Линейные модули на сборочных линиях электроники 3C

Производство электроники 3C — компьютеров, средств связи и бытовой электроники — зависит от большого количества коротких повторяемых циклов автоматизации. Возможно, потребуется перенести корпус телефона, разместить его для выдачи, переместить на станцию ​​завинчивания, а затем представить системе визуального контроля, и все это в течение строго контролируемого времени такта.

Это делаетлинейные модули в электронике 3Cотличается от многих тяжелых промышленных осей. Нагрузки обычно умеренные, но система может работать с высокой частотой циклов и требует постоянного позиционирования, плавного ускорения, компактной установки, низкой вибрации и быстрой смены продукта.

В этом руководстве рассматривается, как линейные модули используются при сборке телефонов, работе с печатными платами, дозировании, завинчивании и автоматизированном контроле, а также объясняется, какие характеристики движения наиболее важны в каждом процессе.

Почему линейные модули подходят для 3C Electronics Automation

Линии производства электроники выполняют множество задач, которые по своей природе являются линейными: перемещение лотка между станциями, размещение печатной платы под камерой, перемещение дозирующей головки по корпусу или перемещение отвертки между несколькими точками крепления.

Линейные модули полезны, поскольку они объединяют наведение и привод в компактную ось, которую можно расположить следующим образом:

• Одноосные передаточные устройства
• Этапы позиционирования XY
• Механизмы захвата и размещения XZ
• Системы дозирования XYZ или системы завинчивания
• Двухосные порталы
• Регулируемое приспособление и этапы проверки

Принцип автоматизации 3C:Высокая пропускная способность обычно достигается за счет баланса ускорения, времени стабилизации и повторяемости, а не только за счет выбора самой высокой скорости по каталогу.

Сборка телефона: много мелких движений, один напряженный цикл

Сборка смартфона и бытовой электроники включает в себя множество задач по позиционированию вокруг рамок, крышек, камер, батарей, разъемов и узлов.

Алинейный модульможет быть использован для:

• Перенос корпусов между светильниками
• Расположите компоненты под сборочными инструментами
• Переместите камеры или датчики для проверки
• Носите дозирующие головки
• Расположение электрических отверток
• Настройка светильников для разных вариантов продукта

Почему повторяемость часто важнее предельной абсолютной точности

Многие сборочные станции обучают или калибруют рабочие координаты во время ввода в эксплуатацию. Как только эти координаты установлены, процессу главным образом требуется, чтобы ось последовательно возвращалась к ним.

Это делает повторяемость, контроль люфта и поведение стабилизации особенно важными. Абсолютная точность по-прежнему имеет значение в процессах, основанных на координатах, но ее следует указывать только там, где процесс действительно этого требует.

Компактность – часть дизайна

Производственное оборудование 3C часто бывает плотно упаковано. Линейный модуль может потребоваться разместить под приспособлением, рядом с другой осью или внутри охраняемой рабочей станции, оставив при этом доступ к кабелям, датчикам и техническому обслуживанию.

Поэтому ориентация двигателя, расположение привода в сложенном виде и размеры каретки могут быть столь же важны, как ход и нагрузка.

Обращение с печатной платой: скорость без повреждения платы

Печатные платы легче многих промышленных изделий, но они могут быть гибкими и чувствительными к ударам, загрязнениям и нагрузкам при обращении.

АЛинейный этап обработки печатных платможет перемещать голые платы, собранные печатные платы, лотки или держатели между конвейерами, станциями контроля и процессами сборки.

Движение должно избегать ненужных толчков.

Быстрое ускорение может сократить время цикла, но резкое движение может вызвать вибрацию платы, перемещение компонентов или нестабильность крепления. Лучшим профилем движения обычно является тот, при котором достигается необходимое время такта, сохраняя при этом доску и приспособление стабильными.

Большие доски создают моментные нагрузки

Печатная плата может весить очень мало, но выходить далеко за пределы центра каретки. Широкие крепления, вакуумные пластины и механизмы захвата кромок могут создавать моменты тангажа и рыскания, которые намного превышают значения полезной нагрузки.

Поэтому мощность направляющей следует проверять как по массе, так и по положению центра тяжести.

Дозирование: качество движения напрямую влияет на шарик

Дозирование — один из самых ярких примеров того, почему качество линейного движения имеет значение при сборке электроники.

Ось выдачи может применяться:

• Клей
• Материал термоинтерфейса
• Герметик
• Недополнение
• Заливочная смесь
• Проводящий или защитный материал

Постоянное движение имеет значение во время непрерывного дозирования.

Если скорость сопла меняется, а расход материала остается постоянным, ширина валика и наносимый объем могут измениться. Поэтому для дозирования по траектории ось должна поддерживать плавную скорость по запрограммированному пути.

К важным характеристикам движения относятся:

• Низкая скорость пульсации
• Стабильное ускорение и замедление
• Повторяемое позиционирование траектории
• Низкая вибрация на поворотах и ​​при развороте.
• Постоянная высота Z там, где важен контроль зазора

Время урегулирования имеет значение при точечном дозировании

Для дискретных точек сопло часто перемещается к координате, останавливается, дозирует и снова перемещается. В этом случае короткое время стабилизации может существенно повлиять на время цикла.

Правило выдачи:определите процесс как дозирование по непрерывному пути или по принципу «точка-точка». Лучший профиль движения и выбор привода могут быть разными.

Заворачивание винта: ось должна позиционировать и противостоять реактивным нагрузкам

В автоматизированных системах завинчивания часто используются линейные модули XY или XYZ для перемещения электрической отвертки по нескольким позициям крепления.

Типичные требования включают в себя:

• Повторяемое позиционирование отверстий
• Короткое время перемещения между винтами
• Стабильный подход по оси Z
• Контролируемое нажатие или сидение
• Структурная жесткость по отношению к силам реакции

Нагрузка на отвертку превышает ее вес

Ось Z может испытывать технологическую силу, когда бита контактирует с винтом и продуктом. На опорные оси X и Y также могут воздействовать моментные нагрузки от узла отвертки и вертикальная реакция.

Для длинных кронштейнов отверток или смещенных инструментов структурное отклонение может сместить насадку, даже когда сама каретка достигнет правильной координаты.

Время цикла накапливается на многих винтах

Для изделия с двенадцатью винтами может потребоваться повторение позиционирования двенадцать раз. Таким образом, экономия небольшого количества времени на перемещение и остановку в каждой позиции может оказать существенное влияние на общее время такта станции.

Автоматизированный контроль: позиционирование и визуализация должны работать вместе

Системы технического зрения широко используются при сборке электроники для проверки размеров, наличия компонентов, положения разъемов, дефектов поверхности, меток и качества сборки.

Линейные модули могут перемещаться:

• Продукт под фиксированной камерой
• Камера над стационарным продуктом
• Освещение или оптические компоненты
• Измерительные зонды или датчики

Для осей контроля могут потребоваться разные показатели точности.

Повторяемость важна, когда камера должна вернуться в то же поле зрения. Точность позиционирования становится более важной, когда координаты изображения привязаны к внешней системе измерения.

Для сканирующего контроля прямолинейность и постоянная скорость могут иметь такое же значение, как и расположение точки.

На одной сборочной линии может потребоваться несколько разных типов линейных модулей

Обычно в одной электронной машине сочетаются разные технологии привода, а не используется везде один тип модуля.

Правильный выбор зависит от конкретной задачи, а не от правила, что одна передача всегда «более продвинутая».

Модули шарико-винтовой передачи в сборке электроники

Модули ШВПчасто используются при дозировании, завинчивании винтов, проверке и точном позиционировании приспособлений.

Они полезны, когда приложению необходимо:

• Хорошая повторяемость
• Высокая жесткость
• Контролируемое движение на низкой скорости.
• Компактный ход
• Предсказуемое поведение тяги

При многоцикловой работе следует также проверить скорость винта, смазку, предварительную нагрузку и температурные характеристики.

Модули ремня ГРМ для высокоскоростной передачи

Модули ремня ГРМпривлекательны для более длинных передаточных осей, поскольку позволяют достигать высоких скоростей перемещения без вращения длинного винта.

Типичные области применения включают в себя:

• Трансфер лотка
• движение печатной платы
• Выбор и размещение по длинной оси
• Погрузка и разгрузка
• Портальные оси X

Натяжение ремня, ускорение, нагрузка на каретку и размер шкива влияют на динамические характеристики. Для прецизионных применений следует также учитывать влияние эластичности ремня.

Модули линейных двигателей для высокодинамичного электронного оборудования

Модули линейных двигателей с прямым приводом убирают винтовую, ременную и зубчатую передачу с пути силы.

Потенциальные преимущества включают в себя:

• Высокое ускорение
• Быстрый разворот
• Отсутствие люфта трансмиссии от винта или ремня
• Совместимость с линейной обратной связью высокого разрешения.
• Снижение износа механической трансмиссии

Они могут быть полезны в сложных системах контроля, выравнивания и точной сборки, но требуют соответствующего теплового расчета, обратной связи и сервоуправления.

Высокая пропускная способность — это сочетание нескольких раз

Время цикла – это не только время, потраченное на перемещение из точки А в точку Б.

Реалистичный цикл станции может содержать:

1. Ускорение
2. Путешествовать
3. Замедление
4. Расселение
5. Выдача, крепление или проверка
6. Возвратное движение
7. Передача продукта или замена приспособлений

Улучшение только максимальной скорости может принести мало пользы, если процесс будет тратить больше времени на регулировку или ожидание оснастки.

Повторяемость, точность и стабилизация должны указываться отдельно.

В автоматизации электроники часто используется слово «точность» для описания нескольких различных характеристик производительности.

Указание правильного показателя позволяет избежать платы за более высокий номинальный класс точности, который не улучшает фактический процесс.

Быстрая смена продукта — главное требование 3C

Бытовая электроника быстро меняется, и одно и то же сборочное оборудование может поддерживать разные модели или варианты.

Линейные модули могут поддерживать гибкое переключение за счет:

• Программируемые позиции
• Изменения рецепта сервопривода
• Регулируемое расстояние между креплениями
• Моторизованная регулировка ширины
• Несколько сохраненных схем дозирования или шнеков
• Модульные станции XY или XYZ

Проектирование для переключения в начале

Если машина будет обрабатывать несколько продуктов, запас хода, расположение датчиков, интерфейсы приспособлений и прокладка кабелей должны позволять корректировку в будущем. Размер модуля без остаточного хода или запаса по нагрузке может затруднить последующую замену продукта.

Вопросы электростатического разряда и чистоты

Сборка электроники может включать средства контроля электростатических разрядов и требования к чистоте, которые влияют на выбор материалов, заземление и интеграцию машины.

Система движения может потребовать внимания:

• Заземление движущихся конструкций
• Накопление статического электричества на чехлах, ремнях или приспособлениях.
• Образование частиц из направляющих, лент и кабельных трасс
• Контроль смазки
• Защита от пыли
• Совместимость с очисткой

Не следует автоматически считать, что стандартный промышленный линейный модуль удовлетворяет конкретным требованиям по электростатическому разряду или чистоте окружающей среды. Эти условия необходимо оценивать как часть всей машины.

Вибрация может снизить качество и производительность

Низкая вибрация важна для дозирования, проверки камеры, точного завинчивания винтов и деликатного обращения с компонентами.

Вибрация может исходить от:

• Агрессивное ускорение
• Гибкие рамы машин
• Длинный вылет инструмента
• Ослабленные соединения или крепления
• Плохая настройка сервопривода
• Резонанс ремня
• Кабельные силы

Машина должна быть настроена как целостная механическая система. Увеличение усиления сервопривода не может полностью компенсировать гибкость крепления или слабую раму.

Многоосное электронное оборудование должно иметь иерархический размер

Системы дозирования XYZ и завинчивания широко распространены в производстве 3C.

Ось Z несет инструмент. Ось Y несет ось Z и инструмент. Ось X может нести полную сборку YZ.

Правило многоосности:рассчитать движущуюся массу от технологического инструмента наружу. Нижние оси должны нести все, что установлено над ними.

Это становится особенно важным, когда на одной поперечной оси установлено несколько отверток, камер или дозирующих клапанов.

Выбор двигателя: сервопривод или шаговый двигатель?

Серводвигатели широко распространены в автоматизации многотактной электроники, поскольку они поддерживают быстрое ускорение, обратную связь с обратной связью и многоосную синхронизацию.

Их часто предпочитают из-за:

• Высокоскоростной подбор и размещение
• Динамическое дозирование
• Многоосное завинчивание
• Этапы визуального осмотра
• Частая смена продукта

Шаговые двигатели или шаговые двигатели с обратной связью могут по-прежнему подходить для регулировки приспособления, индексации и осей с низкой динамикой, где скорость и нагрузка предсказуемы.

Техническое обслуживание должно планироваться с учетом количества циклов

Автоматизация 3C может выполнять очень большое количество циклов, даже если перемещаемая нагрузка невелика.

Планирование технического обслуживания должно учитывать:

• Общее расстояние поездки
• Количество циклов
• Частота ускорения
• Смазка направляющих и винтов
• Состояние и натяжение ремня
• Срок службы кабельной несущей
• Повторяемость датчика
• Загрязнение вокруг системы движения

Легкая ось, работающая каждые несколько секунд, может подвергаться большему износу, чем более тяжелая ось, которая перемещается лишь изредка.

Практическая последовательность выбора электроники 3C

1. Определите процесс.Обращение, дозирование, завинчивание, проверка или регулировка креплений?
2. Определите массу изделия и оснастки.
3. Установите ход и диапазон машины.
4. Определите время такта и профиль движения.
5. Отдельные требования к повторяемости, точности и стабилизации.
6. Проверьте центр тяжести и моментные нагрузки.
7. Выберите шарико-винтовую передачу, ремень ГРМ, прямой привод или другую подходящую трансмиссию.
8. Подберите двигатель по крутящему моменту, скорости и инерции.
9. Оцените требования к электростатическому разряду, пыли и чистоте.
10. Спланируйте кабели, вакуумные линии и датчики.
11. Проверьте требования к перенастройке будущих продуктов.
12. Определите техническое обслуживание по фактической интенсивности цикла.

Что нужно QRXQ для оценки приложения 3C Electronics

Для получения полезной рекомендации по линейному модулю предоставьте:

• Тип процесса: обработка, дозирование, завинчивание, проверка или сборка.
• Требуемый ход
• Движущаяся масса и центр тяжести
• Максимальная скорость и ускорение
• Целевой час такта
• Требования к повторяемости и точности позиционирования
• Требование ко времени урегулирования, если применимо
• Горизонтальное, вертикальное или многоосное расположение
• Предпочтения двигателя и контроллера
• Требования к электростатическому разряду, чистоте или контролю запыленности
• Ожидаемые замены продуктов
• Количество ежедневных циклов или часы работы

Для электроники 3C хороший линейный модуль — это не просто самая быстрая или точная ось.Это ось, которая быстро достигает требуемого положения, предсказуемо устанавливается, повторяет процесс в течение большого количества циклов и адаптируется к будущим изменениям продукта без ненужных сложностей.

QRXQ оценивает автоматизацию электроники 3C, сопоставляя задачу движения со структурой привода, а затем проверяя время цикла, повторяемость, жесткость, интеграцию и долгосрочную надежность как единой системы.