Montaż komponentów SMT (Surface Mount Technology) i THT (Through Hole Technology) to standardowe procesy, które musi obsłużyć każda fabryka produkująca elektronikę. Automatyzacja montażu komponentów SMT jest bardzo mocno rozwinięta i na rynku istnieje wiele takich rozwiązań. Podobnie wygląda sytuacja ze standardowymi komponentami THT pakowanymi w taśmy. Ale co z tymi bardziej skomplikowanymi?
W przypadku komponentów THT o niestandardowych kształtach i wymiarach (np. dławiki, warystory lub złącza), pakowanych w standardowe opakowania (tuby plastikowe, taśmy radialne, tacki) lub dostarczanych luzem oraz dla komponentów wymagających wstępnego formowania wyprowadzeń sytuacja staje się bardziej skomplikowana.
Tutaj przychodzą z pomocą rozwiązania z tzw. grupy odd-from lub nazywane inaczej odd-shape. Ponieważ zadanie to nie należy do prostych, mamy na rynku bardzo mało takich rozwiązań, które dodatkowo są bardzo drogie i mają pewne swoje ograniczenia. O ile dla produkcji low-mix/high-volume takie rozwiązania znajdą swoje uzasadnienie biznesowe, o tyle dla produkcji high-mix/low-volume stają się nieopłacalne. – wyjaśnia Krzysztof Pyclik, Robotics R&D Program Manager w firmie Fitech. Tutaj przychodzi z pomocą proponowane przez firmę Fitech rozwiązanie dopasowane do tego typu potrzeb – automatyzacja dla procesu THT oparta o rozwiązanie robotyczne.
Maszyna THT Fitech dorównuje prędkością człowiekowi, to znaczy że wykonuje swoją pracę w tempie, w jakim zrobiłby to pracownik. W związku z czym jej implementacja pozwala oddelegować pracownika do innych, bardziej wymagających zadań.
– Zastosowaliśmy ramię robota, które posiadając 6 osi swobody, jest w stanie dosyć dobrze naśladować ruchy człowieka. Czujnik siły pełni rolę zmysłu dotyku, a systemy wizyjne pełnią rolę zmysłu wzroku. Całość rozwiązania napędzana jest zaawansowanymi algorytmami, nad których rozwojem pracują nasi inżynierowie. Istota naszego rozwiązania jest obecnie w toku postępowania patentowego. – zdradza ekspert z Fitech. Proponowane rozwiązanie zostało zauważone przez doświadczonych specjalistów z branży, o czym świadczy tegoroczna nominacja do nagrody za innowacyjność w konkursie organizowanym na targach Productronica w Monachium.
Obsadzany komponent THT musi zostać w jakiś sposób dostarczony do maszyny, dlatego wyposażono ją w interfejs do podłączenia różnego typu podajników (tubowe, radialne, tackowe), które dodatkowo można – według potrzeby – przezbrajać na inne.
Komponenty mogą mieć różne kształty i wielkości, co wymaga użycia różnych chwytaków. W związku z tym w maszynie znajduje się bank dający możliwość umieszczenia w nim do 4 narzędzi. Wymiana narzędzi odbywa się automatycznie, w zależności od realizowanego zlecenia produkcyjnego.
Producenci montują PCBA o różnej wielkości, dlatego maszyna została wyposażona również w transporter o regulowanej automatycznie szerokości. Łatwy i intuicyjny interfejs użytkownika jest wyświetlany w przeglądarce www na HMI maszyny i pozwala nawet niedoświadczonemu operatorowi na sprawną obsługę maszyny.
W klasycznym podejściu, większość maszyn działa w oparciu o wpisane do nich na sztywno programy i aby je zmienić potrzebna jest interwencja eksperta. Takie podejście zdecydowanie jest mało elastyczne i mało pro-klienckie. Fitech postanowił to zmienić, wyposażając swojemaszynyTHT w zbiór akcji (pobrania komponentu, jego weryfikacji, montażu), które potrafią to doskonale wykonać.
– Natomiast receptury wskazujące, które akcje, na jakich komponentach, w które miejsca na PCBA montować, są przygotowywane w bardzo prosty i szybki sposób w aplikacji, tzw. generatorze receptur. – tłumaczy Krzysztof Pyclik. Dzięki temu stworzenie i zweryfikowanie programu do montażu kilkunastu komponentów możliwe jest w czasie poniżej 10 min.
Maszyny mają łączność z serwerem chmurowym i tam podczas pracy logują określone dane. Każde z typów danych ilustrowane są odpowiednimi raportami w postaci wykresów oraz całych dashboardów. Dane można również wyeksportować, aby udostępnić je do dalszej analizy. Dodatkowo funkcja powiadomień pozwala na ustalenie zdarzenia, po wystąpieniu którego zostanie powiadomiony np. poprzez e-mail lub SMS dział utrzymania ruchu w fabryce. Jest to funkcjonalność, która znacznie skraca czas reakcji np. na awarie.
Trzeba mieć świadomość, że ani maszyna typu odd-shape ani maszyna w rozwiązaniu robotycznym nie jest w stanie samodzielnie zamontować 100% komponentów przewlekanych. Dlaczego tak jest? Niektóre komponenty składają się z kilku podzespołów (np. radiator + tranzystor + spinka) i są przygotowywane wcześniej w procesie ręcznym, co oznacza, że nie są idealnie takie same. Aby je zamocować na płytce PCB trzeba je przymierzyć, skorygować, czasem coś lekko naciągnąć. Z takimi wyzwaniami, jak do tej pory, żadna uniwersalna maszyna THT nie jest w stanie sobie poradzić.
Wyjściem z tej sytuacji jest kooperacja. Maszyny robotyczne, które potrafią obsadzić część komponentów, można przeplatać ze stanowiskami z operatorem montującym trudne elementy. – Właśnie na takie rozwiązania stawiamy w Fitech. Nasze maszyny obecnie działają w realnym środowisku produkcyjnym i obłożyły już miliony komponentów. – konkluduje Krzysztof Pyclik.