen. Sie müssen schnell und gleichzeitig mit hoher Präzision bohren. Dabei müssen sie eventuell vorhandene Unebenheiten der Leiterplatten kompensieren. „Die Spindeln drehen sich mit bis zu 300.000 Umdrehungen pro Minute“, sagt Winterschladen, „und bohren dabei nicht nur mit hoher Geschwindigkeit, sondern auch extrem genau.“ Die kleinsten Bohrungen, die mit den Maschinen von Schmoll möglich sind, haben einen Durchmesser von lediglich 30 µm, die Genauigkeit ist besser als 2 µm.

Optimierte Fertigung im Maschinenbau

Schmoll steht im Wettbewerb mit überwiegend asiatischen Maschinenbauern. „Konkurrenzfähig ist das Unternehmen unter anderem dadurch, dass die Konstruktion der Maschinen ständig auf eine möglichst effiziente Fertigung optimiert wird“, so Winterschladen: „Eine Standardmaschine durchläuft unsere Fertigung in etwa neun bis zehn Tagen.“ Diese kurze Durchlaufzeit ist nur durch weitgehende Modularisierung der Maschinenkonstruktion und durch den Einsatz von vorkonfigurierten Baugruppen möglich. Nach der Anlieferung muss das Maschinenbett aus Granit zunächst einen Tag temperiert werden. Anschließend wird die Mechanik der Maschine aufgebaut, bevor die Mitarbeiter der Elektrowerkstatt die Verdrahtung sämtlicher Komponenten vornehmen. Sowohl die Energieversorgungen als auch alle Signale werden über Reihenklemmen angeschlossen.

Die fertig konfektionierte Elektrobaugruppe wird von einem externen Dienstleister angeliefert. „Die Klemmen sind der Dreh- und Angelpunkt unserer Maschinen“, erläutert Torsten Thom, der bei Schmoll Maschinen die Elektrowerkstatt leitet. Aufgrund des modularen Aufbaus hat jede Maschine eine ähnliche Elektrobaugruppe. „Die genaue Konfiguration der Maschine geschieht dann über die Verdrahtung“, so Thom. Die Leitungen, die ebenfalls vorkonfektioniert angeliefert werden, sind beschriftet und farblich kodiert. Dadurch ist das Verdrahten sehr einfach und kann entsprechend schnell durchgeführt werden.

Die Elektrobaugruppe ist einer der zentralen Bestandteile der CNC-Bohrmaschinen.

Federanschlusstechnik statt Schrauben

Bis vor etwa drei Jahren hat Schmoll für seine Maschinen standardmäßig Reihenklemmen mit Schraubanschluss verwendet. „Da wir stets auf der Suche nach Verbesserungen in der Konstruktion und nach Vereinfachung in der Fertigung sind, haben wir die TOPJOB®S-Reihenklemmen von WAGO für unsere Elektroinstallation getestet“, sagt Winterschladen. Einer der wesentlichen Vorteile der TOPJOB®S-Reihenklemmen ist die Federanschlusstechnik, bei der nicht geschraubt werden muss. Der Anschluss ist dadurch immer optimal gewährleistet. „Bei der Schraubanschlusstechnik kam es immer darauf an, wie fest die Schraube angezogen war“, erinnert sich Thom. Ein versehentliches Lösen von Schrauben durch Vibrationen, die während des Transports vorkommen können, ist mit den neuen wartungsfreien TOPJOB®S-Reihenklemmen jetzt auch ausgeschlossen. „Früher kamen Fehler durch schlecht angezogene Schrauben teilweise vor, die dann durch unsere Servicemitarbeiter während der Inbetriebnahme beim Kunden behoben werden mussten“, nennt Winterschladen einen Nachteil der alten Schraubanschlusstechnik.

Bei einem Veränderungsprozess in der Fertigung ist es stets wichtig, dass die betroffenen Mitarbeiter die Entscheidung mit tragen. „Deswegen haben wir schon bei den ersten Tests mit den TOPJOB®S-Reihenklemmen die Kollegen in der Elektrowerkstatt mit ins Boot geholt“, erläutert Thom die Strategie bei der Umstellung. Auch wenn am Anfang etwas Skepsis herrschte, gab es doch sehr schnell überwiegend positive Rückmeldungen von den Mitarbeitern. Die Verdrahtung ist nun dank der Federanschlusstechnik deutlich schneller erledigt. Vor allem ist die Qualität der Verbindung nicht mehr davon abhängig, wie fest der Mitarbeiter die Schraube angezogen hat.

» Die Klemmen sind der Dreh- und Angelpunkt unserer Maschinen. «

Torsten Thom

Leitung Elektrowerkstatt, Schmoll Maschinen GmbH

Signalanpassung – einfach und ohne zusätzliche Komponenten

In den Elektro-Baugruppen der CNC-Bohrmaschinen kommen Durchgangsklemmen, Doppelstock- und Dreistockklemmen zum Verdrahten unterschiedlicher Leitungsquerschnitte zum Einsatz. Außerdem werden noch die sogenannten Bauteilstecker verwendet. Damit lassen sich passive Bauelemente, wie beispielsweise Widerstände oder Dioden, aber auch kleine Schaltungen direkt in die passende Basisklemme einsetzen. So lässt sich sehr einfach und ohne zusätzliche Komponenten eine Signalanpassung realisieren. Die Mehrstockklemmen sind besonders platzsparend und sorgen dafür, dass die Elektro-Baugruppe sehr kompakt ist. Alle Reihenklemmen lassen sich mit einem durchgehenden Beschriftungsstreifen versehen, der mit einem Thermotransferdrucker von Wago bedruckt wird. Die einheitliche Kennzeichnung sorgt für Übersicht, die Verdrahtung wird dadurch noch sicherer. „Im Vergleich zu den vorher verwendeten Mehrstockklemmen gibt es jetzt nur noch einen Beschriftungsstreifen für alle Ebenen, was zur Wirtschaftlichkeit beiträgt “, sagt Thom, „wir mussten uns zwar etwas umgewöhnen sind aber mit der neuen Lösung sehr zufrieden.“

Höhere Kundenzufriedenheit als Ziel

„An die Maschinen, die unsere Fertigung verlassen stellen wir einen hohen Qualitätsanspruch“, betont Winterschladen. Nach der Montage und dem Einrichten, durchläuft jede Maschine eine interne Serviceabnahme. Anschließend muss die Maschine über Nacht einen Funktionstest absolvieren, bei dem insbesondere der Werkzeugwechsel ausgiebig getestet wird. „Hier simulieren wir eine Betriebsdauer von etwa drei Monaten“, erklärt Winterschladen. Nach der Auslieferung nehmen die Servicemitarbeiter von Schmoll die Maschinen vor Ort beim Kunden in Betrieb. Auch hier kommt es auf Geschwindigkeit an, damit die Produktion möglichst schnell starten kann. „Gerade bei der Inbetriebnahme haben wir durch die neuen TOPJOB®S-Klemmen in der Elektroinstallation unserer Maschinen Vorteile“, zeigt sich Markus Winterschladen überzeugt. Schraubanschlüsse, die sich während des Transports gelöst haben, gehören jetzt der Vergangenheit an.

Autor: Tarak Viol, WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG