Robotu montāža

Pārskats par robotu montāžas pielietojumu PCBA nozarē

Robotu montāža nozīmē visa PCBA procesa vai tā būtiskāko operāciju automatizāciju, izmantojot automatizētas robotu sistēmas, ieskaitot galvenos aspektus, piemēram, komponentu uzstādīšanu, lodēšanu, testēšanu, ievietošanu un iepakošanu. Kā intelektuālās ražošanas galvena sastāvdaļa, robotu montāža ir kļuvusi par galveno tehnoloģisko atbalstu Kingfield, lai uzlabotu PCBA ražošanas efektivitāti, nodrošinātu produkta viendabīgumu un pielāžtos augstas klases ražošanas vajadzībām. Tās pielietojums aptver visu ciklu — no prototipa izstrādes līdz masu ražošanai — veicinot PCBA nozares pāreju no "darbietilpīgas" uz "tehnoloģijām balstītu".

I. Galvenie PCBA robotu montāžas pielietojuma scenāriji

1. Augstas precizitātes komponentu montāža

Robotu montāža tiek visplašāk izmantota SMT procesā, kur galvenie iekārtas veidi ietver automatizētas sistēmas, piemēram, montāžas mašīnas un lodlapastes printerus. Augstas precizitātes iepakotām ierīcēm, piemēram, ļoti maziem komponentiem, BGA un QFP, roboti sasniedz precīzu novietošanu, izmantojot redzes pozicionēšanas tehnoloģiju, ar novietošanas ātrumu vairāk nekā 100 000 punkti stundā, kas ievērojami pārsniedz manuālo efektivitāti. Šis risinājums atbilst Kingfield ražošanas vajadzībām augstas blīvuma PCB, Mini LED vadības plātēm un citiem augstas klases produktiem, novēršot problēmas, piemēram, komponentu nepareizu novietojumu, apgriezto vai izlaisto montāžu, un ievērojami uzlabo novietošanas iznākumu.

2. Automatizēta metināšana un savienošana

Robotu lodēšana ir galvenais process, kas nodrošina elektrisko savienojumu uzticamību PCB montāžās.

Galvenās tehnoloģijas ietver:

· Pārkarsēšanas lodēšanas roboti: Šie nodrošina komponentu masveida lodēšanu, izmantojot precīzas temperatūras regulēšanas profilus, izvairoties no problēmām, piemēram, aukstiem lodējumiem, īssavienojumiem un pārkaršanas bojājumiem, kas bieži sastopami manuālajā lodēšanā.

· Selektīvās viļņveida lodēšanas roboti: Šie precīzi izsmidzina lodmetālu caur programmatūrai pielāgotām sprauslām caururbjamiem komponentiem, pielāgojoties hibrīdās montāžas (SMT+THD) PCBA produktiem un uzlabojot lodēšanas vienmērīgumu.

· Lāzera lodēšanas roboti: Izmantoti augstas precizitātes un augstas uzticamības scenārijos, šiem robotiem ir maza karstuma ietekmes zona un tie piemēroti maziem lodējumiem un siltumjutīgiem komponentiem.

3. Ievietošanas un montāžas automatizācija

Komponentiem ar caururbjamo montāžu, kuriem nepieciešams manuāls ievietošana, robota montāžas sistēma nodrošina automātisku ievietošanu, izmantojot kombināciju no robotiem un fiksēšanas ierīcēm:
Tas atbalsta elastīgu pārslēgšanos starp vairākām ierīču tipiem un pielāgojas dažādu PCBA produktu ievietošanas prasībām, izmantojot programmējamu loģiku; tas risina problēmas, piemēram, zemu efektivitāti, augstu darba intensitāti un ierīču bojājumus, ko izraisa nevienmērīgs ievietošanas spēks manuālā ievietošanā, un ir īpaši piemērots Kingfield masveida ražošanas scenārijiem, piemēram, rūpniecības vadības plātēm un enerģijas plātēm.

4. Automatizēta testēšana un kvalitātes kontrole

Robots montāžas un pārbaudes tehnoloģiju dziļā integrācija veido slēgtu ciklu „montāža-pārbaude”:

· Vizuālās pārbaudes robots: Automātiski identificē problēmas, piemēram, nepareizu komponentu novietojumu, lodēšanas defektus un trūkstošos komponentus, izmantojot mākslīgā intelekta redzes algoritmus. Pārbaudes ātrums ir 5–10 reizes ātrāks nekā manuālā pārbaudē, ar kļūdaini pozitīvu rezultātu biežumu mazāku par 0,1%;

· Iekļereta pārbaudes (ICT) robots: Automātiski veic elektrisko parametru testēšanu uz PCB, reāllaikā augšupielādējot datus sistēmā MES kvalitātes izsekojamībai;

· Rentgena pārbaudes robots: Izmantojot rentgena starus, noteikt slēptas lodēšanas defektus apakšējos lodējumos pie BGA, CSP un citu iepakošanas tipu ierīcēm, nodrošinot augstu uzticamību produktiem.

5. Aizmugures iepakošana un galīgā montāža

PCB aizmugures procesos robotizētā montāža atbild par operācijām, piemēram, korpusa iepakošanu, konektoru ievietošanu un noņemšanu, kā arī kabeļu lodēšanu: Kolaboratīvie roboti strādā kopā ar cilvēkiem, lai pabeigtu sarežģītus procesus, piemēram, smagu korpusu montāžu un precīzu kabeļu lodēšanu, panākot līdzsvaru starp elastību un precizitāti; Pielāgojoties Kingfield pielāgotajām vajadzībām, atbalsta ātru daudzveidīgu un mazu partiju produktu pārslēgšanu, saīsinot produktu piegādes ciklus.

II. Robotmontāžas būtiskie priekšrocības

1. Efektivitātes uzlabošana: Ietiepīga rokraksta produktivitātes ierobežojuma pārvarēšana

Roboti var darboties 24 stundas diennaktī bez noguruma vai emocionālas traucējumiem. Vienas robota montāžas līnijas jauda ir 3–5 reizes lielāka nekā rokas darba ražošanas līnijai. Lielām pasūtījumu partijām, vairāku robotu sadarbībā var sasniegt "bezpilotu ražošanu", kas ievērojami saīsina ražošanas ciklu un palīdz Kingfield ātri reaģēt uz klientu piegādes vajadzībām.

2. Kvalitātes nodrošināšana: Nepārtraukts produkta viendabīguma uzlabošana
Robotu montāža pārākās ar augstāku atkārtojamību un ekspluatācijas stabilitāti salīdzinājumā ar manuālo montāžu, ierobežojot defektu rādītājus, piemēram, uzstādīšanas novirzes un lodēšanas defektus, ietvaros līdz vienam miljonā. Izmantojot digitālo programmēšanu un parametru fiksēšanu, tiek nodrošināta katras PCBA ražošanas standartu pilnīga viendabība, kas to padara īpaši piemērotu nozarēm ar ļoti augstām uzticamības prasībām, piemēram, automašīnu elektronikai un medicīnas iekārtām, tādējādi nostiprinot Kingfield kvalitātes reputāciju.

3. Izmaksu optimizācija: Izmaksu ilgtermiņa samazinājums kopējā ražošanas procesā

Kaut sākotnējā ieguldījuma summa robotos ir augsta, ilgtermiņā tā var ievērojami samazināt izmaksas:

• Darbaspēka izmaksas: Samazināt atkarību no kvalificētiem darbiniekiem, zemākas nodarbināšanas, apmācības un pārvaldības izmaksas;

• Zaudējumu izmaksas: Samazināt komponentu bojājumu un PCB atkritumu, kas radīti manuālas darbības rezultātā, zemākas materiālu zaudējuma likmes;

• Pārvaldes izmaksas: Ražošanas datu reāllaika uzraudzība caur MES sistēmu optimizē ražošanas grafiku un samazina jaudas kaitējumu.

4. Elastīga ražošana: pielāgojama daudzveidīgām un individualizētām vajadzībām.

Mūsdienīgas robotizētas montāžas sistēmas atbalsta ātru programmēšanu un pārstrukturēšanu. Kingfield pielāgotajai PCBA biznesa jomai ražošanas līnijas parametri var tikt pielāgoti 1–2 stundu laikā, nepievienojot liela apjoma aprīkojumu, kas ļauj efektīvi ražot "mazas partijas, daudzas partijas" pasūtījumus un uzlabo reakciju uz tirgu.

5. Drošības uzlabošana: ražošanas drošības risku mazināšana

PCBA ražošanas process ietver potenciālus riskus, piemēram, lodēšanu, augstu temperatūru un ķīmiskas vielas. Robotmontāža var aizvietot cilvēka darbu, veicot augsta riska procesus, un samazināt darba traumu risku. Savukārt kolaboratīviem robotiem ir sadursmes noteikšanas funkcijas, kas ļauj droši strādāt cilvēku tuvumā, līdzsvarojot ražošanas efektivitāti un darbības drošību.

III. Kingfield robotu montāžas tehniskās īpašības un pielietojuma vērtība

Balstoties uz tehnoloģisko ekspertīzi un klientu vajadzībām PCBA nozarē, Kingfield ir izstrādājis "pielāgotu + inteligentu + integrētu" robotu montāžas risinājumu:

• Pielāgojums pasākumiem: Robotu montāžas parametru optimizācija, lai atbilstu PCBA produktu raksturīgajām īpašībām dažādās nozarēs;

• Inteliģenta integrācija: Apvienojot mākslīgā intelekta vizuālo pārbaudi, MES ražošanas pārvaldes sistēmu un digitālā dvīņa tehnoloģiju, lai sasniegtu ražošanas procesa reāllaika uzraudzību, datu pēdamību un inteliģentu optimizāciju;

• Integrēts serviss: Nodrošina pilna cikla pakalpojumus, sākot no robota izvēles, ražošanas līnijas iekārtošanas, programmatūras izstrādes un atkļūdošanas līdz pēcuzturēšanai, palīdzot klientiem ātri ieviest automatizētu ražošanu un pazeminot tehniskos barjeras. Dziļi pielietojot robotu montāžas tehnoloģiju, Kingfield ne tikai panāk divkāršu uzlabojumu ražošanas efektivitātē un produkta kvalitātē, bet arī nodrošina klientiem „efektīvus, uzticamus un pielāgotus“ PCBA risinājumus, nostiprinot savu kodolkonkurences spēju augstas blīvuma, augstas uzticamības un pielāgotās PCBA jomā un veicinot nozares inteligenta ražošanas modernizāciju.

Robota PCB montāžas procesa soli pa solim pārskats

Robotizēta PCB montāža ir automatizēts process, kas integrē precīzu mehāniku, vizuālo pozicionēšanu un inteligentu vadību. Tās kodols ir aizvērta cilpa "precīza pozicionēšana - komponentu apstrāde - precīza montāža - kvalitātes pārbaude". Tālāk ir standartizēts, pakāpenisks izklāsts, kas atbilst faktiskajai rūpnieciskās ražošanas loģikai:

1. Sākotnējās sagatavošanās:

· PCB tīrīšana un pozicionēšana: Robots saņem PCB plati caur automatizētu iekraušanas moduli. Vispirms tā tiek apstrādāta ar plazmu vai tīrīta ar suku, lai no lodēšanas spilventiņiem noņemtu eļļu un putekļus. Pēc tam PCB ir fiksēta uz nesēja, un PCB koordinātu sistēma tiek kalibrēta, izmantojot atskaites punktu vizuālo atpazīšanu, lai nodrošinātu montāžas atskaites precizitāti.

· Parametru iepriekšēja iestatīšana un programmas importēšana: Balstoties uz PCB dizaina dokumentiem, kontrolsistēmā tiek importēti parametri, piemēram, komponentu koordinātas, iepakojuma specifikācijas un montāžas secība. Robots iepriekš iestata savu kustības ceļu, izmantojot bezsaistes programmēšanu vai mācīšanās režīmu, lai izvairītos no traucējumu riska.

· Materiālu sagatavošana: Virsējās montāžas komponenti tiek ielādēti uz transportlentēm, plātēm vai cauruļveida statīviem. Pēc tam, kad materiālu detektēšanas modulis apstiprina komponenta modeli un orientāciju, komponenti tiek nogādāti līdz robotam pie pārņemšanas stacijas.

2. Kodola montāža: komponentu izņemšana - pozicionēšana - montāža

PAŅĒMIENS 1: Komponentu izņemšana Robota roka ir aprīkota ar vakuuma sprauslu vai žokli un automātiski pārslēdzas uz atbilstošu rīku atkarībā no komponenta izmēra. Tā izmanto redzes sistēmu, lai identificētu komponentu atrašanās vietu un orientāciju uz stenda un precīzi izņem komponentus, izvairoties no to bojājuma vai izkritiena.
PAŅĒMIENS 2: Komponentu orientācijas korekcija Pēc izņemšanas komponenti veic otrreizēju identifikāciju ar redzes pārbaudes moduli, lai novērstu nobīdi vai pagrieziena leņķi, nodrošinot precīzu savienojumu starp kontaktligzdām un PCB padeveņiem, īpaši piemērots augstas blīvuma iepakotiem komponentiem, piemēram, BGA un QFP.
PAŅĒMIENS 3: Precīza montāža Robots pārvietojas pa iepriekš noteiktu trajektoriju līdz atbilstošajai kontaktlaukuma pozīcijai uz PCB un viegli noliek komponentu vai ievieto to kontaktlaukuma caurumā. Virsmas montāžas procesā, pēc komponenta piestiprināšanas pie kontaktlaukuma, vakuuma sprausla atbrīvo spiedienu. Caurspraudes procesā robots palīdz pilnībā ievietot komponenta kājiņas, lai nodrošinātu labu kontaktu.
Solis 4: Vielošana un cietēšana SMT montāžai saliktais PCB tiek pārvietots uz atkausēšanas krāsni, kur zem augstas temperatūras tiek noķīlēts lodlapasts, lai panāktu elektrisko savienojumu starp komponentiem un PCB. Robotam var būt pieslēgts tiešsaistes lodēšanas modulis, lai pabeigtu caurspraudes komponentu vilnislodēšanu vai punktveida lodēšanu.

3. Kvalitātes pārbaude: Reāllaika verifikācija un defektu novēršana

· Tiešraides vizuālā pārbaude (AOI): Pēc robotu montāžas AOI inspekcijas iekārta automātiski skenē PCB, salīdzina to ar standarta attēliem un identificē defektus, piemēram, trūkstošas sastāvdaļas, nepareizas sastāvdaļas, nesakritības novietojumā un aukstos lodējumus, ar inspekcijas precizitāti līdz mikronam.

· Elektrisko parametru testēšana: Izmantojot testēšanas moduļus ar kontaktligzdu (bed-of-needle) vai lidojošo zondi (flying probe), tiek pārbaudīti PCB ķēdes elektriskie parametri, piemēram, vadītspēja un izolācija, lai novērstu slēptas kļūdas.

· Defektu apstrāde: Atradītos bojātos produktus automātiski marķē un transportē uz pārmontāžas staciju, savukārt derīgos produktus nosūta uz nākamo procesa posmu, panākot automatizētu aizvērtu ciklu „montāža-inspekcija-klasifikācija”.

4. Sekojošie procesi: Gatavo izstrādājumu apstrāde un datu izsekojamība

• PCB tīrīšana un aizsardzība: Kvalificēti produkti tiek attīrīti no putekļiem un pārklāti ar konformu pārklājumu, kam seko vizuāla atkārtota pārbaude, lai nodrošinātu, ka nav atlikušu piemaisījumu vai montāžas defektu.

• Automatizēta izkraušana un iepakošana: Roboti no nesējiem noņem saliktās PCB plates un kārtīgi sakrauj tās partijās kastēs vai uz konveijera līnijām, lai gaidītu turpmākos iepakošanas procesus.

• Datu reģistrēšana un izsekojamība: Montāžas parametri tiek apkopoti visā procesā un sinhronizēti ar MES sistēmu, lai ģenerētu ražošanas pārskatus, nodrošinot pilnu produkta dzīves cikla izsekojamību un veicinot procesu optimizāciju un kvalitātes kontroli.