Новое решение для среднесерийных и контрактных производств

Статья опубликована в журнале
«Технологии в электронной промышленности» № 2’ 2013

Универсальный скоростной автомат установки SMD-компонентов Mx-400LX

Европейские контрактные производители, в отличие от азиатских, нуждаются в том, чтобы производить сборку небольших и средних серий печатных плат с широкой номенклатурой SMD-компонентов. В Европе наибольшей популярностью пользуются автоматы Mx-200LP, в России же предпочтение отдается более производительным машинам Mx-400P. Специалисты одной из ведущих мировых высокотехнологичных компаний в области мехатроники и робототехники Mirae Corporation (Южная Корея) при разработке Mx-400LX учли пожелания и тех, и других: новая машина Mx-400LX сочетает в себе функциональные возможности Mx-200LP с удвоенной производительностью в тех же габаритах.

Особенности и составляющие части установщика Mx-400LX

Mx-400LX спроектирован и произведен на базе двух самых популярных у российских контрактных производителей автоматов серии Mx.

Стальная рама (станина) конструкции позаимствована у производительного чип-шутера Mx-400L. А структура компоновки головок автомата взята от универсального однобалочного автомата Mx-200 LP. Сочетание этих качеств позволило создать по-настоящему универсальный и производительный установщик, работающий со всеми наиболее часто встречаемыми SMD-компонентами размером от 01005 до 50 x 50 и 30 x 90 мм, с производительностью 30.000 CPH по стандарту IPC 9850.

Mx-400LX имеет две балки с двумя установочными головами (рис. 1), которые оснащаются двумя типами вакуумных захватов: скоростными и прецизионными. Всего десять захватов, по пять на каждой балке, четыре из которых скоростные и один прецизионный. Такая архитектура позволила сбалансировать процесс сборки платы на конвейере за счет симметричного расположения головок.

Каждая из голов оснащена камерой технического зрения, предназначенной для программирования процесса размещения компонентов и считывания реперных знаков и автокалибровки. Набор датчиков, стоперов и специализированное ПО исключают возможность столкновения насадок с препятствиями, предотвращая повреждение установочной головы.

Привод по осям X и Y осуществляется за счет линейных двигателей последнего поколения повышенной мощности. Они не требуют принудительного охлаждения и способны развивать скорость перемещения установочной головы до 4 м/с. Результаты длительных исследований машины показали, что линейные двигатели имеют лучшие характеристики по сравнению со всеми другими приводами — в первую очередь по точности, скорости перемещения, надежности, долговечности и расходам на сервисное обслуживание.

Уже 30 лет компания Mirae производит линейные двигатели для различных механизмов и машин. За счет этого стоимость автоматов Mirae, оснащенных собственными линейными двигателями, ниже, чем менее производительных автоматов других компаний, работающих на ремнях и шарико-винтовых парах, с обычными электрическими двигателями, не говоря уже об автоматах, работающих на линейных двигателях других производителей.

Работа с компонентами

Для любого контрактного производства важна возможность устанавливать с высокой скоростью широкий перечень компонентов. При этом если есть необходимость устанавливать компоненты размером 0402 и 0201 или даже 01005, а тем более микросхемы с мелким шагом и BGA, то на первый план выходит точность. Эта характеристика автомата составляет ±25 мкм при 3 σ, что является наилучшим показателем среди автоматов-установщиков вообще и лучших среди автоматов того же ценового сегмента.

Mx-400LX(рис. 2) может захватывать компоненты как стандартными вакуумными захватами, так и специальным «гриппером», который работает с разъемами, в том числе ДИП, и компонентами сложной формы. Базы для автоматической смены насадок одновременно вмещают 48 вакуумных захватов (24 скоростных и 24 прецизионных), что позволяет работать с большим количеством типономиналов устанавливаемых компонентов.

Для распознавания и центрирования компонентов автомат комплектуется следующими оптическими системами, расположенными симетрично по обеим сторонам с фронтальной и тыльной сторон около баз питателей (всего восемь камер):

1. Стандартная видеосистема из трех камер для распознавания компонентов в корпусах от 0201 до 24 x 18 мм. С помощью этих камер центрируются стандартные компоненты, устанавливаемые скоростными вакуумными захватами. Эти же системы могут использоваться для монтажа компонентов в корпусах 01005, однако необходимо опционально изменить настройку систем камер для работы с ними.
2. Видеосистема (камера) для центрирования больших компонентов. С помощью этой камеры, работающей в режиме мультисъемки, устанавливаются компоненты в квадратных корпусах до 50 x 50 мм или прямоугольных длиной до 90 мм и шириной до 30 мм. Камеры работают по принципу мгновенного распознавания геометрических размеров и образов компонентов, сохраненных в библиотеке, за счет этого сокращается время на про верку компонента и увеличивается конечная скорость сборки платы.

Работа с питателями

Автомат имеет 100 мест под 8-мм ленточные питатели. Большой выбор различных питателей, совместимых с Mx-400LX, позволяет работать со всеми современными видами упаковок SMD-компонентов.

Питатели бывают нескольких видов:

• классические ленточные (C-Feeder) с шириной ленты 8–88 мм;
• cкоростные ленточные (eX-Feeder) с шириной ленты 8–88 мм;
• вибропитатель на шесть ручьев;
• ручной паллетный;
• автоматический паллетный (TF-5) на 20 паллет;
• из обрезков лент (производится в России по спецзаказу);
• автоматический из россыпи (LSM2) для светодиодных производств.

Особое внимание стоит обратить на автоматический питатель из россыпи LSM2 (рис. 3). В одном автомате может быть установлено до четырех таких устройств. Компоненты подаются равномерно для одновременного захвата всеми насадками автомата. LSM2 будет, в основном, интересен производителям светодиодного освещения, поскольку его применение позволит увеличить производительность за счет отсутствия времени на перезаправку питателей, снизить стоимость закупаемых компонентов за счет отсутствия упаковки, уменьшить выход мусора, контролировать полярность и работоспособность диодов до установки.

Гибкость

Для оперативного перехода с производства одного изделия на другое автоматы опционально могут быть оснащены тележками быстрой замены питателей. В сочетании с программным обеспечением, позволяющим создавать и оптимизировать сборочные программы на отдельно стоящем компьютере, интеллектуальные возможности питателей тележки позволяют сократить время переналадки до 5–10 мин. Это особенно полезно для многономенклатурных производств и контрактных производителей.

Работа с платами

Mx-400LX работает с платами от 50 x 50 до 680 x 460 мм. Опционально можно увеличить этот размер до 750 x 460 мм. Конвейер в области сборки двойной, что позволяет производить сборку двух плат одновременно (если ширина платы не превышает 250 мм). Это позволяет повысить производительность автомата за счет сокращения времени ожидания на загрузку и выгрузку платы с входного и выходного конвейера (рис. 4).

Сочетание различных видов интеллекту- альных питателей, подкатных тележек и про- граммного обеспечения позволяет за несколь- ко минут перевести производство на новое изделие. Технические возможности автомата позволяют с удобством работать со всеми наиболее часто на сегодняшний день встречающимися омпонентами, от маленьких чипов до высоких, тяжелых и нестандартных разъемов различных размеров. Все это делает автомат Mx-400LX отличным решением для среднесерийных многономен- клатурных производств.

Таблица. Основные технические характеристики универсального скоростного автомата для установки SMD-компонентов Mx-400LX

Примечание. * — Опции, которые возможно установить на территории заказчика по дополнительному соглашению (требуются дополнительные части), время на модернизацию 4–6 ч.

Автор статьи: Павел Иванов
Инженер проектов ООО «ЛионТех»
E-mail: ivanov@liontech.ru