Автоматический монтаж компонентов сложной формы от компании Panasonic

В последние годы технологии поверхностного монтажа шагнули далеко вперед. Размеры SMD-компонентов, как и шаг выводов, постоянно уменьшаются, плотность монтажа неуклонно растет, автоматизация сборки плат увеличивается. Тем не менее если взять любую собранную плату, то в 90% случаях на ней присутствуют выводные компоненты, монтаж которых осуществляется традиционным ручным способом (рис. 1).

Рис. 1. Собранная печатная плата с установленными штыревыми компонентами

Большая часть разъемов, конденсаторов высокой емкости, защитных экранов и другие компоненты до сих пор устанавливаются вручную, поэтому для многих предприятий данная часть технологического процесса является узким местом с точки зрения как производительности, так и качества.

В июне 2016 года компания Panasonic выпустила новый автомат установки компонентов NPM-VF, призванный устранить данные производственные трудности (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид автомата установки NPM-VF

Модель NPM-VF предназначена для автоматизации ручного монтажа и позволяет устанавливать широкий диапазон штыревых компонентов сложной формы.

До выхода этой модели у компании Panasonic уже были установки монтажа в отверстия RL‑132 и RG‑132 для радиальных компонентов и AV‑132 для аксиальных компонентов. Благодаря удачному сочетанию надежности, компактности и высочайшей производительности (до 25 000 комп./ч) это оборудование будет востребовано еще долгое время, хотя диапазон устанавливаемых компонентов у данных моделей ограничен максимальным шагом между выводами 10 мм, диаметром 18 и высотой 26 мм (рис. 3, 4).

Рис. 3. Автомат установки радиальных компонентов RG 131

Рис. 4. Автомат установки аксиальных компонентов AV-132

Компания Panasonic ответила новым требованиям рынка и разработала NPM-VF, существенно расширяющий возможности автоматизированного монтажа в отверстия.

Благодаря различным комбинациям монтажных голов NPM-VF позволяет ставить такие штыревые компоненты, как разъемы, катушки, экраны и защитные кожухи, трансформаторы, модули питания, большие конденсаторы, переключатели, широкие соединители, а также традиционные резисторы, конденсаторы, светодиоды, фильтры, транзисторы и резисторные сборки с аксиальными и радиальными выводами с максимальным размером 130×35×60 мм и весом до 200 г.

Установка имеет два портала, по одной монтажной голове на стороне с двумя или тремя типами захвата на каждой голове (рис. 5).

Рис. 5. Схематичное изображение вариантов расположения захватов

В зависимости от типов компонентов и выпускаемых изделий заказчик может выбрать различные комбинации захватов для каждой головы. На данный момент доступны четыре типа захватов (таблица).

Таблица. Типы захватов

Захват за корпус (гриппер)	Предназначен для монтажа крупных компонентов с поверхностью стенок корпуса, доступной для зажима. Зажимы имеют привод, которым может быть выставлена ширина ножек зажима от 5 до 50 мм. Также доступны 2 адаптера для скругленных и плоских форм корпуса, которые хранятся в магазине захватов. Данный захват наиболее универсальный и позволяет ставить большинство сложных компонентов.
Вакуумный захват	Предназначен для монтажа круглых или прямоугольных компонентов с плоской поверхностью. Минимальный размер компонента 5×5×2,5 мм (включая вывод), максимальный — 130×35×60 мм (включая вывод). Возможен монтаж и более высоких компонентов при меньших размерах длины и ширины. Данный захват аналогичен захватам, применяемым для монтажа SMD-компонентов. Использовать вакуумный захват рекомендуется в случаях плотного монтажа на плате, когда расстояние между соседними компонентами не позволяет использовать гриппер.
Захват за выводы	Предназначен для радиальных компонентов, упакованных в ленту. Позволяет устанавливать с большой скоростью компоненты с шагом 2,5/5/7,5/10 мм.
Поворотный захват	Предназначен для монтажа компонентов, расположенных в носителе горизонтально. Данный захват перед установкой в отверстия поворачивает компонент на 90°.

Высокая производительность модели NPM-VF обеспечивается скоростью монтажа до 0,8 с/комп., а также возможностью пополнения компонентами питателей без остановки производственного процесса.

Для подачи компонентов предлагаются следующие решения:

• питатель для подачи радиальных компонентов, упакованных в ленты, максимальное количество таких питателей может составлять 20 шт., по 10 с каждой стороны. Данный питатель в своей конструкции имеет специальный нож, который обрезает часть вывода при захвате компонента. Шаг выводов 2,5/5/7,5/10 мм. Сращивание лент выполняется без остановки оборудования;
• питатель из пеналов может быть настроен для различных размеров пеналов. Длина пеналов варьируется от 300 до 700 мм. Пополнение компонентов происходит без остановки производства, достаточно лишь добавить новые пеналы сверху, отработанные пустые контейнеры выпадают вниз в специальный держатель. Максимальное количество таких питателей в зависимости от размера достигает 30 шт., по 15 с каждой стороны;
• для работы с компонентами в лотках применяются загрузчики поддонов — такие же, как и в других автоматах установки Panasonic. Максимальное количество загружаемых поддонов составляет 20 или 40 шт. при использовании сдвоенного загрузчика. При добавлении новых поддонов оборудование не надо останавливать;
• для подачи компонентов из россыпи предусмотрен специальный питатель бункерного типа, представляющий собой вращающийся барабан с прилегающей к нему по касательной направляющей, на которую выталкиваются компоненты. Компоненты перемещаются по направляющей по специальному конвейеру и подаются в зону, откуда их забирает монтажная голова. Одновременно в NPM-VF может устанавливаться до 4 таких барабанов.
• Высокое качество монтажа компонентов достигается за счет использования следующих устройств:
• видеосистема для выравнивания и распознавания компонентов с двумя камерами. Первая камера расположена на монтажной голове и позволяет скорректировать позицию печатной платы по реперным знакам или отверстиям. Вторая камера вносит коррекцию по распознаванию выводов компонентов и его формы. Данная камера также может инспектировать загиб вывода и дефекты компонента;
• сенсор высоты и пьезоэлектрический датчик, расположенный в устройстве загиба выводов, обеспечивают дополнительный контроль качества устанавливаемых компонентов.

При обнаружении дефектного компонента установка прекратит работу и переместит плату на специальный инспекционный конвейер, где оператор сможет убрать забракованный компонент, после чего машина автоматически вернет плату и продолжит монтаж с позиции, где обнаружила дефект.

По желанию заказчика установка может быть оборудована устройством загиба и обрезки выводов, позволяющим дополнительно повысить качество собираемого изделия. Основная задача этого устройства — предотвращение выпадения компонентов на этапе монтажа и пайки, предотвращение соприкосновения с соседними компонентами, а также повышение качества получаемого паяного соединения за счет увеличения площади контакта поверхностей при пайке волной.

NPM-VF можно использовать в составе обычной линии монтажа SMD-компонентов для установки компонентов по технологии Pin-in-Paste с последующей пайкой изделия в обычной конвекционной печи. При таком варианте конфигурации линии удается сэкономить не только на сокращении труда монтажников, но и на оборудовании для пайки волной (рис. 6).

Рис. 6. Применение автомата NPM-VF в SMD-линии

В качестве отдельно стоящего автомата установки NPM-VF существенно сокращает количество монтажников и работает как полноценная линия штыревого монтажа с селективной пайкой или пайкой волной.

По приблизительной оценке, данная установка может заменить от 4 до 6 квалифицированных монтажников. При этом оборудование может работать непрерывно 24 ч в сутки без ущерба для производительности и качества (рис. 7).

Рис. 7. Использование автомата NPM-VF для замены ручного монтажа

Ознакомиться с новинкой, собрать собственные платы и оценить все преимущества NPM-VF можно в недавно открытом новом технологическом центре Panasonic в пригороде Мюнхена (рис. 8).

Рис. 8. Технологический центр Panasonic в пригороде Мюнхена (Германия)

Помимо обучения операторов и инженеров, одна из задач этого центра — предоставление потенциальным клиентам возможности всестороннего изучения интересующего оборудования. Провести тесты на собственных платах можно на двух линиях поверхностного монтажа, а также на отдельно стоящих установках. Центр имеет продуманную планировку с зонами для обучения, для практических семинаров и демозалом для презентаций и может одновременно принимать несколько групп посетителей. В демозале представлено большинство моделей принтеров и автоматов установки компании Panasonic, включая две новинки 2016 года — высокоскоростной автомат установки компонентов NPM-DX и автомат установки компонентов сложной формы NPM-VF. Кроме того, представлены встроенные в линию установки автоматической оптической инспекции (АОИ) и инспекции паяльной пасты (SPI) для демонстрации возможности обратной связи принтеров и автоматов установки компонентов с инспекционным оборудованием.