Déplacements rapides

Au lieu d’une poignée de main, Jochen Erler adresse un petit signe à la caméra. Avec Holger Erler et Michael Müller, il dirige la société erler gmbh automation . robotics. Lors de cette réunion virtuelle est également présent Andreas Ehm, qui est, avec Jochen Erler, responsable du projet faisant l’objet de cet entretien en ligne.

Comme l’indiquent les termes « automation – robotik » dans son logo, l’entreprise familiale souabe, originaire de Dormettingen en Allemagne, propose des produits et services autour de l’automatisation et de la robotique. « Entre-temps, nous avons mis en service plus de 200 commandes robotisées, et nos installations d’automatisation et de robotique contribuent à la sécurité de nombreuses entreprises dans la région du Bade-Wurtemberg », explique Jochen Erler. Pourtant, il ne s’agissait au début que de programmation API : l’entreprise a été fondée en 1995 par Alois Erler et son activité était concentrée sur la technologie API. Mais au fil des ans, il a fait de l’entreprise un fournisseur complet de technologie de commande. Il s’est concentré dès 1998 au domaine de la robotique : la programmation d’un robot de Stäubli a ainsi jeté les bases d’une longue et fructueuse collaboration avec l’entreprise Stäubli comme partenaire. Aujourd'hui, erler gmbh automation . robotics emploie 47 personnes dans les domaines de l’ingénierie des procédés, de l’automatisation des usines et de l’ingénierie mécanique. « Nous réalisons un grand nombre de projets, allant de petites prestations de service aux remises à niveau technique, en passant par des installations d’automatisation complètes », ajoute Jochen Erler. Pour lui, ce qui est important, c’est le contact personnel et la proximité avec les utilisateurs.

L’entreprise Swiss Electronic AG s’intègre bien dans ce concept. Le fabricant de circuits imprimés a son siège social à seulement 40 km de Dormettingen. Il recherchait un partenaire fiable pour développer une solution d’automatisation destinée à préparer de petits composants électroniques faisant partie de sa technologie (smart) p² Pack. La difficulté dans ce contexte : les éléments ne mesurent qu’un centimètre carré. Très sensibles, ces puces avec inlay en cuivre sont ensuite incorporées dans un circuit imprimé. Ce processus d’intégration, appelé « embedding » de circuit imprimé, est une approche nouvelle permettant d’améliorer encore davantage l’efficacité et la réactivité des entraînements électriques et des systèmes d’assistance. En effet, le circuit imprimé, en tant que centre de contrôle, présente souvent quelques limites. En intégrant les semi-conducteurs de puissance dans le circuit imprimé, la société Swiss Electronic AG réduit la résistance thermique et électrique, et la puissance de la commutation en est ainsi plus élevée.

« Ce projet ne concerne toutefois ni la production de puces, ni l’intégration proprement dite. Avant l’incorporation, la surface en cuivre doit être décapée dans le bain de gravure. Notre installation place les puces dans un dispositif spécial qui les plonge ensuite entièrement dans le bain de traitement », explique Andreas Ehm. Les puces se trouvent dans des plateaux Jedec standard : ce sont des plateaux en plastique robustes comprenant 176 emplacements prédéfinis. « Si Swiss Electronic AG plongeait ce plateau dans le bain de gravure, les composants flotteraient à la surface. L’entreprise a donc conçu son propre plateau », explique le chef de projet. Les plateaux SE (plateaux de SCHWEIZER) ont quatre zones dont chacune comporte 176 emplacements pour les composants semi-conducteurs. Un couvercle ferme le plateau et maintient les puces en place lorsqu’elles sont immergées.

« Notre solution de transfert consiste en une cellule robotisée dans laquelle les plateaux sont placés manuellement dans un chariot à claies. Puis les plateaux sont déplacés dans la cellule à l’aide d’un système à servomoteur. Le robot saisit simultanément les 176 composants et les dépose dans le plateau SE », explique M. Ehm. erler gmbh automation . robotics a décidé de faire appel à J. Schmalz GmbH pour obtenir de l’aide dans cette tâche spéciale. « SCHWEIZER produit sur ses installations des circuits imprimés haut de gamme. Les exigences en matière de qualité et de fiabilité des machines de manipulation sont donc élevées », explique Christian Stoisser. Directeur du département Électronique de Schmalz, M. Stoisser connaît parfaitement la technologie du vide, mais aussi les différentes étapes de fabrication et les exigences que cela implique : « rendement élevé, manipulation sûre et dispositif de sécurité sont quelques-uns des aspects ayant été évoqués à erler gmbh automation . robotics ».

Schmalz était responsable des effecteurs de fin du robot, ainsi que du réseau d’aspiration pour les plateaux de SCHWEIZER. Parmi tous les composants pour le vide, les exigences concernant le préhenseur étaient particulièrement élevées pour la manipulation des composants semi-conducteurs, puisque celui-ci devait pouvoir charger ou décharger un plateau en une seule étape, et ce dans des temps de cycle courts. Comme les puces ne sont pas à plat, mais encastrées dans leurs cavités, les 176 ventouses doivent être légèrement insérées dans le plateau. « Au début, il semblait y avoir des différences de hauteur supplémentaires à compenser entre les composants à saisir. Nous avons donc choisi les ventouses à soufflet. Mais les premiers tests pratiques sur le terrain ont montré que les plateaux étaient fabriqués avec une précision telle que nous pouvions utiliser un modèle de ventouse plat et donc bien plus stable », explique M. Stoisser.

Les experts du vide ont choisi les ventouses plates PFYN. Du fait de leur géométrie, elles se déplacent très peu dans une direction axiale et sont suffisamment rigides pour saisir les pièces proprement, et les déposer avec précision, sans qu’elles n’accrochent nulle part. Les petites ventouses jaunes de 6 mm de diamètre ont une autre caractéristique spéciale : elles sont fabriquées en caoutchouc nitrile NBR-ESD. « Ce matériau protège les composants sensibles contre les décharges électrostatiques incontrôlées, et est en outre résistant aux produits chimiques. Si des résidus adhèrent au plateau ou aux pièces après le bain de gravure, ils ne réagissent pas avec la ventouse », explique M. Stoisser.

D’autres ventouses, avec des tiges à ressort flexibles et un dispositif autonome de génération de vide, ont été utilisées pour manipuler les plateaux à un autre endroit de l’installation. Leur tâche consiste à retirer le couvercle et à transporter le plateau vers la station de transfert avant le chargement et le déchargement des plateaux SE.

Le préhenseur, qui enlève les puces du plateau et les place dans le support spécial pour le bain de gravure, mesure 320 x 140 mm. Grâce à son corps en aluminium, il ne pèse que 2,5 kg. Pour un montage facile sur le système robotisé, il dispose d’un logement de bride préinstallé. Le vide dans le préhenseur est généré par un éjecteur compact de type SCPMi compatible avec IO-link et intégré dans l’installation. « Un seul raccordement suffit. En effet, même s’il y a des interstices dans le tapis de pièces, le préhenseur fonctionne parfaitement grâce à des résistances au flux individuelles à différents points d’aspiration », explique le directeur du département. En outre, le système est particulièrement efficace : la fonction d’économie d’énergie intégrée réduit la consommation d’air comprimé, car l’éjecteur pompe uniquement lorsque le niveau de vide descend en dessous de la valeur de consigne. « Cela en fait un système parfaitement sûr et réduit les coûts d’exploitation grâce à la réduction des besoins en air comprimé », ajoute M. Stoisser.

Swiss Electronic AG élabore actuellement des procédés de fabrication efficaces afin de commercialiser en grandes quantités sa technologie d’embedding Pack p². La manipulation automatisée de la société erler gmbh automation . robotics aide grandement les experts en circuits imprimés. « Grâce à cette solution robotisée, nous avons développé un système très dynamique capable de gérer 31 000 puces par heure. Pour garantir une utilisation en continu parfaite et fiable, les composants tels que le robot et le préhenseur sont essentiels. Nous avons donc fait appel aux experts de Schmalz », explique Jochen Erler. Christian Stoisser salue la très bonne collaboration : « Ensemble, nous avons pu optimiser le préhenseur directement dans l’installation et résoudre rapidement tous les problèmes qui survenaient. Le résultat est une solution parfaitement sur mesure pour Swiss Electronic AG ».