Com seleccionar una màquina de selecció i lloc

Com seleccionar una màquina de selecció i de lloc

Una màquina Pick and Place és el segon pas en una operació de muntatge de pasta, lloc i reflux. La funció "Lloc" segueix la funció "pasta de soldadura" (impressora de plantilles). L'operació "lloc" selecciona i lliura un component a la taula i el posa en posició. La forma més senzilla d'escollir i operar el lloc és a mà, és a dir, escollint manualment un component d'un contenidor i, amb l'ajuda d'un parell de pinces i una lupa, col·locant-lo al tauler i completar l'operació amb una mà, tenia ferro de soldadura.

Aquest mètode funciona bé si només feu taulers ocasionals. Altres aspectes a tenir en compte: la mida dels components (grans o petits) afecta el temps necessari per a la mà i la soldadura. Els components finals són un altre problema, on es requereixen més precisió i precisió, i el factor humà entra en joc. El treball es torna més tediós i consumeix temps.

En primer lloc, ens centrarem en els sistemes manuals assistits per màquines per als usuaris interessats en anar des d'un parell de tauletes al dia fins a volums de producció molt més alts. Els sistemes totalment automàtics són prou complexos que els cobrim per separat.

VOLUM DE PRODUCCIÓ

Comencem per abordar els rangs de producció per a diversos tipus de sistemes manuals assistits per màquina. A efectes de comparació, ja que totes les plaques de circuits varien en grandària i complexitat, parlarem de volums en termes de components per hora o CPH. Això us ajudarà a decidir el nivell d'automatització que necessiteu.

Al costat més baix de l'escala: utilitzant un sistema de mà manual, l'única despesa és les eines manuals adequades per a la col·locació manual no assistida per màquina. A la part alta de l'espectre, aquestes màquines sovint són modulars o personalitzades per a operacions d'alta velocitat sense vigilància. És probable que els compradors d'aquest mercat busquin més el ROI que el cost inicial.

Fig 1: Exemple de capçal manual i recolzabraç per suport

Sistemes manuals i semiautomàtics

Per a operacions petites i creixents és necessari disposar d'un sistema de recollida manual i de lloc que necessita augmentar els volums de producció manualment, a la vegada que millora la qualitat, reduint així la reestructuració o la rebuig; però, la precisió de la ubicació encara està limitada per la capacitat de l'operador. Els avantatges d'un sistema manual assistit per màquina són:

• Menys fatiga de l'operador

• Menys errors d'ubicació

• Millor control

• Millora del rendiment, menys reestructuració

Un sistema manual assistit per màquina pot equipar-se amb funcions com ara una taula d'indexació XY amb capçal o ploma de recollida de buit; fixació ergonòmica per ajudar a alleujar la fatiga de l'operador; i fixació addicional per posicionament θ (rotació) i Z (alçada) a més de X i Y.

Fig 2: Safates i alimentadors de components

Algunes màquines ofereixen un dispensador de pasta de soldadura líquida opcional, que s'aplica just abans de col·locar el component en el tauler si no s'ha utilitzat una impressora de stencil. Les opcions addicionals inclouen:

• Safates de manipulació de components

• Dispensador de líquids

• Alimentadors de cinta

• Bastidors d'alimentació

• Vision Assist option

• Stands opcionals

En la majoria dels casos, els sistemes manuals assistits per màquina es poden comprar només amb les necessitats nues, i les opcions desitjables es poden afegir més endavant, ja que són necessàries.

Fig 3: Màquina manual assistida per la visió

Sistemes semiautomàtics

Avui en dia hi ha molt poques màquines semiautomàtiques encara a causa de la creixent assequibilitat d'alguns dels sistemes més automatitzats del mercat. Es van introduir originalment en un moment en què el salt de sistemes manuals a sistemes totalment automàtics era massa prohibitiu i es van posar a disposició amb algunes funcions per ajudar a l'operació manual.

Més correctament anomenats sistemes "manuals millorats", les màquines de recollida i col·locació semiautomàtiques solen incloure una interfície d'ordinador amb un sistema de visió que mostra on van els components, però la instal·lació encara es fa de forma manual. Aquest tipus de màquina ajuda a la posició de l'operador a components de tonalitats ultra fines amb més precisió per a aplicacions de baix volum, una operació que és molt difícil d'aconseguir utilitzant una màquina manual simple assistida per màquina.

Facilitat d'ús

La majoria de les màquines d'escollir i col·locar tindran una àmplia varietat de mides de taula, amb una taula de treball dissenyada per allotjar taules de fins a 16 "x 24". També hi ha facilitat de control sobre els components, que ajuden amb precisió, juntament amb una senzilla corba d'aprenentatge. En la majoria dels casos, no es necessita cap entrenament.

No passeu per alt els requisits elèctrics. Assegureu-vos que la màquina que compreu es connectarà al vostre entorn sense haver de connectar-se a un nou cablejat o bé planificar-lo en un adaptador / transformador.

MÀQUINES DE RECOLLIDA AUTOMÀTICA I LLOC

Començarem parlant de dos aspectes de la capacitat de la màquina: precisió i repetibilitat, i mètodes de selecció i col·locació.

EXACTITUD I REPETIRABILITAT

Per a màquines de producció, generalment recomanem que busqueu una màquina amb precisió de +/- .001 "i fins a una capacitat de pitch de 12 mil vegades de forma repetida. Les màquines menys costoses sovint no compleixen aquesta especificació, per la qual cosa cal tenir en compte.

La majoria de les màquines de baix cost tampoc vindran estàndard amb una computadora o programari que pugui ajudar amb els aspectes de repetibilitat, si no la precisió. Si bé alguns poden oferir tecnologia millorada, la majoria no ho fan.

MÈTODES DE CENTRE DE PICK AND PLACE CENTERING

Hi ha quatre (4) mètodes per a la recollida i la col·locació:

• No hi ha mecanisme de centratge

• Centrat làser

• Mecànics (mandíbules)

• Visió centrada

1. Mètode 1: No hi ha cap mecanisme de centrat que no sigui confiar en el punt de recollida del component per a la col·locació. En altres paraules, la part no està centrada físicament després d'haver estat recollida pel capçal de l'eina, i si es tanca fora de centre a l'eina, aquesta serà fora de centre quan es col·loqui al tauler. Evidentment, aquest no és un mètode de col·locació molt precís perquè no hi ha tolerància definida. Podeu trobar aquest mètode utilitzat pels aficionats o instructors, però certament no en cap tipus d'entorn de producció de precisió. Tampoc hi ha moltes opcions disponibles, i la fiabilitat a llarg termini és qüestionable.

• a. Pros: baix cost.

• b. Contres: baixa precisió, repetibilitat i fiabilitat a llarg termini, sense opcions ni peces de recanvi.

• c. Interval de grandària: sense toleràncies definides

Fig 4: Centratge mecànic

2. Mètode 2: mandíbules o dits de centratge mecànics En aquest mètode, el component es recull i es trasllada a la posició central dels eixos X i Y del capçal de recollida. Normalment, aquest mètode és fàcil de configurar i repetir dins de la precisió +/-. 001 ". Aquest mètode de centrat es troba generalment en màquines de baix a mitjà rang.

• a. Pros: fàcil d'aprendre i configurar; repetible; un dels mètodes més ràpids disponibles actualment; un veritable sistema "on-the-fly"; baix cost.

• b. Contres: toca físicament el component que pot ser que no sigui apropiat per a determinats tipus de peces, especialment aquelles amb cables delicats.

• c. Interval de grandària: 0201 paquets fins a 35 mm quadrat.

3. Mètode 3: centrat làser En aquest mètode, el component es recull en línia amb un raig làser que detecta la posició central del component al capçal de l'eina i recalcula el punt zero de la peça segons la seva posició en els eixos X, Y i posició rotacional relativa al capçal per a una col·locació precisa al tauler.

Fig 5: Quadrat mecànic (versió anterior)

• a. Pros: Sense tacte; sobre la marxa (similar al mètode mecànic).

• b. Contres: és menys fiable. Hi ha limitacions sobre els tipus de peces que pot manejar, com ara components molt prims (Si .050 prims, és possible que necessitin ser reiniciats a causa de variacions parcials, fins i tot del mateix proveïdor); requereix un temps d'instal·lació més llarg, ja que s'ha de definir l'eix Z (gruix de la part); més costós que el Centratge Mecànic, però sobre el mateix que Vision.

• c. Gamma de dimensions: no es poden centrar parts inferiors a 0402 paquets o més grans de 35 mm quadrats.

4. Mètode 4: centrat de la vista Aquí, hi ha dos tipus, Look-Down i Look-Up. La vista desplegable visualitzarà la part superior del component abans de recollir-lo per a la seva localització de recollida. A continuació, calcula el seu centre, el compara amb el seu fitxer d'imatge des de la base de dades emmagatzemada, i després agafa el component i el transporta a la seva posició en el tauler.

• a. Pros: veritable centrat sense tacte; pot manejar components rígids i delicats; La col · locació de Centres de visió de cerca és correcta fins a +/-. 004 ".

• b. Contres: temps de configuració típicament més llargs a causa de la necessitat d'ensenyar al sistema de visió com identificar imatges de part emmagatzemades a la base de dades de la màquina; un mètode més lent de centratge degut a una llesca de temps necessària per al processament; La visió és més costosa que el mètode mecànic; Per a la visió de mirall, la part pot passar del seu punt de recollida fins a la seva col·locació al tauler.

• c. Interval de grandària: 0402 - 15 mm

Fig. 6: Centratge de visió de cerca i de visió

El mètode Look-Up Vision és el mètode de centrat més precís disponible. El component es reprèn per primera vegada des de la zona de recollida, es trasllada a una estació de càmera que mira a la part inferior del component i calcula la seva posició central.

• a. Pros: Veritable centrador sense tacte, maneja components delicats; precisa fins a +/- .001 "capacitat de posicionament

• b. Contres: en general, un temps de configuració més llarg a causa de la necessitat d'ensenyar al sistema de visió com identificar la imatge, emmagatzemada a la base de dades de la màquina; un mètode més lent de centrat a causa del temps de processament; La visió és més costosa que el mètode mecànic.

• c. Interval de grandària: 01005 - 50 mm (es pot veure més petit i més detalls)

El mètode Pick-Up i Centering que trieu tindrà una gran influència en la qualitat i la velocitat de les necessitats de producció, juntament amb la manera de relacionar aquesta precisió amb la màquina. Però, això és només el principi.

Igual que amb qualsevol màquina complexa, hi haurà compensacions entre costos i capacitats, algunes de les quals es refereixen específicament a la precisió i el rendiment de la producció. Us dirigirem a la següent adreça:

1. Mètodes de posicionament mecànic

2. Construcció de maquinària

3. Dispensador de fluid de pasta de soldadura

4. Alimentadors de components

Per revisar, en iniciar el procés d'avaluació, cal tenir en compte dos factors que determinen quina categoria s'adapta a la vostra màquina. El primer factor principal és CPH (components per hora), i el factor secundari és la capacitat de la màquina. Si bé és constructiu començar per entendre com les taxes de producció afecten el tipus i el rendiment d'una màquina de selecció i lloc, consulteu els dos capítols anteriors per a aquests rangs.

La capacitat de la màquina és el segon factor que defineix com ajudar a triar la màquina correcta d'escollir automàticament les vostres necessitats. En aquest capítol, abordarem tres aspectes de la capacitat de la màquina que tenen un impacte directe en la qualitat del tauler final i el rendiment de la producció.

SISTEMES DE POSIFICACIÓ DE COMPONENTS

Fig 7: Franja de recollida de components

Després de recollir i centrar cada component en l'eina mitjançant un dels mètodes descrits en el capítol anterior, cal situar-lo amb precisió al tauler, en una posició XY. Hi ha tres mètodes que s'utilitzen habitualment per al posicionament:

• Posicionament sense sistema de comentaris (sistema de bucle obert)

• Posicionament amb codificadors rotatius (sistema de circuit tancat)

• Posicionament amb codificadors lineals (sistema de circuit tancat)

Mètode 1: cap bucle de realimentació de posicionament En aquest sistema, el motor impulsa la part a una ubicació del tauler definida al programa pel nombre de passos de cada eix XY, però no hi ha manera de saber si realment acaba a la dreta lloc Aquests sistemes utilitzen motors de pas per al posicionament.

• a. Pros: baix cost

• b. Contres: precisió poc fiable; No es recomana per a la producció d'alta qualitat

Mètode 2: Posicionament amb encoder rotatiu En aquest mètode, un encoder es munta directament sobre l'eix del motor i proporciona retroalimentació de posició al sistema de control; Tanmateix, només informa la posició del motor i no la posició real de l'eix xy. Això depèn de la resta dels components mecànics que formen la màquina. Aquestes màquines poden utilitzar motors de pas a pas o servomotors. (i generalment associat amb el cost)

• c. Pros: baix cost; aquest sistema s'utilitza àmpliament en màquines de nivell d'entrada

• d. Contres: Precisió de posicionament típica de +/- .005 "

Mètode 3: Posicionament amb codificador lineal En aquest mètode, les escales lineals es munten a la taula d'eixos XY de la màquina i es munta un codificador a la biga de viatge que portarà els components. Aquest mètode informarà la seva posició real al sistema de control i farà correccions a la posició programada, si cal, a unes poques micres de la ubicació X & Y real per a la ubicació del component (que normalment és de 12,800 increments - o passos - per a cadascun polzada de desplaçament). Les millors màquines d'aquesta categoria utilitzen servomotors.

• e. Pros: precisió molt alta, fins a +/- .0005 "; molt repetible

• f. Contres: més costós, però necessari per a la producció d'alt valor

NOTA: La qualitat del codificador (el sensor de retroalimentació de posició) és un element important en tot el sistema i afecta la precisió.

Fig 8: Construcció totalment soldada

CONSTRUCCIÓ DE MÀQUINES

Quan seleccioneu una màquina de selecció i localització, haureu de tenir en compte que la seva construcció dictarà el rang i la petjada de CPH efectiu, incloses les consideracions sobre la quantitat d'alimentadors que pot acomodar.

1. Acer totalment soldat: la màquina més precisa disposarà d'un bastidor que es construeix amb tub d'acer estructural sòlid i soldat. Això proporciona una estabilitat significativa necessària per al posicionament precís i el moviment d'alta velocitat dels eixos X & Y. Aquest mètode de construcció es recomana per a QUALSEVOL entorn de producció i es mantindrà estable sense necessitat de calibrar-se.

2. Marc per a forrellat : l' alumini extruït o el marc de xapa formada comptarà amb una precisió inicial menor que un marc soldat i caldrà que s'executi més lentament, ja que no pot manejar els canvis ràpids d'inèrcia del moviment de l'eix X-Y. A més, probablement sortirà del calibratge freqüentment, el que afectarà negativament el temps de treball, el temps d'inactivitat i el rendiment. (El cost més baix sol reflectir una construcció més feble).

SOLDADURA PASTA / FLUID DISPENSING

Qualsevol màquina d'escollir i col·locar ha de ser capaç d'oferir sistemes de dispensació de fluids. Els líquids més comuns inclouen pasta de soldadura, adhesius, lubricants, epòxids, fluxos, cola, segelladors, etc. Aquesta és una opció valuosa quan es construeixen prototips o muntatges PCB puntuals que no garanteixen el cost d'una plantilla o paper d'impressió dedicada.

Fig 9: Tauler de treball amb alimentadors de components

ALIMENTS COMPONENTS

Si la producció de la màquina es dedicarà a una petita quantitat de components i tipus de feina, és molt fàcil identificar la quantitat i el tipus d'alimentadors. Tanmateix, aquest no sol ser el cas de les botigues de muntatge de contractes, ja que no saben quin tipus de tauler i quants components diferents necessitarà el proper treball. Alguns OEMs també necessiten flexibilitat per a una àmplia gamma de configuracions de taules, especialment si pretenen utilitzar la mateixa màquina per a prototips i diverses taules de producció diferents. Per tant, és útil en aquests casos considerar una màquina amb el major nombre de posicions d'alimentador i opcions que puguin acomodar la petjada que el vostre espai pot gestionar.

Els tipus d'alimentadors inclouen:

1. Els titulars de les retallades solen associar-se al món de baix volum.

2. Els titulars de la safata Matrix s'utilitzen per a components que no estan disponibles a la cinta.

3. Els alimentadors de tubs dispensen components subministrats en tubs.

4. Els alimentadors de cinta elèctrica (i bobina) normalment són més costosos inicialment, però ofereixen la millor inversió a llarg termini. Els alimentadors de cinta elèctrics estan disponibles com a unitats individuals en diverses mides, i cobreixen el rang de components 0201 fins a components grans de 56 mm. Molts fabricants ara ofereixen un alimentador múltiple (conegut com alimentador bancari). Estan disponibles per a cinta de 8 mm, i poden arribar fins a dotze carrils d'alimentador de 8 mm per unitat.

Fig 10: Alimentador de cinta

Com que els components estan empaquetats de moltes formes, per exemple, components discrets a la cinta, quad packs, safates de matrius, tubs, tires tallades, etc., la vostra elecció d'alimentadors dependria de la vostra producció, però també de les restriccions de mida que pugui tenir. Un bon punt de partida és comprar la majoria d'alimentadors que podeu obtenir a la petjada que teniu disponible.

SOFTWARE

En considerar la compra d'una màquina Pick and Place, una de les consideracions més importants és la interfície de programari. Hi ha tres objectius principals d'un bon sistema operatiu per als usuaris del rang de baix a mig volum, definits fins a 8.000 CPH:

1. Maximitzant la facilitat d'ús

2. Proporcionant àmplia flexibilitat

3. Optimització del rendiment

Fig 11: Placa de sostre de màquina

Facilitat d'ús

Atès que les operacions de muntatge de petites a mitjanes han de canviar els projectes amb freqüència, la facilitat de configuració i ús és un factor molt més important que l'operació de gran volum, on una única configuració pot gestionar una execució de centenars de milers de components. L'assemblador de llocs de treball ha de ser prou àgil per canviar ràpidament una àmplia gamma de talles i seleccions de components per satisfer una varietat de demandes de producció. La màquina també ha de poder manejar una àmplia gamma de mides de components, des de molt petits fins a molt grans, sense una pressió sobre la configuració i les proves.

En canvi, les grans màquines de producció sovint estan formades per diversos mòduls de sistemes de recollida i col·locació, posicionats en línia on són més necessaris per a peces de punta fina, tirador de xips o tasques opcionals. Això permet al productor d'alt volum personalitzar una línia per optimitzar la velocitat, l'eficiència i la qualitat de producció. En aquests entorns, es pot tolerar una configuració més llarga, ja que es compondrà en l'eficiència de la producció.

En primer lloc, algunes preguntes bàsiques:

1. El model que esteu veient ve amb una computadora, o només el programari? Això no és bo ni dolent, ja que alguns usuaris prefereixen instal·lar el programari a les seves pròpies PC; però, un sistema totalment integrat assegura que no hi haurà problemes de compatibilitat de programari, i això pot racionalitzar la instal·lació i la configuració.

2. La màquina funciona en una interfície d'usuari gràfica (GUI) coneguda com Windows ™ o un sistema propietari? La majoria de tots els operadors estaran familiaritzats immediatament amb la interfície intuïtiva de les convencions de Windows, un factor clau per accelerar la usabilitat, especialment per a una màquina nova. Una interfície gràfica personal pot requerir una corba d'aprenentatge més llarga.

Els equips d'habilitat de l'operador haurien de ser augmentats pel proveïdor de la màquina amb:

1. Bona documentació

2. Entrenament pràctic o vídeos

3. Una utilitat per ensenyar a la màquina components comuns i rutines repetitives

Per a les màquines que manegen més de 8.000 CPH, esperem una corba d'aprenentatge més elevada perquè la complexitat augmenta de manera significativa.

Flexibilitat

Una utilitat important a la recerca d'això proporciona una gran flexibilitat a l'assemblador personalitzat, és una funció de traductor universal de CAD (UCT). El UCT permet als usuaris importar les dades de selecció i lloc a la base de dades de la màquina per ajudar a crear el programa i escalar-lo. Quan s'inicia un projecte, l'usuari selecciona el programa per executar-se des d'un conjunt de fitxers arxivats. Això permet canviar ràpidament d'un tauler a un altre ja que es memoritza tota la programació.

Fig 12: Programa de programari de pantalla del programa de traducció CAD universal (UCT)

Una altra característica a buscar és una alimentació principal i una base de dades de components. Una vegada que l'operador emmagatzema dades de components, es troba per sempre i es pot accedir i importar a qualsevol configuració de la nova configuració del tauler. Aquesta base de dades creix a mesura que afegiu components, de manera que amb el temps, passareu menys temps a la programació i produirà més temps. Sovint, la base de dades recordarà l'inventari, de manera que quan utilitzeu components, l'estoc restant estarà sempre disponible per a comprovar. Aquesta és una característica excel·lent per a la programació i la planificació de l'inventari.

Assegureu-vos de veure si el sistema que esteu considerant només emmagatzema dades per a taulers particulars en comptes d'una base de dades de components completa. Si és així, només recordarà les dades específiques del component de la placa i no mostrarà tot l'inventari disponible.

Fig 13: Pantalla de simulació offline per a l'optimització

Optimització

Certs serveis públics sovint es subministren amb una màquina ben dissenyada per ajudar a configurar i programar el sistema. Una de les utilitats més importants que afecten el rendiment optimitzat és el programari fora de línia.

El programari fora de línia permet a l'usuari simular la rutina de selecció i lloc de la màquina en un entorn remot per a la seva programació. Es pot instal·lar a qualsevol ordinador i es veu igual que la GUI de la màquina. Permet a l'usuari manipular el programa per ordenar funcions i modificar les línies del programa per a un ús i una velocitat més eficients, per exemple, agregant components similars en la mateixa seqüència, minimitzant els canvis en l'eina i el temps necessari per dur a terme aquestes funcions. També pot crear referències de taules per a taules múltiples abans d'executar-se a la màquina.

Per accelerar el canvi de feina, la interfície de programari hauria d'incloure subrutines per a operacions habituals, com ara la configuració de safates de matriu, la identificació d'alimentadors de cinta i l'ensenyament de centres de visió. En l'últim punt, la interpretació de la imatge ha de ser clara i directa; si no ho és, i la màquina té dificultats per reconèixer un component, el resultat podria ser un component extraviat, que provocaria una gran reestructuració innecessària. Una interfície de programari ben dissenyada capturarà un ventall de qualitats d'imatge per a cada tipus de component que sigui representatiu d'una part acceptable i emmagatzemar-lo com a fitxer aprovat. Això millora la velocitat, la repetibilitat i l'eficiència, i la qualitat del tauler final.

Altres consideracions

Tan important com les característiques físiques d'una màquina de selecció i lloc de qualitat són les característiques "suaus". Assegureu-vos de consultar:

1. Disponibilitat de la formació en el lloc o la fàbrica?

2. Diagnòstic remot: el proveïdor pot proporcionar-ho a través del suport en línia?

3. Actualitzacions crítiques de programari: venen gratis o amb un cost?

4. La interfície de programari està disponible per a la revisió prèvia a la venda?

SUPORT DE VENDOR

En avaluar qualsevol tipus de màquina SMT, consideri el suport de fàbrica com un dels actius més importants de la seva compra. La millor manera d'aprendre com tracta una empresa als seus clients és de boca a boca. Parleu amb diversos clients per esbrinar com són feliços amb la màquina, el venedor i el suport que proporcionen. On és la planta de fabricació? Poden ajudar a solucionar problemes d'alineació per telèfon? Ofereixen servei de camp? Tenen recanvis en existència per a l'enviament immediat? Tot i que no hi ha un mercat molt utilitzat per a màquines manuals, màquines o per a màquines manuals, sinó que és una bona idea preguntar al proveïdor sobre les màquines més antigues que hi ha al camp, i si a la carretera, les peces de recanvi són disponible i sobre la seva capacitat de personalitzar una recanvi si la màquina es fa obsoleta. Pregunta què és el cicle de vida esperat del producte. L'estàndard de la indústria és de set anys. Recordeu que hi ha una diferència entre un veritable fabricant i un proveïdor o distribuïdor d'equips.