Imballaggio FOSB completamente automatico con robot in ambiente sterile

Lo sguardo dall'alto sull'impianto sottolinea il layout compatto. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Due robot antropomorfi a sei assi del tipo TX2-160 si occupano di tutti i processi di manipolazione nell'imballaggio FOSB. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Il robot presenta la scatola imballata a un sistema di visione artificiale per il controllo qualità. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Gli impianti ABT per l'imballaggio completamente automatico FOSB sono molto apprezzati in tutto il mondo. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

I robot sono dotati di presa specializzata, grazie alla quale è possibile gestire una vasta gamma di formati FOSB senza operazioni di cambio formato. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

L'imballaggio dei wafer nelle cosiddette FOSB, l'acronimo sta per Front Opening Shipping Box, è un processo complesso che deve avvenire in ambienti di sala bianca. Per evitare completamente interventi umani, un'azienda bavarese ha sviluppato una soluzione completamente automatica che non ha eguali. Due robot di sala bianca Stäubli si occupano dell'intera gestione delle scatole.

Nella regione più a sud della Baviera, nel pittoresco paese di Burgkirchen, nel 2006 si è insediato un piccolo ma raffinato costruttore di macchine speciali high-tech, le cui soluzioni di automazione innovative hanno rapidamente attirato l'attenzione internazionale. Con impianti ben progettati, la giovane cts GmbH è riuscita a farsi strada anche nei settori più esigenti, tra cui automotive, elettronica, semiconduttori, scienze della vita e altri, costruendo una notevole expertise. Dopo una forte crescita, cts conta oggi più di 350 dipendenti in diverse sedi – ma ciò che rimane invariato è la sua capacità innovativa, dimostrata ancora una volta con l'AutoBaggingTool, abbreviato ABT.

Per capire di cosa si tratta, Alfred Pammer, procuratore di cts, riassume: «L'ABT è una cella robotica complessa con due robot Stäubli a sei assi compatibili con ambienti di sala bianca, che si occupano in modo completamente automatico dell'intero processo di imballaggio bag-in-bag delle scatole FOSB riempite di wafer. Questa soluzione rivoluzionaria sostituisce il processo di imballaggio ancora in parte manuale e offre un notevole vantaggio in termini di sicurezza del processo, efficienza e qualità.» Per far fronte alla domanda in costante aumento di questa soluzione, cts ha recentemente costruito una nuova, avanzata linea di produzione.

Al contrario, l'imballaggio manuale delle FOSB, che possono pesare fino a dieci chilogrammi, è tra le attività più faticose dal punto di vista fisico. Gli operatori devono prima verificare il corretto posizionamento dei wafer nella scatola, poi controllare che le varie parti accessorie siano montate correttamente e infine occuparsi dell'imballaggio difficile con sacchetto interno ed esterno – tutto questo in ambienti di sala bianca e con tute pulite.

Completamente automatico invece di manuale

La rapidità, semplicità ed efficienza dell'imballaggio completamente automatico con i due robot Stäubli TX2-160 si evidenzia guardando la compatta cella completa di cts, in cui sono integrati tutti i componenti come stazioni di imballaggio, camere di prova, robot, sistemi di visione, stampanti e altro ancora. Prima che le FOSB, normalmente riempite con 25 wafer, intraprendano il loro viaggio attraverso le 15 stazioni dell'impianto, vengono identificate tramite RFID, come è consuetudine nell'industria dei semiconduttori. I parametri necessari vengono richiesti dal sistema host tramite interfaccia SECS/GEM. Sulla base delle informazioni ricevute, vengono eseguiti tutti i passaggi di processo necessari.

Per prima cosa, i contenitori riempiti di wafer vengono trasportati da un sistema di sollevamento aereo, chiamato OHT, e consegnati alla linea tramite un nastro di alimentazione. Il primo passo prevede il controllo di corretta posizione di tutti i wafer all’interno di una stazione di verifica chiamata Cross Slot Check.

Successivamente, il primo robot a sei assi Stäubli preleva la FOSB e la presenta a un sistema di visione che verifica la corretta posizione delle parti accessorie sulla scatola. Si passa quindi all’etichettatura e al controllo di qualità dell’etichetta. Entrambi i passaggi vengono eseguiti dal TX2-160, che tiene saldamente il contenitore e lo posiziona nelle stazioni di etichettatura e BV. Per mantenere bassi i tempi di ciclo, il robot TX2-160 esegue tutte le movimentazioni con elevata dinamica e precisione.

Un processo complesso: l’imballaggio bag-in-bag

Ora si passa al primo processo di imballaggio con il sacchetto interno. Il robot a sei assi posiziona il contenitore in una stazione completamente automatica, dove avviene l’imballaggio e la saldatura del sacchetto interno. I passaggi successivi sono la piegatura e l’incollaggio dell’eccesso di materiale e un test di tenuta sulla confezione sottovuoto.

Questa stazione di prova costituisce anche il punto di passaggio tra il robot uno e il robot due per l’FOSB. Mentre il primo TX2-160 deposita la scatola per il test, il secondo robot a sei assi la preleva dopo il test. Successivamente, il secondo robot si occupa dell’intera gestione dell’imballaggio con il sacchetto esterno, eseguendo gli stessi passaggi del processo di imballaggio del sacchetto interno, compreso il nuovo etichettamento e il controllo di qualità dell’etichetta. Infine, il robot deposita l’FOSB completamente imballata e verificata sulla linea di uscita.

«L’impianto garantisce non solo un significativo aumento della qualità e della sicurezza del processo, ma anche un incremento netto della produzione. Con l’AutoBaggingTool ABT, si può raggiungere una capacità di fino a 8.000 FOSB al mese», afferma Alfred Pammer. Un altro enorme vantaggio è la capacità di gestire una vasta gamma di formati FOSB con parti accessorie diverse. Grazie alla flessibilità dei robot Stäubli e alla tecnologia di presa sviluppata da cts, l’ABT può imballare quasi tutte le varianti senza modifiche di setup, un tratto distintivo molto apprezzato dai clienti di tutto il mondo.

Inoltre, la classificazione di sala bianca ISO 6 richiesta non rappresenta una sfida per i due robot Stäubli, che raggiungono questa classificazione già nella configurazione standard. «Utilizziamo robot Stäubli nelle nostre linee per semiconduttori perché sono considerati un punto di riferimento in sala bianca, estremamente precisi e affidabili. Questi impianti operano principalmente in Asia e in altre parti del mondo 24 ore su 24, e non possiamo permetterci interruzioni o guasti», sottolinea Alfred Pammer.