DISEÑO MECÁNICO DE MOVIMIENTO EN TRES EJES (MONTAJE SMT PICK AND PLACE)
· BRAZO ROBÓTICO SCARA.
En el brazo robótico SCARA, el brazo robótico se utiliza para colocar los componentes SMT. La imagen muestra una máquina de recoger y colocar con brazo robótico.
· Máquina de movimiento de 3 ejes.
En una máquina de 3 ejes, una boquilla está unida a un dispositivo similar a un trazador para permitir que el cabezal de la boquilla se manipule con precisión en tres dimensiones. Además, la boquilla
se puede girar de forma independiente. La figura 2.3 muestra una máquina de recoger y colocar de 3 ejes accionada por correa. En algunas máquinas también se utilizan tornillos de avance en lugar de correas.
Limitaciones
El largo y el ancho de la máquina están limitados debido a la flexión de las barras del riel. Las varillas se desvían debido al peso del cabezal (conjunto de boquilla de recogida y colocación). Cuando se aumenta la longitud y la anchura de la máquina, también aumenta la desviación de la estructura en dirección hacia abajo. Por lo tanto, no se incrementan más allá de un cierto límite. Por la misma razón, el diámetro de las varillas del raíl también se mantiene en un cierto valor y no se reduce, ya que para diámetros más grandes de las varillas también aumenta el peso.
Elegimos un mecanismo accionado por correa para impulsar el movimiento del conjunto. La correa aumenta mucho la velocidad de la máquina pero disminuye su precisión. Aumentar el diámetro de las poleas aumenta la velocidad de la máquina pero disminuye su precisión. Por esta razón, el diámetro de las poleas motrices también se mantiene pequeño.
Cabezal (ensamblaje Pick and Place)
Es la parte más vital de la máquina Pick and Place desde el punto de vista de la velocidad y la precisión. La velocidad de la máquina está en relación directa con la velocidad del cabezal. En realidad, es la velocidad con la que la máquina puede recoger y colocar componentes y, por lo general, se mide en partes por hora (PPH).
1. Tipos
Los cabezales Pick and Place se pueden clasificar en función del siguiente factor,
1. Número de boquillas en la cabeza
La mayoría de las máquinas industriales tienen varias boquillas en la cabeza. Recogen varios componentes durante la ejecución de recogida y colocan estos componentes durante la ejecución de colocación. En algunos tipos de máquinas, los componentes se introducen en varios cabezales (como balas en una recámara), luego estos componentes se disparan uno por uno en la PCB. La imagen a continuación muestra el cabezal comercial de boquillas múltiples.
2. Velocidad
La velocidad se puede aumentar por múltiples factores usando múltiples cabezales en una sola máquina o múltiples boquillas en un solo cabezal. Los proyectos pequeños o las máquinas Pick and Place basadas en la investigación suelen tener un solo cabezal con una sola boquilla. Estas máquinas tienen una velocidad de alrededor de 1000pph a 4000pph.
Mecanismo de accionamiento (impulsado por motor o neumático)
El mecanismo más común para subir y bajar el cabezal es accionado por motor. El motor se puede conectar al sistema de tornillo de avance para impulsar la boquilla hacia arriba y hacia abajo. Para lograr alta velocidad se utiliza un sistema accionado por correa. La imagen muestra un cabezal accionado neumáticamente.
Muchas máquinas industriales Pick and Place utilizan accionamientos neumáticos para mover las boquillas hacia arriba y hacia abajo. La selección del mecanismo de accionamiento depende de la disponibilidad y el precio del componente. En nuestra máquina utilizaremos un movimiento basado en un mecanismo accionado por correa debido al bajo precio del servomotor de CC y la facilidad de control.
Características
Las características comunes que tienen los cabezales Pick and Place típicos son:
· Absorción de impactos
· Ángulo de rotación del componente de 180 grados · Succión controlada
· Pequeños sobreimpulsos transitorios del lugar de recogida
1. Limitaciones
Las limitaciones más destacadas en el diseño del cabezal Pick and Place son:
Tamaño máximo de la cabeza
Al aumentar el tamaño del cabezal, se reduce el área de trabajo de la máquina Pick and Place. La cabeza pequeña hace que el diseñador comprometa muchos factores de calidad. Los diseñadores están tallados para usar pequeños motores de par bajo, varillas guía de pequeño diámetro y una pequeña cantidad de rodamientos lineales.
Velocidad máxima de la cabeza
El aumento de la velocidad para recoger y colocar componentes genera el peligro de que el componente se caiga de la boquilla de vacío. La cabeza necesita una cantidad mínima de tiempo para asentarse antes de levantar y colocar el componente. Además, la velocidad de los cabezales está limitada por la velocidad de control de la bomba de vacío y el tiempo de retardo del procesador de procesamiento de imágenes.
1. Consideraciones importantes
Absorción de impactos
Siempre existe el riesgo de un ligero golpe en la boquilla al recoger o colocar componentes en la placa de circuito impreso. Estos golpes, si no se evitan, pueden hacer que la boquilla se doble desde la parte superior, lo que provoca una distribución desigual de la succión sobre la superficie del componente. Esta distribución desigual de la succión provocará la caída frecuente de los componentes SMT.
b. Cambiador de boquillas
Los componentes SMT están disponibles en diferentes tamaños. No se puede usar la misma boquilla para recoger y colocar componentes SMT de diferentes tamaños. Se utilizan boquillas de calibre específico para recoger componentes de diferentes tamaños. Para hacer frente a esta limitación, el cabezal debe diseñarse de manera que las boquillas se puedan cambiar de forma manual o automática.
C. Disponibilidad de Boquillas
Existe una gran industria que se ocupa de la fabricación de boquillas para máquinas Pick and Place. Estas empresas fabrican boquillas para casi todos los tipos de componentes. Pero debido a la falta de disponibilidad de boquillas en nuestra región, es necesario fabricar boquillas.
Comederos
Como los SMD son en sí mismos componentes especiales debido a su tamaño y empaque. Entonces, preparar estos componentes para ser recogidos necesita dispositivos especiales llamados alimentadores. Los alimentadores están especialmente diseñados para alimentar los componentes a la máquina.
Alimentadores de cinta
Son alimentadores especialmente diseñados para los componentes empaquetados en forma de cintas largas. Se examinaron los siguientes enlaces en línea:
Las cintas tienen agujeros en los costados. Estos agujeros son de tamaño estándar y están separados por igual. Como la figura 2.6 a continuación muestra el engranaje impulsor de la cinta para su movimiento en el alimentador a medida que el engranaje se mueve, tira de la cinta con sus dientes.
Al consultar la patente[6] de diferentes alimentadores, vemos que en su mayoría son accionados por correa con un elemento impulsor, es decir, un motor en un lado y un impulsor en el otro extremo. La Figura 2.7 muestra el engranaje para el movimiento del carrete en 55 y siendo accionado por 57 en el otro extremo que puede ser accionado por un motor.
Debido a la complejidad de los alimentadores que manejan las cintas dentro de ellos, fue un poco difícil diseñar, por lo que tener la cinta completamente aislada del interior del alimentador se consideró el diseño más práctico.
Como los componentes están cubiertos con cinta protectora en la parte superior, esta cinta debe quitarse antes de poder acceder al componente. Para ello se consideró el siguiente diseño simple de la figura 2.8 a continuación. Es un alimentador comercial por PCB ilimitado para componentes SMT. Muestra la polea de extracción de cinta en la parte superior y los componentes principales moviéndose hacia adelante.
Para la posición de cada alimentador en la máquina consideramos un producto de LPKF llamado protoplace. Es una máquina semiautomática para recoger y colocar componentes SMT como se muestra en la imagen.
Especificaciones propuestas de la máquina
Para cualquier tipo de especificación SMT/THT de la máquina de acuerdo con sus requisitos y la configuración de la empresa, consulte con nuestro departamento de ingeniería en Shenzhen Southern Machinery Sales and Services Co; Limitado.