6.4.6. Установка компонентов
По существу это ключевая операция, определяющая производительность линии, разнообразие корпусов компонентов, точность установки, гибкость перестройки под очередной заказ.
6.4.6.1. Прототипное производство
Полуавтоматические системы установки принципиально отличаются от автоматов отсутствием привода установочной головки - перемещение осуществляет оператор. Автоматизация процесса заключается только в запоминании управляющим устройством координат установки каждого компонента и в блокировке перемещения манипулятора в заданных точках. Такой принцип установки удобен в мелкосерийном производстве и лабораторных условиях. Производительность установки компонентов в этом случае достигает 700 комп/ч. Но такие малопроизводительные системы не сбалансированы с производительностью производства печатных плат. Можно обозначить примерный баланс этих производительностей: на каждые 1 м2/час производства печатных плат нужна сборочно-монтажная линия с производительностью примерно 20 тыс. компонентов в час. Поэтому для производительности комплекта 500...700 компонентов в час соответствует производительность производства плат 20...25 дм плат в смену.
Типичное мнение о достаточности полуавтоматов для изготовления прототипов является ошибочным, так как существует ряд типоразмеров компонентов, не поддающихся ни ручной, ни полуавтоматической установке. При этом такие компоненты становятся неотъемлемой частью современных электронных модулей.
6.4.6.2. Принципы установки компоновки
Определились три принципа установки компонентов на основе использования одноголовочного манипулятора, карусельных многоголовочных систем и параллельно работающих нескольких одноголовочных манипуляторов или карусельных систем (параллельные системы).
Одноголовочная позиционирующая система перемещает устанавливающую головку в ортогональной системе координат с использованием червячного или линейного привода. Она обеспечивает наибольшую гибкость и точность установки широкого ряда компонентов, но не может достичь уровня производительности карусельных и параллельных систем. Зато конструкции таких систем развиваются и совершенствуются, чтобы достичь возможности установки всех существующих компонентов, вплоть до QFP- и BGA-компонентов. С точки зрения точности позиционирования эта система лучшая из трех систем (рис. 6.36).
Рис. 6.36. Модуль установки компонентов
Карусельная система с вращающимися установочными головками обеспечивают наибольшую скорость установки компонентов. Для быстрого захвата компонента, кроме вращения карусели с головками, вращаются и сами головки, чтобы для каждого из устанавливаемых компонентов использовался соответствующий ему захват, закрепленный на головке. Для позиционирования компонента плата перемещается в ортогональной системе с линейными или червячными приводами. Таким образом, приходится одновременно управлять позиционированиями захватов и платы, в то время как карусель, не останавливаясь, вращается с постоянной скоростью, захватывая на проходе движения компоненты и затем устанавливая компоненты на плату. Поскольку карусельная система движется без остановок, она обеспечивает наибольшую из трех систем скорость установки компонентов.
Для массового производства используют параллельные системы. Их принцип состоит в разбиении платы на несколько секций, каждая из которых индивидуально обслуживается отдельной системой. Принцип разбиения на секции может быть произвольным: или по однородности компонентов, или по полю одинаковых плат в групповой заготовке, или по разбиению большой платы на отдельные зоны.
Обычно для установки сложных компонентов используют одноголовочные системы, их производительность находится в диапазоне от 5 тыс. до 20 тыс. компонентов в час. Высокоскоростные карусельные системы обеспечивают производительность от 20 тыс. до 50 тыс. компонентов в час. Самые быстрые — параллельные системы, работающие со скоростью от 50 тыс. до 100 тыс. компонентов в час.