MECHANISCHES DESIGN DER DREI-ACHSEN-BEWEGUNG (SMT-PICK-AND-Place-Montage)
· SCARA-ROBOTERARM.
Beim SCARA-Roboterarm wird der Roboterarm für die Platzierung der SMT-Komponenten verwendet. Das Bild zeigt eine Pick-and-Place-Maschine mit Roboterarm.
· 3-Achsen-Bewegungsmaschine.
Bei einer 3-Achsen-Maschine ist eine Düse an einem Plotter-ähnlichen Gerät befestigt, damit der Düsenkopf präzise in drei Dimensionen manipuliert werden kann. Darüber hinaus kann die Düse
unabhängig gedreht werden. Abbildung 2.3 zeigt eine riemengetriebene 3-Achsen-Bestückungsmaschine. In einigen Maschinen werden anstelle von Riemen auch Leitspindeln verwendet.
Einschränkungen
Durch die Biegung der Schienenstangen ist die Länge und Breite der Maschine begrenzt. Die Stäbe werden aufgrund des Gewichts des Kopfes (Pick-and-Place-Düsenbaugruppe) ausgelenkt. Wenn die Länge und Breite der Maschine vergrößert wird, nimmt auch die Durchbiegung der Struktur nach unten zu. Daher werden sie nicht über eine bestimmte Grenze hinaus erhöht. Aus dem gleichen Grund wird auch der Durchmesser der Schienenstangen auf einem bestimmten Wert gehalten und nicht verringert, da mit einem größeren Durchmesser der Stangen auch das Gewicht zunimmt.
Wir wählen einen riemengetriebenen Mechanismus, um die Bewegung der Baugruppe anzutreiben. Der Riemen erhöht die Geschwindigkeit der Maschine erheblich, verringert jedoch ihre Präzision. Eine Vergrößerung des Durchmessers der Riemenscheiben erhöht zwar die Geschwindigkeit der Maschine, verringert jedoch ihre Präzision. Aus diesem Grund wird auch der Durchmesser der Antriebsscheiben klein gehalten.
Kopf (Pick-and-Place-Baugruppe)
Er ist im Hinblick auf Geschwindigkeit und Genauigkeit der wichtigste Teil der Pick-and-Place-Maschine. Die Geschwindigkeit der Maschine steht in direktem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit des Kopfes. Dabei handelt es sich tatsächlich um die Geschwindigkeit, mit der eine Maschine Komponenten aufnehmen und platzieren kann, und sie wird normalerweise in Teilen pro Stunde (PPH) gemessen.
1. Typen
Pick-and-Place-Köpfe können anhand des folgenden Faktors klassifiziert werden:
1. Anzahl der Düsen am Kopf
Die meisten Industriemaschinen verfügen über mehrere Düsen am Kopf. Sie nehmen beim Pick-up-Lauf mehrere Bauteile auf und platzieren diese beim Place-Lauf. Bei einigen Arten von Maschinen werden Komponenten in mehrere Köpfe eingeführt (wie Kugeln in einer Kammer), diese Komponenten werden dann einzeln auf die Leiterplatte abgefeuert. Das Bild unten zeigt einen handelsüblichen Mehrfachdüsenkopf.
2. Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit kann um ein Vielfaches erhöht werden, indem mehrere Köpfe an einer einzigen Maschine oder mehrere Düsen an einem einzigen Kopf verwendet werden. Kleinere Projekte oder forschungsbasierte Pick-and-Place-Maschinen haben normalerweise einen einzelnen Kopf mit einer einzigen Düse. Diese Maschinen haben eine Geschwindigkeit von etwa 1000 bis 4000 Seiten pro Stunde.
Antriebsmechanismus (motorisch oder pneumatisch angetrieben)
Der gebräuchlichste Mechanismus zum Anheben und Absenken des Kopfes ist motorbetrieben. Der Motor kann an das Leitspindelsystem angeschlossen werden, um die Düse nach oben und unten zu bewegen. Um eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen, wird ein riemengetriebenes System verwendet. Das Bild zeigt einen pneumatisch angetriebenen Kopf.
Viele industrielle Pick-and-Place-Maschinen verwenden pneumatische Antriebe, um Düsen auf und ab zu bewegen. Die Auswahl des Antriebsmechanismus hängt von der Verfügbarkeit und dem Preis der Komponente ab. Aufgrund des niedrigen Preises des Gleichstrom-Servomotors und der einfachen Steuerung werden wir in unserer Maschine eine Bewegung verwenden, die auf einem riemengetriebenen Mechanismus basiert.
Merkmale
Gemeinsame Merkmale eines typischen Pick-and-Place-Kopfes sind:
· Stoßdämpfung
· 180-Grad-Rotationswinkel der Komponenten · Kontrollierte Ansaugung
· Geringe vorübergehende Überschwinger beim Pick-Place
1. Einschränkungen
Die wichtigsten Einschränkungen beim Pick-and-Place-Kopfdesign sind:
Maximale Kopfgröße
Durch die Vergrößerung des Kopfes verringert sich der Arbeitsbereich der Pick-and-Place-Maschine. Ein kleiner Kopf führt dazu, dass der Designer bei vielen Qualitätsfaktoren Kompromisse eingehen muss. Konstrukteure sind darauf ausgelegt, kleine Motoren mit niedrigem Drehmoment, Führungsstangen mit kleinem Durchmesser und eine kleine Anzahl von Linearlagern zu verwenden.
Maximale Kopfgeschwindigkeit
Wenn die Geschwindigkeit beim Aufnehmen und Platzieren von Bauteilen erhöht wird, besteht die Gefahr, dass das Bauteil aus der Vakuumdüse fällt. Der Kopf benötigt eine minimale Zeit zum Beruhigen, bevor die Komponente hochgezogen und abgelegt wird. Außerdem wird die Geschwindigkeit der Köpfe durch die Steuergeschwindigkeit der Vakuumpumpe und die Zeitverzögerung des Bildverarbeitungsprozessors begrenzt
1. Wichtige Überlegungen
Stoßdämpfend
Beim Aufnehmen oder Platzieren von Bauteilen auf der Leiterplatte besteht immer die Gefahr einer leichten Erschütterung der Düse. Wenn diese Stöße nicht vermieden werden, kann dies dazu führen, dass sich die Düse nach oben verbiegt und die Saugkraft ungleichmäßig über die Bauteiloberfläche verteilt wird. Diese ungleichmäßige Saugverteilung führt dazu, dass SMT-Komponenten häufig herunterfallen.
B. Düsenwechsler
SMT-Komponenten sind in verschiedenen Größen erhältlich. Die gleiche Düse kann nicht zum Aufnehmen und Platzieren von SMT-Komponenten unterschiedlicher Größe verwendet werden. Düsen mit spezifischer Stärke werden zum Aufnehmen von Bauteilen unterschiedlicher Größe verwendet. Um diese Einschränkung zu bewältigen, muss der Kopf so konstruiert sein, dass die Düsen entweder manuell oder automatisch gewechselt werden können
C. Verfügbarkeit von Düsen
Es gibt eine große Industrie, die sich mit der Herstellung von Düsen für Pick-and-Place-Maschinen beschäftigt. Diese Unternehmen stellen Düsen für fast alle Arten von Bauteilen her. Da jedoch in unserer Region keine Düsen verfügbar sind, müssen Düsen hergestellt werden.
Feeder
Denn SMDs sind aufgrund ihrer Größe und Packung selbst besondere Bauteile. Um diese Komponenten für die Kommissionierung vorzubereiten, sind spezielle Geräte erforderlich, die als Feeder bezeichnet werden. Feeder sind speziell für die Zuführung der Bauteile zur Maschine konzipiert.
Bandzuführungen
Hierbei handelt es sich um speziell konzipierte Zuführeinrichtungen für die in Form langer Bänder verpackten Bauteile. Folgende Online-Links wurden untersucht:
Bänder sind so beschaffen, dass sie an ihrer Seite Löcher haben. Diese Löcher haben eine Standardgröße und sind gleichmäßig voneinander entfernt. Wie die Abbildung 2.6 unten zeigt, ist das Antriebszahnrad für das Band für seine Bewegung auf dem Zuführer dargestellt. Während sich das Zahnrad bewegt, zieht es das Band mit seinen Zähnen.
Wenn wir uns Patente[6] verschiedener Zuführgeräte ansehen, stellen wir fest, dass sie meist über einen Riemenantrieb mit einem Antriebselement verfügen, dh einem Motor auf der Seite und einem Treiber am anderen Ende. Abbildung 2.7 zeigt das Zahnrad für die Spulenbewegung bei 55 und den Antrieb durch 57 am anderen Ende, das von einem Motor angetrieben werden kann.
Aufgrund der Komplexität der Feeder war die Bewältigung der darin enthaltenen Bänder etwas schwierig zu konstruieren, sodass die vollständige Isolierung des Bandes vom Inneren des Feeders als praktischste Konstruktion angesehen wurde.
Da die Komponenten oben mit einem Schutzband abgedeckt sind, sollte dieses Klebeband entfernt werden, bevor auf die Komponenten zugegriffen werden kann. Für diesen einfachen Entwurf wurde Abbildung 2.8 unten berücksichtigt. Es handelt sich um einen kommerziellen Feeder von PCB Unlimited für SMT-Komponenten. Es zeigt die Riemenscheibe zum Entfernen des Bandes oben und die Hauptkomponenten, die nach vorne bewegt werden.
Für die Position jedes Feeders an der Maschine haben wir ein Produkt von LPKF namens Proto Place in Betracht gezogen. Es handelt sich um eine halbautomatische Maschine für die Bestückung und Platzierung von SMT-Komponenten, wie im Bild gezeigt.
Vorgeschlagene Maschinenspezifikationen
Für jede Art von SMT/THT-Spezifikation einer Maschine gemäß Ihren Anforderungen und der Unternehmenskonfiguration wenden Sie sich bitte an unsere technische Abteilung bei Shenzhen Southern Machinery Sales and Services Co.; GmbH.