Opal-X«: превосходит сегодня, наращивается завтра

Кирилл Кушнарев

Продукция компании Assembleon стала олицетворением инноваций и качества в области создания оборудования для поверхностного монтажа. Компания предлагает комплексное решение вопроса установки компонентов, удовлетворяющее конкретным требованиям заказчика.

Сегодня все предприятия электронной промышленности и производители оборудования вынуждены вести конкурентную борьбу, чтобы добиться успеха на мировом рынке, для которого характерно повышение производительности и снижение затрат на обеспечение должного качества.

В условиях жесткой конкуренции, сокращающей срок экономически эффективной эксплуатации оборудования, вызванной его моральным устареванием, автоматы должны проектироваться с ориентацией на технологии будущего, иметь модульную конструкцию и возможность модернизации. Технологическое оборудование, производимое Assembleon, отвечает всем этим требованиям, делая компанию идеальным партнером.

Автомат Ораl-Х^п предназначен для предприятий, которым необходим гибкий надежный автомат установки ПМИ по экономичной цене. Большим преимуществом автомата является возможность повышения производительности с 9600 до 13 900 комп./ч (по IPC 9850) в процессе эксплуатации, путем увеличения количества установочных головок с четырех до восьми. С одной стороны, это гарантирует минимальный объем начальных капиталовложений, а с другой — позволяет, вкладывая малые средства, практически в 1,5 раза повысить производительность
автомата при развитии и росте производства!

Основные технические характеристики и возможности автомата

Автомат Ораl-Х« (рис. 1) оснащен высокопрецизионным установочным модулем, состоящим из четырех установочных головок SF со сменными вакуумными захватами. Установочный модуль перемещается по осям X, Y и Z, в то время как печатная плата (ПП) и питатели неподвижны. Функциональная конвейерная система позволяет осуществлять работу с разнообразными ПП, как с базовыми отверстиями, так и без них, причем ширина конвейера регулируется автоматически, обеспечивая фиксацию ПП с максимальными размерами до 460×440
мм.

Заслуживает внимания новейшая система технического зрения (СТЗ), созданная на основе камеры с линейной матрицей, быстро и точно, «на лету» центрирующая компоненты от чипа 0201 до микросхем QFP с малым шагом выводов (до 0,5 мм) и размерами до 45×45 мм. Благодаря использованию нового блока подсветки, позволяющего измерять расположение и размеры шариковых выводов, автомат устанавливает микросхемы в корпусах BGA, μΒGΑ и CSP.

Таблица. Основные технические характеристики автомата ΟραΙ-Χ`

Кроме того, по заказу поставляется СТЗ на основе ПЗС-камеры, расширяющая номенклатуру устанавливаемых компонентов до чип-компонентов 01005 и микросхем с шагом выводов до 0,4 мм. СТЗ проверяет отсутствие компонента, изогнутость или нерегулярное расположение выводов, в том числе шариковых выводов компонентов BGA; отбракованные компоненты не устанавливаются.

Ора1-Х^п может быть оснащен всеми типами питателей — из ленты, обрезков ленты, пеналов, кассет с россыпью и матричных поддонов. Максимальное количество питателей из ленты шириной 8 мм, устанавливаемых на автомат— 100.

Управление автоматом выполняется промышленным компьютером на базе операционной системы Windows, имеющим дружественный графический интерфейс. Промышленный компьютер обеспечен системой управления информацией, которая производит постоянный сбор данных установки и их последующий анализ. Для повышения производительности существует возможность преобразования мультиплицированной заготовки в единую ПП с сохранением функций отбраковочных маркеров.

Одно из очевидных преимуществ автомата Ораl-Х« — полная совместимость с другими автоматами серии Х«, которые применяют унифицированные питатели, базы питателей, программное обеспечение и промышленный компьютер. Предусмотрена замена питателей вне линии при использовании мобильных 20-позиционных систем смены питателей FES. Это делает возможной комплектацию всей базы питателей вне линии, что заметно сокращает время переналадки.

Ключевые технические характеристики Ораl-Х«, отвечающие всем требованиям, предъявляемым к современному высокотехнологичному промышленному оборудованию, приведены в таблице.

Конфигурация установочного модуля

Opal-X« с двойным приводом по оси Y имеет 4-осевое (X, Y, Z, R) сервоуправление для точной и плавной установки компонентов. Бесщеточные электродвигатели переменного тока управляют износостойкими шарико-вин-товыми парами, обеспечивая оптимальную точность и высокую надежность.

В базовой конфигурации автомат Ораl-Х« имеет высокопрецизионный установочный модуль, оснащенный четырьмя или восемью установочными головками SF со сменными захватами (рис. 2, 3). Установочный модуль оснащен отдельной камерой, предназначенной для коррекции по реперным знакам ПП, ПП в составе групповых заготовок и компонентов. Кроме того, предусмотрена система освещения на основе светодиодов белого и ПК-спектра с отражателями под разными углами, создающая оптимальные условия для работы. Эта же камера
служит для считывания локальных и глобальных отбраковочных маркеров.

Рис.4. Система смены вакуумных захватов

Высокая производительность достигается за счет одновременного захвата компонентов, что уменьшает общий путь установочного модуля и, следовательно, сокращает время цикла сборки.

Не лишено интереса и то, что для установки стандартной номенклатуры компонентов требуется всего шесть различных вакуумных захватов. Соответственно, высокая производительность достигается за счет отсутствия необходимости частой смены захватов. Однако по заказу поставляется система смены вакуумных захватов (рис. 4), имеющая 20 позиций и позволяющая использовать дополнительные захваты специальной формы.

Точность и повторяемость

Высокие показатели точности и повторяемости достигаются не только благодаря сверхжесткой конструкции станины и высокопрецизионному установочному модулю, но и наличию уникальной функции — автоматической термокомпенсации расширения портала (рис. 5).

Длительная работа автомата или резкий скачок температуры в помещении могут привести к изменению взаимного расположения специальных реперных знаков на установочном модуле. По считанным камерой данным автомат анализирует положение реперов и при необходимости вносит поправку в координаты установки компонентов (рис. 5).

Таким образом, обеспечение высокой точности и повторяемости гарантированы при производстве в любых условиях при любых нагрузках!

Центрирование компонентов

Центрирование компонентов может производиться СТЗ на основе камеры с линейной матрицей или ПЗС-камеры. Высокая производительность автомата Ораl-Х« достигается за счет быстрого центрирования компонентов «на лету» современной СТЗ на основе камеры с линейной матрицей, которая осуществляет центрирование в четыре раза быстрее, чем традиционные СТЗ.

В тех случаях, когда требуется обеспечить очень высокую точность, Ора1-Х« может быть оборудован ПЗС-камерой (рис. 6) для центрирования компонентов. В отличие от камеры с линейной матрицей, получающей изображение компонента «на лету», ПЗС-камере необходимо для считывания изображения компонента, чтобы головка, захватившая компонент, остановилась над ней на короткий промежуток времени. Поскольку считывание происходит в статическом режиме, таким образом обеспечивается большая точность получения
изображения и, следовательно, установка компонента производится с меньшей погрешностью. Однако использование ПЗС-камеры приводит к некоторому снижению производительности.

Подсветка компонентов осуществляется падающим/отраженным светом и боковым освещением. Освещение обеспечивает падение отраженного света от выводов QFP и шариковых выводов BGA-компонентов на ПЗС-камеру, которая считывает изображение компонентов за один раз и передает его в СТЗ для распознавания и измерения.

Конвейерная система

В автомате применена система фиксации ПП по краям: система поддержки, расположенная под ПП между направляющими конвейера, прижимает ее к верхним планкам конвейера (рис. 7).

Ора1-Х« оснащен трехзонным конвейером, предварительный стопор которого позволяет следующей ПП поступить в автомат при

загрузке текущей. Это сокращает время транспортировки и весьма удобно при работе автомата в производственной линии. Выходной предварительный стопор, выполняющий функцию транспортного буфера, наряду с входным предварительным стопором и главным стопором сокращает время транспортировки ПП и уменьшает потери от неэффективного функционирования. При использовании автомата в линии он соединяется с предыдущим и последующим автоматами посредством промышленного интерфейса SMEMA.

Питатели и системы смены питателей

Пневмомеханические питатели из ленты для автомата Ораl-Х« (рис. 8) полностью совместимы со всеми автоматами платформы СЕМ. Конструкция питателей из ленты позволяет производить одновременный захват компонентов из любой комбинации питателей от 8 до 56 мм. Для предотвращения некорректной установки питателей применяется лазерная система проверки правильной установки питателей.

Системы смены питателей с 20 посадочными местами под питатели из ленты 8 мм (рис. 9) обладают следующими преимуществами:

• быстрая переналадка;
• комплектация и проверка питателей вне линии:
• автоматическое подключение электропитания и сжатого воздуха;
• вывод базы с питателями в область захвата компонентов осуществляется мощными пневмоцилиндрами;
• самовыравнивающийся механизм обеспечивает оптимальную повторяемость захвата компонентов.

Компоненты, упакованные в матричные поддоны, могут подаваться в автомат с помощью автоматического питателя LCS (рис. 10, 11).

Максимальное количество матричных поддонов, устанавливаемых в питатель LCS, составляет 120, причем возможна замена поддонов без остановки автомата. Питатель LCS снабжен встроенным инспекционным конвейером и не ограничивает максимальную ширину ПП и количество посадочных мест под питатели.

Отметим такую принципиально важную конструктивную особенность питателя, как двойной челнок (рис. 12), доставляющий компоненты в автомат и исключающий время ожидания при захвате компонентов.

Дополнительное оборудование

Автомат Орal-Х« может оснащаться разнообразным дополнительным оборудованием, лишь малая часть которого была упомянута выше, а его детальное рассмотрение и вовсе выходит за рамки данной публикации. К дополнительному оборудованию, не названному ранее, относятся ручные питатели из матричных поддонов, внутренние питатели из матричных поддонов, питатель из обрезков ленты, питатели для этикеток, устройство программирования флэш-памяти компонентов, устройство проверки копланарности выводов микросхем QFP,
устройство для сброса отбракованных компонентов и т. д.

Заключение

Инженеры компании Assembleon не останавливаются на достигнутом и постоянно ведут новые разработки. Недавно, благодаря усовершенствованию системы технического зрения, созданию специальной насадки и питателя, а также дополнительной калибровке, автомат получил возможность монтировать чип-компоненты 01005. Больше нет надобности в компромиссных решениях, чтобы создать современное высокотехнологичное производство. Орal-Х« не только актуален сегодня, но и перспективен для дальнейшего использования.

Данный автомат отличают конкурентоспособная цена, высокая надежность и точность, а также возможность поэтапного наращивания. Это делает устройство идеальным как для сборки небольшими партиями, так и для крупносерийных производств, работающих в круглосуточном режиме.