Установщики EUROPLACER – настоящее для технологий будущего

Понедельник, 25 января 2016.

Когда говорят “сделано во Франции”, большинство представляют ароматный коньяк и прекрасные вина, легковые автомобили, сотни сортов сыра, фильмы с красавицами актрисами и брутальными актерами и, конечно, роман всех времен и народов, вышедший из под пера месье Дюма, о мушкетерах и Д’Артаньяне. Но смею вас уверить, что Франция по праву может гордиться и своими достижениями в современной науке, технике и производстве современной электроники, в том числе для аэрокосмической и военной отраслей, атомной энергетики, систем управления железнодорожным транспортом. Деятельность в данных сферах характеризуется высокими требованиями к качеству и надежности электронных изделий..

Итак, западная часть Франции, городок Рошезервер – здесь расположился научно-производственный центр компании Europlacer, которая является одним из мировых лидеров в сфере разработки и изготовления профессионального промышленного оборудования в области электроники. С начала 90-х годов прошлого столетия компания производит и поставляет автоматы поверхностного монтажа.

logo europlacer
Рис.1. Логотип компании Европлейсер

Рис.1. Логотип компании Европлейсер

Политика компании строится на разработке и внедрении уникальных инновационных решений, которые позволяют производить машины с удобным управлением, высоким уровнем функциональности и гибкости. Поэтому на всех установках Europlacer размещен знак торговой марки в виде двух стилизованных символов ii (integrated intelligence), что означает "интегрированный интеллект" (рис.2).

Понимание потребностей клиентов и специфики европейского рынка электронных изделий, в основном ориентированного на многономенклатурное производство малых и средних серий, позволило создать ряд многофункциональных установщиков Europlacer. Основной упор во всех моделях автоматов сделан на качество и высокую точность сборки, гибкость обслуживания, возможность одновременной работы с большим количеством питателей всех типов, со всем диапазоном SMD-компонентов, минимальные временные затраты на переналадку.

Рис.2. Логотип автоматов Europlacer
Рис.2. Логотип автоматов Europlacer

Рис.2. Логотип автоматов Europlacer

Именно поэтому основными клиентами Europlacer являются предприятия военного и аэрокосмического направлений, изготовители медицинского оборудования, систем управления для железнодорожного транспорта и атомной энергетики, т.е. компании – производители изделий ответственного назначения (EMS-компании). Также достаточно большое количество машин задействовано в контрактном производстве (OEM-компании), что лишний раз доказывает, что не всегда скорость сборки является определяющим фактором выбора оборудования.

Отечественные EMS-компании нацелены на изготовление электронных узлов повышенной сложности с высоким уровнем качества сборки в короткие сроки. При этом основной задачей является снижение затрат на производство.

В случае работы OEM-компаний достаточно сложно предсказать, какую продукцию они будут производить в ближайшие 3–5 лет. Но при этом понятно, что необходимо внедрение очень гибких производственных инструментов, которые обеспечат потребности таких предприятий на протяжении всего срока работы оборудования.

Технологический инструментарий, который используется для оптимизации и эффективной работы установочного оборудования, может быть условно разделен на две категории: механический и программный.

Основной целью большинства руководителей является сокращение до минимума потерь времени при производстве. Это означает быструю настройку и переналадку оборудования и оптимизацию рабочего процесса. Экономичное производство обеспечивает рост эффективности за счет увеличения производительности, поддержания высокого уровня качества выпускаемой продукции и одновременно уменьшения стоимости производства и количества отходов.

В данной части статьи я не буду останавливаться подробно на технических характеристиках каждого установщика, а постараюсь заострить внимание на уникальных ii-решениях, реализованных в оборудовании Europlacer. Эти решения ставят данные машины на самый высокий уровень в своем классе.

Следует отметить, что ряд моделей автоматов Europlacer обладают возможностью одновременной загрузки до 264 штук 8-мм ленточных питателей и одновременного использования десяти поддонов типа JEDEC. Поддоны монтируются внутри установки на специальном столе (левая часть рис.8). Дополнительно конструкция этих машин дает возможность работы с печатными платами размером 1610x600 мм, что могут обеспечить далеко не все автоматы.

С точки зрения механики большинство современных установщиков используют двигатели с прямым приводом и линейными кодировщиками для оптимизации скорости и точности установки поверхностно монтируемых компонентов. Другим важным моментом является тип конструкции машины. Обычно выбор падает на машины, построенные по модульному принципу, что дает возможность удобного обслуживания, а в будущем позволит легко модернизировать оборудование.

Ключевыми отличиями между установщиками в категории "механика" являются:

  • технология питателей;
  • тип установочной головы;
  • система технического зрения;
  • технология насадок.

Технология питателей

В первую очередь хочется отметить, что именно специалисты Europlacer изобрели и впервые применили технологии интеллектуальных питателей и именно ими впервые в мире было принято решение о вводе в базовую поставку SMT-автоматов интеллектуальных питателей как стандарта.

При этом вряд ли можно удивить опытного пользователя термином "интеллекту альный питатель" – практически 100% автоматов среднего и более высокого уровня оснащаются данными элементами в базовой поставке. Но гораздо меньше установочных машин оснащены питателями, которые могут собирать информацию и информировать систему о типе компонента и его носителе, количестве SMD, позиции захвата, шаге продвижения, сигнализировать о наличии уровня компонентов.

Автоматы Europlacer изначально разрабатывались для работы с интеллектуальными питателями с учетом всех возможностей сбора и обработки информации о компонентах, но практически только в них реализована специальная система подключения питателей на шину. Данный комплекс обеспечивает уникальное конструктивное решение: под ленточные или пенальные питатели не требуются отдельно выде ленные слоты на базе машины, т.е. питатель уста навливается в любую позицию, что значительно сокращает время загрузки/выгрузки, уменьшает вероятность ошибки оператора в процессе установки фидеров.

Рис.3. Считывание ID с одинарного и ii-feed-ленточных питателей
Рис.3. Считывание ID с одинарного и ii-feed-ленточных питателей

Рис.3. Считывание ID с одинарного и ii-feed-ленточных питателей

Для оперативного управления и учета данных о компонентах в автоматах Europlacer может использоваться микротерминал (рис.3). В отличие от стандартного устройства считывания штрих-кодов, которое большинство установщиков использует для программного "прописывания" носителя с компонентами на питатель и в ПО машины, микротерминал обеспечивает программирование питателя по данным компонента, партии, количеству. Данное устройство может подключаться к машине либо с помощью кабеля, либо посредством Wi-Fi.

Рис.4. Быстро заряжаемый одинарный ленточный питатель
Рис.4. Быстро заряжаемый одинарный ленточный питатель

Рис.4. Быстро заряжаемый одинарный ленточный питатель

Рис.5. Подкатная тележка для питателей серии ii-feed
Рис.5. Подкатная тележка для питателей серии ii-feed

Рис.5. Подкатная тележка для питателей серии ii-feed

Питатели для работы с компонентами в лентах представлены в двух вариантах исполнения:

  • быстро заряжаемые одинарные питатели для лент шириной от 12 до 88 мм и двойные для лент шириной 8 мм (рис.4);
  • одинарные питатели серии ii-feed, подключаемые к машине с помощью подкатных тележек (рис.5).

Независимо от конструкции, каждый ленточный питатель является полностью программируемым и содержит данные о компоненте и инвентарные данные. При монтаже фидеров эта информация автоматически распознается машиной, что обеспечивает быструю первоначальную загрузку и переналадку под новое изделие.

Рис.6. Реперная метка и инфракрасный датчик ленточного питателя
Рис.6. Реперная метка и инфракрасный датчик ленточного питателя

Рис.6. Реперная метка и инфракрасный датчик ленточного питателя

Поскольку одинарные ленточные питатели устанавливаются не в конкретный слот на базе автомата, а в любое место на шину, каждый из них имеет реперную отметку и инфракрасный датчик (рис.6). Перед началом работы с помощью верхней видеокамеры, инсталлированной на установочной голове, по ИК-датчику определяется местоположение каждого из питателей, а затем по реперной отметке с высокой точностью вычисляются координаты (центр) окна для захвата компонента из кармана ленты. Естественно, вся операция производится автоматически после запуска программы. При эксплуатации такой системы подачи компонентов не требуются ручные настройки захвата и процесс переналадки значительно ускоряется.

Рис.7. Питатель серии ii-feed, магазин с питателями, заряженная подкатная тележка

Тележка для быстрой переналадки имеет 33 позиции для 8-мм питателей серии ii-feed и может быть загружена лентами в любой комбинации от 8, 12, 16 до 24 мм. Питатели с заряженными лентами хранятся в специальных магазинах ("корзинах"), с помощью которых оперативно загружаются в тележку (рис.8).

Каждый питатель ii-feed представляет собой малогабаритную конструкцию, в которой из сложных элементов присутствуют только встроенный чип с идентификационным электронным кодом и направляющие для ленты с компонентами и верхнего покрытия. Вся электромеханическая часть для прецизионной пошаговой подачи компонента из ленты в позицию захвата (возможность работы с корпусами типа 01005) расположена в подкатной тележке. Время зарядки такого питателя составляет от 15 до 30 с. Любой из ленточных фидеров данного типа обеспечивает возможность работы с отрезками лент, а питатель шириной 8 мм является универсальным и работает со всеми типами лент, независимо от размера "кармана" под компонент и шага подачи.

Таким образом, уникальная идеология загрузки одинарных питателей на единую шину и применение системы тележек с заряженными в них ii-feed-питателями с лентами обеспечивает высокую гибкость и значительно снижает временные затраты при работе с большой номенклатурой изделий. Определенный запас питателей в комбинации с подкатными тележками позволяет минимизировать затраты времени при переходе с одного изделия на другое.

Рис.8. Рабочий стол с десятью поддонами и фронтальная база машины с подкатными тележками
Рис.8. Рабочий стол с десятью поддонами и фронтальная база машины с подкатными тележками

Рис.8. Рабочий стол с десятью поддонами и фронтальная база машины с подкатными тележками

Работа с поддонами для IC построена в машинах Europlacer оптимальным способом – JEDEC-лотки размещаются на специальном рабочем столе, конструктивно расположенном внутри машины. Такой стол позволяет установить до десяти поддонов, при этом остаются свободными позиции на боковых базах автомата под ленточные и пенальные питатели (рис.8).

Для работы с компонентами, поступающими на сборочное производство в виде россыпи (а с этим часто приходиться сталкиваться, особенно предприятиям, задействованным в сфере изготовления изделий ответственного назначения, или представителям OEM-компаний), использование рабочего стола в автоматах Europlacer дает возможность гибкого решения подобных ситуаций. Так, например, на одном из предприятий, где изготавливаются узлы для космических систем, введен 100%-й входной контроль компонентов. То есть каждый компонент, независимо от вида упаковки, в которой он поступает на сборочный участок, подвергается визуальному и параметрическому контролю. Для монтажа в таких случаях могут быть использованы поддоны, куда компоненты помещаются вручную; в свою очередь, поддоны устанавливаются на рабочем столе.

Рис.9. Модуль автоматической загрузки поддонов (подключенный к автомату)
Рис.9. Модуль автоматической загрузки поддонов (подключенный к автомату)

Рис.9. Модуль автоматической загрузки поддонов (подключенный к автомату)

По желанию заказчика для работы с большим количеством лотков может быть использован модуль автоматической загрузки поддонов (см. рис.8). Модуль вмещает до 30 поддонов, каждый из которых подается в положение захвата автоматически. Эта система подключается к автомату так же, как и подкатная тележка с ленточными питателями, и может быть запрограммирована как на удаленном рабочем месте, так и непосредственно на автомате.

Рис.10. Конвейерный питатель для работы с компонентами в пеналах

Интеллектуальный конвейерный питатель (рис.10) – еще одно оригинальное решение специалистов Europlacer для работы с компонентами типа SO, SOIC, TSSOP и др., поставляемыми в пластиковых пеналах. Используется базовый блок с наклонными направляющими на восемь позиций, при этом достигается скорость подачи компонентов, сравнимая со скоростью ленточных питателей.

Оператор периодически досыпает из пенала в направляющие очередную порцию компонентов, компоненты "ручьем" скатываются по наклонной и поочередно попадают на ременный конвейер, который аккуратно доставляет корпус до позиции захвата насадками автомата.

Рис.11. Питатель для маркировочных наклеек
Рис.11. Питатель для маркировочных наклеек

Рис.11. Питатель для маркировочных наклеек

Помимо питателей для поверхностно монтируемых компонентов, совместно с компанией HOVER DAVIS разработан и реализован программируемый питатель для подачи маркировочных наклеек, которые специальной насадкой установочной головы размещаются в определенное место на печатной плате (рис.11). Наклейки позволяют отслеживать прохождение ПП в процессе изготовления изделия. Одним из уникальных решений специалистов компаний Europlacer и Novatec France является питатель для подачи шариковых выводов. Использование этой опции, например, позволяет произвести по традиционной свинцовой технологии установку и пайку BGA-компонентов, изготовленных по бессвинцовой технологии (например, изделия ответственного назначения). В этой ситуации на контактные площадки ПП, куда будет устанавливаться микросхема в корпусе BGA, наносится флюс-гель, затем насадкой размещаются свинцовые шарики, и уже на них монтируется BGA-компонент.

В одном из европейских аэрокосмических агентств, где изготавливаются электронные узлы, с помощью комплекса Europlacer производят следующую операцию: на свинцовые шарики, помещенные на контактные площадки посадочного места BGA, устанавливают шариковые бессвинцовые выводы меньшего размера, а поверх них – непосредственно компонент BGA с бессвинцовыми выводами.

Также в Europlacer реализована система, которая упрощает поиск компонентов со станции программирования на базах машины, в подкатанных тележках, на специальных системах хранения питателей. Подключение может производиться двумя способами: с помощью беспроводной связи Wi-Fi или через RS-232. Питатели, в которые заряжены компоненты, необходимые для процесса сборки текущего изделия, подсвечиваются с помощью светодиода.


Продолжнение следует.



ООО «Новые Технологии»

А.Власов

vlasov@tecnew.ru