工程公司 Vescon 的奧地利工廠為著名的一級供應商的斯洛伐克工廠開發了一種生產現代 LED 頭燈的解決方案。關鍵是高效率的抓取系統，對時間要求嚴格生產步驟的正確處理和點到點可追溯性。負責一站式抓取系統的 Festo 技術和應用中心的專家，也參與了該專案。
從第一輛汽車上路至今，照明技術領域發生了很大的變化。在汽車歷史之初，人們通常在汽車側面或引擎蓋上安裝燈具。後來，這些燈被電燈所取代。這些燈，實際上您可以稱之為「火點」，來自於光源 (通常是乙炔火焰燈)，但他們實際上是在燃燒。
1908 年，人們設計了從遠光燈切換到近光燈的設備：使用鋼絲索套軟管，操作一個將氣體火焰從反射器的著火點移開的槓桿。在一個世紀左右以後，世界看起來大不相同─「有了燈光」。如今，我們有了新技術和功能強大的 LED 燈，從字面意義上來說，我們正處於「光年」。但是，這需要創新的半自動或全自動生產系統，以保證彈性生產汽車零件所需的精準度。在 Vescon，這是經驗豐富的工廠工程師的一項工作內容。
Vescon Systemtechnik GmbH 的總部位於奧地利格拉茨附近的格萊斯多夫。Vescon 在這裡展開一系列專案：從自動化，製程工程，電力工程到軟體開發。在這些複雜的自動化和製程工程解決方案中，有一項是專門為一級供應商 ZKW Group 的斯洛伐克工廠而開發，用於生產完整的 LED 頭燈。該解決方案是生產一種 LED 照明模組，LED 進行「矩陣排列」，各個模組的燈可以進行單獨調整，避免使其他道路使用者眼花撩亂的同時又確保了前方道路的良好可見性。
視覺感測器能分辨前方的交通或前方車輛的存在，並根據交通狀況選擇性地打開或關閉這些模組。燈光場景之間的協調切換代表著駕駛可享受均勻且優化的道路照明，而不需像從遠光燈切換到近光燈時那樣面對光線的突然改變。駕駛的眼睛可以更輕鬆地適應新的燈光條件。這代表著更安全，因為遠光燈仍然可以照亮周圍的環境。
該設計必須考量諸如兩組導熱膏等複雜應用之類的過程。Vescon Systemtechnik GmbH 的專案經理 Christoph Legat 說：「這種導熱膏具有非常快的硬化特性。在設計階段，我們必須確保該過程不會導致所謂的適應期過長。這定義了反應性材料可以加工多久時間，或者在這種情況下，在材料硬化之前，可以將 LED 零件在導熱膏中重新放置多久時間。」
這裡使用導熱膏是因為必須消耗掉大功率的 LED 所產生的熱量。利用成品頭燈模組，額外的小風扇還可以確保熱量流向頭燈的前部，從而提供頭燈的除冰和除霜特性。「重要的是檢查實際上是否已在所有需要的表面上塗抹了正確用量的導熱膏，否則會出現部份過熱的情況。毫無疑問，這是我們使用該系統面臨的主要挑戰之一」專案經理 Legat 說道。
對於頭燈組裝系統，第二個特別具有挑戰性的部份是熱鉚接。塑膠圓頂在精確的溫度下變型以形成鉚釘頭。Christoph Legat：「該鉚釘頭位於反射鏡上，它必須將其和印刷電路板完全穩固可靠地固定在散熱器上。鉚接必須非常精確，以確保不會出現空隙，因為空隙可能會導致零件在隨後的震動測試期間或在正常操作條件下擺動。在最糟糕的情況下，這可能會影響駕駛時的照明。」
客戶選擇了需要配合多個操作員的半自動解決方案。一方面，在降低成本的同時提供了更大的靈活度。另一方面，它使製造商可以更輕鬆地考量不同的零件或產品版本。儘管需要牽涉人工，但整個系統的每一步都由控制器進行監控。主控制透過資料庫完成，該資料庫管理著與每個頭燈的生產過程有關的所有產品資料和資訊。在製造過程結束時，每個頭燈都是完全可追溯的。
作為該過程的第一步，操作員拆下頭燈的外殼並將其放置在處理站中。然後選擇要產生的類型編號或特殊規格。「一個很好的例子是專門用於出口到其他非歐洲市場的車輛上的頭燈。在這種情況下，有時會使用其他方向燈模組，因為當地法規規定必須在方向燈和白天行車燈之間進行切換」，Legat 解釋道。
每個操作員在兩個或三個不同的裝配位置上工作，同時鎖緊氣缸以確保將工件穩固地固定到位。這不僅可以將它們固定在適當的位置，而且，只有在正確執行了所有必要的處理步驟後，它們才釋放零件。操作員隨頭燈放置不同的組件，直至其到達第一個全自動處理站，即塗上導熱膏。到達該位置後，頭燈已經完全連接好，並且已經安裝了調節系統和遠光燈模組。現在，Vescon 已經部署了由 Festo 技術和應用中心的專家交付的一站式三軸抓取系統。
基本軸是兩個齒型皮帶式電缸 EGC-120，行程為 250，透過連接桿和節省空間的直角減速機進行同步。y 軸使用重負載電缸 EGC-HD-160-TB (堅固，帶雙導軌)。在 z 軸上，使用滑台電缸 EGSL-BS-75 執行工作 (行程為 100，帶滾珠軸承導軌的螺桿電缸)。所有軸均配有伺服驅動器套件。具有 PROFIBUS 介面和安全模組的三種類型的 CMMP-M3 主馬達控制器作為控制器運作。Festo 建立並提供完整的直接安裝抓取系統─並提供性能保證和文件。
直接安装的抓取系統確保雙份導熱膏的均勻塗抹。
操作員將散熱器 (帶有用於插入反射鏡的孔) 放置在工作站外，並使用 Festo 抓取系統在兩側自動塗抹導熱膏。抓取系統始終將兩組分配系統帶到正確的軌道上的正確位置。在下一步中，將帶有五個 LED 的印刷電路板放置在散熱器上的導熱膏中。然後使用反射器及其導向銷，確保最佳定位。完成此操作後，操作員將整個散熱器卸下，然後將其帶到下一個製程，另外的 Festo 抓取系統將負責鉚釘頭工具的運作。
在這裡，有兩個帶滑軌的齒型皮帶式電缸 EGC-80，它們透過一個連接桿和一個節省空間的直角減速機 (x 軸) 實踐同步。還有一個重負載電缸 EGC-HD-160-BS (堅固，帶雙導軌，y 軸) 和 PLFN 型法蘭齒輪。所有軸均配帶有多圈編碼器的伺服驅動器零件。
專案經理 Legat 對直接安裝的解決方案感到滿意：「我們只需要提供所需特性的詳細資訊，定義負載以及必須行進的路徑或軌道，然後就不必再思考這一部分了。這不僅在極大程度上簡化了我們的工作，而且能夠將 Festo 為我們提供的抓取系統 CAD 資料用於整個系統的設計。」
安裝在抓取系統上的鉚釘頭工具透過由 VTUG 控制的 ADN 氣缸移開。使用位於氣缸上的 SMAT 位置感測器，在鉚接之前檢查反射器上的鉚釘長度以及正確的最終位置。如果鉚釘的長度正確，則可用鉚釘頭工具將凸出端加熱重塑為鉚釘頭。這樣可以建立永久連接，因此在汽車的整個使用壽命中都能夠將關鍵的零件始終保持在適當的位置。現在，由散熱器、PCB 和鉚接的反射鏡組成的完整零件將由操作員取下，並放置到頭燈中。
為了測試套件是否已穩固固定到位，頭燈將進入拉力測試站，在拉力測試站中，旋轉和直線驅動的鉤子位於模組下方，並透過拉力測試鬆緊度。然後進入調光站。操作員將頭燈放在轉盤上。將頭燈夾緊到位，將轉盤旋轉到工作位置。然後連接頭燈，並使用攝影機測試各種照明場景和方向燈模組。此外，還將檢查照明模組的正確位置，並像在汽車工作坊中那樣將其設定為理想標準。
然後，安裝設計面板來隱藏所有技術，並在塑膠黏著盒中使用無硅熱融膠將頭燈前部的外部透明透鏡黏著到位。這是一個時間關鍵的製程，因為只能在特定時間內以最佳方式將零件黏著在一起。經過一段時間的預熱以減少表面張力，並塗抹膠水後，機器人將鏡頭與頭燈外頭殼按壓在一起。 之後在頭燈上進行洩漏測試。如果該設備通過了最終測試，則代表著又一個創新的「光之使者」已準備好開啟在世界各地的旅程。