Паяльные роботы и диспенсер-роботы QUICK

Монтажник РЭА на производстве остается незаменимым. В процессе развития РЭА к этой профессии предъявляются все более жесткие требования. Причем влияние человеческого фактора на качество выпускаемой продукции существенно увеличивается. Естественным выходом является автоматизация и роботизация производства.

Хотя сегодня широко применяются специальные технологии пайки (например, пайка волной или в печи), многие операции по монтажу РЭ-компонентов на печатные платы по понятным причинам продолжают выполняться вручную с помощью паяльника.

Китайская компания Quick Soldering Co., Ltd изготавливает автоматические паяльные машины собственной разработки. В России эта компания известна практически с момента ее основания в 1994 году, она быстро утвердилась на нашем рынке за счет высокого качества и надежности своей продукции.

Уже больше двух лет компания «Техника-М» поставляет в Россию паяльные роботы компании Quick Soldering Co. и осуществляет их техническое сопровождение. За все это время никаких существенных нареканий на поставленные роботы не было.

Следует отметить, что средняя стоимость паяльного робота ниже затрат предприятия на годовую заработную плату одного высококвалифицированного монтажника РЭА. При этом использование паяльного робота может в несколько раз повысить производительность.

Паяльные роботы QUICK — универсальное решение для монтажа пайкой печатных плат.

Основная концепция паяльных роботов QUICK — компактные настольные автоматические паяльные комплексы, с высокой точностью выполняющие с помощью паяльника запрограммированные монтажные операции.

Роботы QUICK управляют перемещением с высоким разрешением (до 4 осей: три декартовы координаты + поворот (X/Y/Z/R)) (рис. 1). Все роботы делают 3D-линейные и дуговые интерполяции, позволяя осуществлять как поточечную пайку, так и линейно непрерывную. Система 3D-управления QUICK обеспечивает плавное и точное позиционирование с погрешностью ±0,02 мм.

Рис. 1. 4-осевой паяльный робот QUICK9434

Конструктивно паяльные роботы QUICK имеют модульную структуру (система позиционирования, паяльная станция, устройство подачи припоя, обучающий пульт), что облегчает обслуживание и ремонт.

Модельный ряд роботов QUICK задается вариациями по размерам зоны перемещения и по числу осей, что оптимизирует финансовые затраты. Кроме того, можно выбрать робот для встраивания в поточную линию с оптимальным числом осей перемещения (рис. 2).

Рис. 2. Паяльные роботы для поточных линий

При работе в самых суровых условиях инновационная лабиринтная конструкция каретки для оси Y прекрасно защищает от загрязнения прецизионные рельсовые направляющие со специальными подшипниками. Робот практически не требует регламентного обслуживания, за исключением регулярной чистки. Даже заполнение смазкой узлов рельсовых направляющих, выполненное изготовителем, предполагает несколько лет непрерывной эксплуатации робота без технического обслуживания.

Поскольку скорость проведения монтажа все же ограничена физикой процесса, производительность можно повысить для одновременной сборки идентичных изделий, используя робот с несколькими узлами, выполняющими пайку (рис. 3). Однако нужно понимать, что с увеличением числа паяющих узлов растет продолжительность подготовительных и контрольных процедур. В настоящее время QUICK разработал робота с пятью паяющими узлами. Но мы рекомендуем модели, оборудованные сдвоенным узлом пайки (2 паяльника, 2 паяльные станции, 2 устройства подачи припоя), обозначаемые индексом D в наименовании (QUICK9220D, QUICK9320D, QUICK9420D). Это оборудование незначительно отличается по стоимости от базовых для них моделей (QUICK9220A, QUICK9320A, QUICK9420A).

Рис. 3. Паяльный робот QUICK9320D со сдвоенным узлом пайки

Роботы QUICK могут работать автономно без связи с внешним оборудованием (компьютер или обучающий пульт). Для их функционирования потребуется лишь электропитание и подключение к магистрали сжатого воздуха или к компрессору. Сжатый воздух используется паяльным роботом для очистки. Не буду утверждать, что это излишество, но известны примеры эксплуатации робота QUICK и без подачи сжатого воздуха.

Программирование любого робота QUICK осуществляется с помощью специального обучающего пульта с большим ЖК-дисплеем. Такой пульт унифицирован для роботов одной модели и может быть предназначен для программирования нескольких устройств, что при комплектовании производства означает определенную финансовую экономию. После перепрошивки имеющийся обучающий пульт можно также использовать для программирования роботов другой модели. Программное обеспечение не требует изучения сложных языков программирования, интерактивно и интуитивно понятно любому инженеру или технологу, специализирующимся в этой области. Нужно отметить, что программирование осуществляется исключительно с помощью обучающего пульта, а возможность программирования, редактирования файлов и симулятора посредством компьютера отсутствует. Зато есть широкие возможности проверки с помощью робота, когда он пошагово или полностью согласно программе выполняет лишь позиционирование без нагрева паяльника и подачи припоя.

Не вдаваясь в детали программирования, нужно отметить, что помимо работы с отдельными точками, естественно, есть и полный набор функций для работы с массивами и многоточечными элементами, включая копирование, удаление, редактирование и т. д. Кроме того, уже готовые файлы можно использовать в качестве подпрограмм.

Роботы QUICK позволяют хранить в собственной памяти до 255 файлов техпроцесса. Любой из имеющихся файлов техпроцесса без подключения обучающего пульта может быть загружен для выполнения роботом соответствующей сборки. То есть после записи в память нужных файлов техпроцесса робот становится полностью автономным. Кроме того, память робота способна хранить до 999 обучающих файлов (до 60 000 байт в каждом), которые после загрузки в обучающий пульт можно отредактировать и преобразовать в файлы техпроцесса.

Обучающий пульт QUICK имеет порт USB для подключения внешнего устройства USB флеш-памяти. Это не только бесконечно расширяет возможности хранения обучающих файлов и файлов техпроцесса, но и позволяет легко переносить необходимую документацию в другой робот. К тому же устройство USB флеш-памяти позволяет обновлять прошивку внутренней программы как у обучающего пульта, так и у самого робота.

Паяльные роботы комплектуются специально разработанными для машинной пайки паяльниками (например, QUICK9016 и QUICK9018), имеющими большой ресурс. Вкупе со специализированной паяльной станцией они обеспечивают высокую точность поддержания температуры и в скорость нагрева жала. Для машинных паяльников QUICK выпускает широкую номенклатуру сменных жал. Срок службы одного жала при правильной эксплуатации — более 20000 паек. Диапазон установки температуры жала 50~500 ºC и высокая скорость нагрева позволяют выполнять пайку бессвинцовыми припоями. Паяльная станция у большинства моделей роботов сделана в виде отдельного модуля, а у некоторых совмещена с системой управления подачей припоя. Модульность конструкции позволяет легко заменить неисправную станцию персоналом эксплуатирующего предприятия.

Электромеханический узел устройства подачи припоя конструктивно представляет собой отдельный модуль, поставляемый в собранном виде согласно заявленному заказчиком диаметру проволоки припоя. Устройство подачи припоя может быть перенастроено на подачу проволочного припоя диаметром от 0,3 до 1,3 мм. Для перехода на другой диаметр проволоки необходима замена лишь нескольких деталей устройства подачи и подающей трубки в сборе. Комплект для перехода на другой диаметр проволоки припоя приобретается отдельно, как расходные материалы. Механизм хорошо подает любую стандартную проволоку припоя с диаметром, как в метрической, так и в дюймовой системе, близким к номиналу настройки устройства подачи.

Помимо простого устройства подачи припоя робот может комплектоваться устройством подачи с функцией продольного перфорирования проволоки (QUICK 371HI). Эта функция предназначена для устранения разбрызгивания припоя при вскипании находящегося внутри него флюса. Следует отметить, что перфорация деформирует форму сечения припоя и нужно более тщательно проверять соответствие диаметра проволоки номиналу устройства подачи. Кроме того, потребуется более частая чистка.

Управление подачей припоя осуществляется программно, кроме скорости подачи, которая устанавливается вручную и остается постоянной. Длину же подачи проволоки припоя можно задать индивидуально для каждой точки пайки или для многоточечных групп.

Рис. 4. Диспенсер-робот QUICK8320A

Помимо паяльных роботов компания Quick Soldering Co., Ltd выпускает роботы для нанесения жидких клеев и покрытий. Диспенсер-роботы и паяльные роботы QUICK весьма схожи (рис. 4, табл. 1). Но политика компании — поставка готового к эксплуатации оборудования, поэтому самостоятельная модификация паяльного робота в диспенсер не предусмотрена. На том же основании декларируется отсутствие открытого ПО. Хотя такие возможности и были бы популярны в России. Да и сама область применения диспенсер-роботов может быть гораздо шире производства РЭА — например, химическая или фармацевтическая отрасль, 3D-моделирование и т. д.

Примечание. * Индекс D указывает на использование сдвоенного рабочего модуля (2 шприца).

Следует отметить, что роботы QUICK постоянно развиваются с точки зрения как программного обеспечения и модельного ряда, так и вспомогательного оборудования (рис. 5, табл. 2). Уже сейчас имеется возможность дооснащения, например, системами визуального контроля с разрешением микроскопа, а также устройством контроля и сигнализации подачи припоя.

Рис. 5. Паяльный робот QUICK9464

В высокоразвитых странах отечественные производители, как правило, занимают лидирующие позиции в отрасли. Для паяльного оборудования в Германии таким лидером является Ersa, в Японии — Hakko, в США — Pace, а в КНР — это безоговорочно Quick.

Примечание. * Индекс D указывает на использование сдвоенного рабочего модуля (2 паяльника, 2 паяльные станции, 2 устройства подачи припоя).

QUICK является лидером в сфере паяльного оборудования в КНР. И сегодня уже сотни паяльных роботов QUICK используются такими всемирно известными фирмами, как Delta Group, Foxconn, Shinco, Panasonic, Sony, Philips, Nokia, Motorola, и многими другими. И тот факт, что европейские, американские, японские компании, имеющие заводы в КНР, внедряют в свое производство устройства китайской фирмы Quick, подтверждает высокую репутацию этого самого известного китайского производителя паяльного оборудования.