Robotyzacja w produkcji elektroniki – jak zautomatyzować procesy inne niż SMT

| Technika

Produkcja pakietów elektronicznych jest jednym z najlepiej zautomatyzowanych procesów. Wymogi wydajności i postępująca miniaturyzacja już dawno sprawiły, że dla wszystkich etapów jej kluczowego segmentu – montażu komponentów SMT, dostępne są na rynku zaawansowane maszyny. Drukarki pasty lutowniczej, automaty pick & place, systemy inspekcyjne i piece rozpływowe są powszechnie stosowanymi rozwiązaniami technologicznymi. Jednak oferta rynkowa urządzeń pozwalających na automatyzację pozostałych, często niestandardowych i niejednolitych, segmentów procesu, takich jak chociażby montaż pakietów elektronicznych w obudowach, pozostawała jednak jeszcze do niedawna słabo rozwinięta.

Robotyzacja w produkcji elektroniki – jak zautomatyzować procesy inne niż SMT

Wraz z postępem w dziedzinie robotyzacji automatyzacja tych czynności staje się jednak obecnie coraz łatwiej dostępna i bardziej powszechna. Pozwala to na wyeliminowanie wąskich gardeł z linii produkcyjnych, a co za tym idzie zwiększenie wydajności i powtarzalności procesu. W tym opracowaniu przyjrzymy się wybranym rozwiązaniom pozwalającym na automatyzację czynności innych niż te realizowane przez linie SMT.

Roboty REECO

 
Rys. 1.

Roboty REECO są rozwiązaniami opracowanymi przez RENEX Group – jedną z największych i najdłużej działających polskich firm z branży elektronicznej. Roboty zostały zaprojektowane jako gotowe rozwiązania, jakie mogą zostać wprowadzone do działających linii produkcyjnych. Urządzenia zostały wyposażone w transport krawędziowy i komunikację SMEMA, dzięki czemu kilka robotów może tworzyć współdziałające zespoły bądź współpracować z innymi urządzeniami. Urządzenia mogą oczywiście pracować również poza linią (offline).

Urządzenia dostępne są obecnie w trzech podstawowych wersjach: robot lutowniczy, robot skręcający i robot dozujący. Inne warianty dostępne są na indywidualne zamówienie (rys. 1).

Robot lutowniczy

Robot lutowniczy pozwala na automatyzację montażu komponentów przewlekanych na płytkach PCB. Urządzenie stanowi alternatywę dla fali lutowniczej. W przeciwieństwie do niej zapewnia małe zużycie energii elektrycznej, nie wymaga zastosowania nośników z drogich materiałów. Proces nie wymaga również zmywania topnika użytego w procesie lutowania. Sprawia to, że opłacalna z jego użyciem staje się już produkcja małoi średnioseryjna.

 
Rys. 2.

Jego konstrukcja została oparta na głowicy lutującej z podajnikiem spoiwa osadzonej na robocie typu Yamaha SCARA. Pozwala to na tworzenie precyzyjnych połączeń lutowniczych zgodnie z zaprogramowanym schematem. Zastosowany sterownik PLC steruje wszystkimi urządzeniami pomocniczymi, takimi jak transport, generator lutownicy, podajnik drutu czy stacja do czyszczenia grotów. Urządzenie jest również wyposażone w panel operatorski HMI pozwalający na szybką i prostą kontrolę transportu i temperatury lutownicy czy też zmianę programu (rys. 2).

Robot skręcający

 
Rys. 3.

Robot skręcający pozwala na automatyzację etapów produkcji wymagających skręcania elementów za pomocą śrub i wkrętów. W zakresie produkcji elektroniki procesy te znajdują najczęściej zastosowanie w montażu segmentów obudowy i gotowych produktów. Robot stanowi alternatywę dla powszechnej wciąż na tym etapie produkcji pracy człowieka. Bardzo często pracownicy ręcznie – za pomocą wkrętarki elektrycznej, wkręcają od kilku do kilkudziesięciu śrub, montując produkty. Automatyzacja tego procesu z użyciem robotów pozwala na znaczącą oszczędność czasu i zwiększenie wydajności. Element, na którym odbywa się praca (produkt, obudowa), jest wprowadzany w zakres pola roboczego na przenośniku. Robot, realizując program, pobiera odpowiednie śruby z podajnika i wkręca je w otwory z wybraną siłą docisku, dzięki czemu zachowana jest pełna powtarzalność i precyzja, przy minimalizacji ryzyka błędów ludzkich (rys. 3).

Robot dozujący

 
Rys. 4

Robot dozujący pozwala na automatyczne i precyzyjne rozprowadzanie substancji o różnych gęstościach. W zakresie produkcji elektroniki najczęściej dozowane są kleje i uszczelki, choć spotyka się również aplikacje, gdzie występuje konieczność nałożenia farb, smarów i innych substancji o zbliżonej konsystencji. Należy również wspomnieć o coraz częściej stosowanej szczególnej formie dozowania – conformal coating – czyli rozprowadzaniu na powierzchni zmontowanej płytki substancji zabezpieczającej, najczęściej opartej na silikonie. Praktyka pokazuje, że procesy te, oczywiście zależnie od nakładanej substancji, są wciąż często wykonywane ręcznie albo z użyciem półautomatycznych dyspenserów. Alternatywnym rozwiązaniem jest zastosowanie robota REECO. Przedmiot, na jaki ma zostać nałożona substancja, jest wprowadzany w pole robocze, gdzie wyposażona w odpowiednio dobraną dyszę głowica rozprowadza substancję zgodnie z zaprogramowanym schematem i w precyzyjnie odmierzonych ilościach. Uniezależnia to proces od zdolności manualnych operatora i pozwala na osiąganie dokładności i powtarzalności, do jakich ludzka ręka nie jest zdolna. Wszystko to minimalizuje koszty i problemy procesowe związane z nałożeniem zbyt małej lub zbyt dużej ilości substancji – w szczególności z wyciekaniem i powstającymi zabrudzeniami. W rezultacie robotyzacja przyspiesza proces, minimalizuje zużycie samych nakładanych substancji i upewnia użytkownika, że produkty wytwarzane są z najwyższą możliwą precyzją (rys. 4).

Podsumowanie

Postęp w zakresie robotyzacji sprawił, że dostępne stały się rozwiązania automatyzujące mniejsze elementy procesu produkcji elektroniki spoza montażu powierzchniowego. Robotyzacja pozwala na zwiększenie precyzji, zmniejszenie strat związanych z błędami ludzkimi jak również uniezależnienie się od dyspozycyjności pracowników. Konsekwencją jest zwiększenie wydajności produkcji. Zainteresowanych zachęcamy do zapoznania się z ofertą RENEX Group na stronie internetowej oraz do wizyty w Centrum Technologiczno-Szkoleniowym RENEX, gdzie urządzenia można zobaczyć i przetestować w warunkach symulowanej produkcji na własnych podzespołach.

 

Renex
tel. 54 231 10 05
www.renexrobotics.pl

Dostępne nowe wydanie
Pobierz bezpłatnie