Optimizacija strategij oskrbe komponent v napravah za izbiranje in postavljanje

Pick and place stroj prilagajanje vrste oskrbovalca značilnostim komponent

Oskrbovalci z trakom, s predalčki, z cevkami, vibracijski in masni oskrbovalci: funkcionalni kompromisi za natančno postavljanje

Izbira pravega napajalnika naredi vse razliko, kadar gre za ohranjanje natančnosti strojev za izbiranje in postavljanje pri različnih vrstah komponent. Sistemi z trakom in tuljavo odlično delujejo pri standardnih majhnih do srednje velikih pasivnih in aktivnih komponentah, pri čemer pa se pojavijo težave z neobičajnimi oblikami ali krhkimi paketi. Napajalniki z ploščami so boljši pri zaščiti občutljivih komponent in zagotavljanju pravilne orientacije delov, kar je zelo pomembno pri komponentah, kot so BGA in QFN, ki zahtevajo posebno ravnanje. Napajalniki z cevmi lahko obravnavajo cilindrične dele, polarizirane komponente ali vse, kar ima izhodne žice, na primer diode in transistorje, čeprav jih operaterji večinoma ročno ponovno polnijo in možnosti za avtomatizacijo ostajajo omejene. Vibracijski skledni napajalniki sprejmejo skoraj vsako obliko zaradi nastavljivih tirnic, vendar imajo tudi slabosti, kot so nadležni vibracijski hrup in neenakomerno napajanje, ko se obremenitev skozi dan spreminja. Napajalniki za masovno napajanje odlično delujejo v situacijah z visoko prostornino, vendar pogosto žrtvujejo natančnost postavljanja, kar je še posebej opazno pri drobnih korakih ali zelo majcnih integriranih vezjih (IC), kjer se komponente zapletejo ali končajo v napačni orientaciji. Ko vse teče gladko, dosežejo sistemi z trakom natančnost okoli 0,05 mm, medtem ko metode masovnega napajanja pri zelo majcnih komponentah 0201 in manjših lahko odstopajo tudi prek 0,1 mm.

Kako velikost, natančnost, gostota pakiranja in polariteta vplivajo na izbiro dobavnih naprav za naprave za izbiranje in postavljanje

Značilnosti komponent neposredno določajo primernost dobavnih naprav:

• Omejitve velikosti : Mikro čipke 01005 (< 0,4 mm) zahtevajo specializirane trakove dobavne naprave z izboljšano poravnavo s pomočjo sistema za vid in zobniki z nizko vibracijo.
• Meje natančnosti : Komponente z dimenzionalnimi odstopanji, omejenimi na manj kot ±0,025 mm, zahtevajo dobavne naprave z servo pogonom in zaprtim zankami povratne informacije o položaju, da se zagotovi dosledno indeksiranje.
• Gostota pakiranja : Reel z visoko gostoto (5000+ enot) zmanjša pogostost menjave, vendar poveča mehansko obremenitev in tveganje vibracij med hitrim indeksiranjem – kar zahteva prilagojeno namestitev z dušenjem ter pogonske sisteme z nadzorom napetosti.
• Upravljanje polaritete : Asimetrične ali polarizirane komponente (npr. diode, elektrolitski kondenzatorji) zahtevajo preverjanje usmeritve – najbolje podprto z dobavnimi napravami za ploščice ali cevke z integriranim sistemom za vid ali mehanskim ključanjem.

Nepredvidena ujemanja med oskrbovalcem in komponentami povzročajo 23 % napak pri postavljanju v proizvodnih okoljih. Na primer, vibracijski oskrbovalci napačno orientirajo neenotne povezave s stopnjo, ki je sedemkrat višja kot programabilni sistemi z mrežicami – kar poudarja, kako strategična izbira oskrbovalcev preprečuje tako izgubo zmogljivosti kot tudi drago ponovno obdelavo.

Strategična razporeditev oskrbovalcev za maksimiranje zmogljivosti naprav za zajem in postavitev

Zmanjševanje časa potovanja glave: na podatkih temelječa načela razporeditve, ki zmanjšajo povprečno potovanje za 18–32 %

Kje so namestitveni trakovi postavljeni, resnično vpliva na hitrost delovanja naprav za izbiranje in namestitev. Slabi načrti razporeditve prisilijo namestitvene glave, da opravijo daljše poti, ki niso ravne črte, kar preprosto podaljša vsak cikel brez izboljšanja natančnosti namestitve. Študije kažejo, da, če pogosto uporabljane komponente postavimo skupaj v sosednje položaje na namestitvenih trakovih, glave ne potrebujejo toliko potovanja. Vzemimo za primer omrežja za dobavo električne energije. Če vse te upornike in kondenzatorje združimo skupaj namesto, da jih razpršimo po različnih položajih na namestitvenih trakovih, robot ne potrebuje toliko zavijanj. Dobra razporeditev organizira stvari na podlagi con. Komponente združujemo glede na njihovo funkcijo (komponente za napajanje tukaj, signalne komponente tam, RF-komponente tam), pogostost uporabe ter dejansko lego na tiskani plošči (PCB). Ta metoda maksimizacije gostote izbiranja je bila omenjena lani v reviji Electronics Assembly Journal in zmanjša premikanje glave za 18 % do 32 %. Ko razporeditev namestitvenih trakov ustreza razporeditvi komponent na sami tiskani plošči (npr. če namestitvene trakove razporedimo v istem zaporedju kot odtisi komponent ob eni strani plošče), se roboti premikajo gladko in brez težav. Podjetja, ki so poskusila ta pristop, običajno opazijo povečanje zmogljivosti od 3.100 do 5.400 namestitev na uro le z preurejanjem svojih namestitvenih poličk.

Urejanje hitrosti, prilagodljivosti in časa delovanja pri oskrbi strojev za izbiranje in postavljanje

Kompromis med zmogljivostjo in časom za preklop: napajalniki z trakom (42.000 kosov/uro) nasproti modularnim sistemom s ploščami (nastavitev za 7,3 minute hitrejša)

Ko gre za operacije izbiranja in postavljanja, osnovni dilemi med najvišjo hitrostjo in fleksibilnostjo sistema res ni mogoče izogniti. Trakasti podajalniki so izjemni glede zmogljivosti in dosežejo do 42 tisoč komponent na uro pri standardnih nalogah z veliko količino. Vendar pa je njihova pomanjkljivost ta, da za vsako zamenjavo izdelka zahtevajo zelo veliko časa za nastavitev. Nasprotno pa modularni sistemi s ploščami v povprečju prihranijo približno 7 minut in 30 sekund za vsako zamenjavo, kar ustreza standardu IPC-9850. Ti sistemi uporabljajo priročne zamenjave kartuše, ki so že naložene. Kakšna je njihova pomanjkljivost? Hitrost postavljanja se običajno giblje med 28.000 in 35.000 komponent na uro, saj mehanizem za indeksiranje zahteva dodatni čas, kar pomeni približno 0,8 do 1,2 sekunde za vsako pridobitev komponente. Proizvajalci se torej morajo odločiti, ali hitrejše zamenjave opravičujejo nekoliko nižjo skupno hitrost.

Downtime, ki ga povzročajo podajalniki: zakaj visokohitrostne naprave za izbiranje in postavljanje pogosto delujejo z nižjo razpoložljivostjo

Zanesljivost napajalnikov igra ključno vlogo pri učinkovitosti celotne opreme (OEE) pri hitrih sistemih za izbiranje in postavljanje. Pri strojih, ki so sposobni več kot 35 tisoč ciklov na uro, se težave, povzročene s strani napajalnikov, pojavijo približno 2,3-krat pogosteje kot pri strojih srednje hitrosti. Najpogosteje gre za zatakovanje trakovega materiala med napredovanjem (približno 34 % primerov) ali za nepravilno napajanje komponent prek pnevmatike (okoli 29 %). Čas mrtvega časa zaradi vseh teh težav se kopiči in zmanjšuje operativni čas za 12 % do 18 %. Po raziskavi Inštituta Ponemon iz leta 2023 povzročajo takšne prekinitve le izgubljeno proizvodnjo približno sedemsto štirideset tisoč dolarjev na leto. Da bi te težave odpravili že pred njihovim nastankom, morajo proizvajalci uvesti določene preventivne ukrepe, med drugim:

• Realno časovno vizualno preverjanje prisotnosti in orientacije komponent pred zajemom
• Samoregulirajoči napetostni rokavi, ki dinamično kompenzirajo razteg ali zdrs traku
• Algoritmi prediktivnega vzdrževanja, usposobljeni za zaznavanje obrabe dovodnikov do 8 ur pred odpovedjo

Vključitev inovacij pri fleksibilnih dovodnikih – kot so tiste, ki omogočajo hkratno dovajanje različnih delov brez fizične prenastavitve orodja – lahko zmanjša primerje napačne poravnave za 41 %, vendar se trajna zmogljivost običajno ustali pri približno 32.000 CPH zaradi notranjih omejitev nadzora gibanja in zaznavanja.

Pogosta vprašanja

Kakšna je glavna vloga dovodnikov v napravah za izbiranje in postavljanje?

Dovodniki so ključni za pravilno postavitev komponent v napravah za izbiranje in postavljanje, saj zagotavljajo natančnost in preprečujejo napake med sestavljanjem.

V čem se trakasti dovodniki razlikujejo od modularnih sistemov za ploščice?

Trakasti dovodniki ponujajo višjo zmogljivost, vendar zahtevajo pomembno časovno nalogo za nastavitev, modularni sistemi za ploščice pa omogočajo hitre spremembe, vendar imajo nižje hitrosti postavljanja.

Kateri pogosti problemi povzročajo izpad delovanja zaradi dovodnikov?

Pogosti težavi vključujejo zamašitve traku in nepravilno dovajanje delov skozi pnevmatiko, kar lahko povzroči pomembno izpadanje stroja.

Zakaj je pomembna strateška postavitev dovajalcev?

Strateška postavitev zmanjša čas premikanja glave in optimizira zmogljivost stroja, kar pomembno vpliva na splošno učinkovitost proizvodnje.