Новый высокоскоростной автомат — установщик компонентов поверхностного монтажа FX-3

Владимир Лисов

В ноябре 2007 года на выставке Productronica
в Мюнхене компания Juki Automation Systems
(Япония) представила свою новую уникальную разработку — сверхвысокоскоростной автомат — установщик компонентов поверхностного
монтажа FX-3. Данная машина стала лауреатом премии «Мировые технологические достижения 2007»
(Global Technology Awards 2007) в номинации «Оборудование для установки компонентов» (Pick&Place
equipment).

Первая инсталляция данной машины в России
произошла в конце августа этого года на предприятии «Инкотекс» (Москва), являющемся одним из лидеров в области разработки и производства различных изделий электронной техники на российском
рынке. Установка и пусковая наладка оборудования
производились совместными усилиями инженеров
Juki Automation Systems и ООО «Совтест АТЕ», эксклюзивного дистрибьютора фирмы в России и странах СНГ.

Автомат FX-3 встроен в уже существующую на
предприятии «Инкотекс» линейку оборудования по
установке компонентов поверхностного монтажа
(рис. 1), что повысило общую производительность
данной линии до 75 тыс. комп./ч.

Рис. 1. Производственные линии JUKI на предприятии «Инкотекс»

Концепция машины FX-3 (рис. 2) значительно отличается от концепции популярных машин серии
КЕ2000, ориентированных на среднесерийное
производство. Две сборочные станции оснащены четырьмя независимыми балками сшестью установочными головками на каждой.

Рис. 2. Концепция автомата FX-3

Компоненты устанавливаются одновременно
на две платы, при этом две балки работают по
принципу замены — пока одна балка устанавливает компоненты, вторая их захватывает.

Такая концепция в сочетании с линейными
двигателями в качестве приводов позволяет
достичь максимальной производительности при наименьшей занимаемой площади.

Поскольку автомат FX-3 относится к категории чип-шутеров, предназначенных для быстрой установки чип-компонентов и микросхем с шагом до 0,65 мм, в нем применяется
наиболее эффективная для данных задач система центрирования. Центрирование осуществляется на лету при помощи новой высокоточной лазерной системы LNC60, идентичной
той, которая применяется в машинах KE-2070
и КЕ-2080. Диапазон компонентов, устанавливаемых FX-3, следующий: от 01005 до
33,5H33,5 мм. Лазерная система осуществляет
центрирование действительно на лету одновременно шести наконечников. Несомненные
преимущества применения для чип-шутеров
лазерной системы перед видеосистемами обусловлены такими возможностями, как: 3D-измерение геометрических параметров компонентов; простота программирования; большая разрешающая способность; контроль
положения компонента во время всего цикла
захват-установка; невосприимчивость к бликам; простота обслуживания.

Программное обеспечение HLC (Host Line
Computer), предназначенное для оптимизации работы нескольких машин в линии, позволяет распределить программу установки
и управлять линией, которая может состоять
из нескольких машин серии FX и KE (рис. 3),
удовлетворяя любым требованиям к производственной линии. В комбинации с уже существующими машинами Juki средней производительности FX-3 позволяет строить линии с общей производительностью свыше
200 тыс. комп./ч при минимальной занимаемой площади.

Рис. 3. Линия из двух автоматов FX-3 и одного КЕ2080

Высокая точность и высокая скорость
установки компонентов

Высочайшая скорость установки стала возможной благодаря использованию новейшей
лазерной системы центрирования LNC60
(рис. 4), которая может осуществлять измерения шести наконечников одновременно.

Рис. 4. Новая лазерная система LNC60

Каждая из четырех перемещаемых независимо по осям XY установочных головок имеет
шесть независимо перемещаемых по Z и θ на-
конечников, что позволяет увеличить число одновременно захватываемых компонентов.
FX-3 оснащен линейными приводами перемещений по осям XY, обеспечивающими бесшумные, высокоточные и быстрые действия
при установке компонентов.

Система калибровки FCS (Flexible Calibration
System) позволяет автомату самому определять ошибки позиционирования при установке компонентов, корректировать эти ошибки
и, таким образом, сохранять настроенную на
заводе точность автомата, а также осуществлять самокалибровку при любых перемещениях машины после изменения ее местоположения или реконфигурации линии.

Повышенная эффективность
машинного времени

Для уменьшения временных затрат, не связанных непосредственно с установкой компонентов и увеличивающих общее время цикла, в машине FX-3 реализованы следующие
возможности. Матричное расположение ячеек в станции для автоматической смены наконечников (ATC) позволяет одновременно сменить все шесть наконечников на головке.

Для каждой из четырех головок предусмотрена отдельная станция ATC.

В каждой буферной и рабочей конвейерной секции автомата используются шаговые
двигатели, позволяющие изменять скорость
перемещения платы независимо для каждой
секции.

Улучшенные функциональные
возможности

Используемая в машине новая система распознавания платы не требует каких-либо дополнительных настроек датчиков для плат,
имеющих технологические пазы.

Время перенастройки при смене изделия
уменьшено за счет функции автоматического
обучения позиции захвата компонента (рис. 5).
Система HMS (Height Measurement System),
входящая в стандартный комплект поставки,
позволяет автоматически измерить высоту
компонента, тем самым улучшая точность
и надежность захвата.

Рис. 5. Сенсорный монитор

Низкий уровень ошибок
при установке

Поскольку лазерная система центрирования установлена непосредственно на головке,
все геометрические параметры захваченного
вакуумом компонента контролируются вплоть
до момента его установки, что позволяет предотвратить все ошибки, связанные с нежелательным изменением положения компонента
на наконечнике в процессе перемещения от
места захвата до места установки (рис. 6).
Функция самоконтроля времени отпускания
вакуума и давления позволяет избежать эффекта отрыва компонента при его установке.
Использование встроенной вакуумной помпы значительно снижает потребление сжатого воздуха и улучшает стабильность захвата
компонентов.

Рис. 6. 3D-измерение и контроль правильности положения компонента на наконечнике

Низкий уровень потерь компонентов

После измерения в процессе создания программы установки измеренный компонент
возвращается назад в ячейку, из которой он
был захвачен.

Опциональная система SCS (Setup Control
System) позволяет избежать таких ошибок,
связанных с неправильной установкой питателей, как установка компонента не на свое
место или установка компонента с неверным
номиналом. Кроме того, SCS может служить
для проверки правильности смены питателей,
а также является подсистемой для системы
идентификации и прослеживаемости.

Высокая гибкость

Программы, подготовленные для любого
автомата Juki серий КЕ или FX, могут быть загружены в FX-3. Существует возможность быстрой смены всего банка питателей при помощи тележек (рис. 7).

Рис. 7. Тележка для быстрой смены банка питателей

Простота работы

В качестве операционной системы используется Windows XP, поэтому работа с машиной так же проста и привычна, как и работа
с персональным компьютером.

Вывод на экран большого количества графической информации облегчает ввод данных оператором.

Наличие сенсорной панели значительно упрощает работу оператора.

В комплект поставки может быть включен
индикатор положения питателя (FPI), с помощью которого машина индицирует, в каком питателе заканчиваются компоненты
(опция).

Наличие USB-порта позволяет быстро переносить и сохранять программы.
Функция “Plan Support” обеспечивает безопасность подготовки к процессу производства, эта функция выводит на экран пошагово
все необходимые операции.

Удобство эксплуатации

Благодаря регистрации таких параметров,
как количество циклов на каждый наконечник
и расстояние перемещений по осям X/Y, а также наличию счетчика отработанных часов периодические работы на машине значительно
облегчены.

Многоуровневая иерархическая система защиты паролем позволяет увеличить безопасность работы с машиной. В помощь оператору при обнаружении неисправности добавлена функция HELP.

Новая функция самодиагностики “Selfdiagnosis
function” позволяет проверять подключение каждой платы управления, а также состояние основных частей машины.
В настоящее время для удовлетворения любых нужд заказчиков компания Juki предлагает следующие модели машин:

• КЕ-2060 lite — бюджетная высокопроизводительная и высокоточная машина для «начинающих» производств;
• КЕ-2070 и 2080 — высокопроизводительные
  машины для построения гибких линий
  с возможностью установки компонентов
  от 01005 до 75H75 мм (или 50H150 мм)
  и шагом выводов до 0,2 мм;
• FX-1 — высокопроизводительный автомат
  для установки чип-компонентов и микросхем со стандартным шагом;
• FX-3 — новейший ультравысокопроизводительный автомат, позволяющий построить линии с производительностью свыше
  200 тыс. комп./ч и установкой компонентов
  от 01005 до 33,5H33,5 мм.