Обзор автоматов установки компонентов поверхностного монтажа AIMEX

Кейс первый

Предприятие Икс решило отказаться от услуг контрактного производства и приобрести линию поверхностного монтажа. При этом номенклатура продукции у предприятия широкая – несколько десятков разных видов изделий: от простых до сложных с большим числом микросхем. Для решения данной задачи необходимо поставить сразу три установщика в линию. Как выбрать?

Здесь предприятие сталкивается с огромным количеством вариантов конфигураций автоматов: одни, чип-шутеры, с огромной скоростью устанавливают мелкие компоненты, но не умеют работать с крупными; другие обладают огромной гибкостью, но имеют низкую скорость; есть еще большое число промежуточных вариантов, но и у них масса ограничений. На основе непростых расчетов и экспертных мнений предприятие Икс делает выбор и закупает линию. Производство запущено и успешно справляется с поставленными задачами.

Но… Прошло два-три года… Номенклатура изделий изменилась, стало больше сложных изделий. Значительная часть выводных компонентов, в первую очередь, разъемов, переведена на поверхностных монтаж. И что получается? Самый гибкий автомат с самым широким диапазоном компонентов стал узким местом, так как появилось больше сложных компонентов. При этом чип-шутер избыточен и частично простаивает. Загрузка автоматов неравномерная, и линия работает не оптимально.

Часто единственным решением в таких случаях является покупка нового автомата установки компонентов. А как было бы хорошо, если бы один из автоматов можно было превратить из чип-шутера в универсальный установщик с широким диапазоном компонентов и тем самым избежать дополнительных затрат на новое оборудование.

Кейс второй

Производственная компания Игрек успешно развивается. Рост объемов из года в год составляет 25-30 %. И вот уже три существующие линии поверхностного монтажа загружены в режиме 24/7. Прогнозируется дальнейший рост продаж.

Руководство решает совершить эволюционный прорыв, инвестировав в четвертую высокопроизводительную линию, которая одна по производительности равнялась бы трем существующим. Логика такого решения понятна: экономия площадей, минимизация количества вспомогательного оборудования, снижение себестоимости операций и так далее. Есть только одна загвоздка – новые высокоскоростные установщики не очень совместимы с существующими даже от одного и того же производителя. У них другие питатели, другая периферия, частично совместимое программное обеспечение, т. е. масса неудобств.

А как было бы хорошо, если бы в номенклатуре одного производителя были автоматы-установщики для разных задач: от небольшой серийности до массового производства с полной аппаратной и программной совместимостью. В этом случае предприятие могло бы пройти путь от нуля до массового производства без смены платформы и связанных с этим дополнительных затрат.

Для каждого из приведенных кейсов, а также для множества других задач, требующих гибкости, – есть оптимальное решение. Это автомат установки компонентов AIMEX III от японской компании FUJI Machine, который лишен тех ограничений, которые привели к сложностям в вышеописанных кейсах.

FUJI Machine не нуждается в представлении. Установщики компании известны во всем мире, и их использование является чем-то вроде отраслевого стандарта в сфере серийного производства IT- и телекоммуникационного оборудования, мобильных устройств, автомобильной и промышленной электроники. Оборудование компании FUJI всегда отличалось сверхнадежностью, сверхгибкостью, сверхтехнологичностью и сверхэффективностью. И приставка «сверх» здесь в полной мере заслужена.

В России компания FUJI более известна своими модульными установщиками NXT для крупносерийных производств. Другая линейка установщиков – AIMEX III – ориентирована на предприятия, производящие сложную технику, в частности, IT и телеком, но средними объемами. NXT и AIMEX имеют единую аппаратную платформу, то есть у обоих автоматов одинаковые установочные головки, питатели, вакуумные захваты и т. д. Эти две линейки установщиков могут идеально уживаться на одном производстве, обеспечивая 100 % совместимость. Собственно, так они и были задуманы.

Если строить производство на автоматах AIMEX, то в случае бурного роста в будущем можно установить высокопроизводительную линию NXT с полной аппаратной и программной совместимостью. Есть и обратный вариант, когда на существующее производство, оснащенное линиями на базе NXT, ставится линия с AIMEX для решения задач RND и сборки небольших партий.

В первую очередь, автоматы AIMEX ориентированы на производство сложной высокотехнологичной аппаратуры. И здесь можно выделить два ключевых аспекта – наиболее значимых с точки зрения производства передовой техники. Это гибкость и функциональность оборудования, а также инструменты обеспечения качества продукции.

Начнем с гибкости и функциональности. Автомат AIMEX, как и его старший брат – автомат NXT, имеет одну очень важную особенность: установочные головки можно менять по мере необходимости. Замена головки позволяет изменять функционал автомата за несколько минут. И это не требует каких-то специальных навыков или инструментов. Можно даже при переходе с изделия на изделие менять головки вместе с питателями – легко и быстро.

Что это дает?

• Это позволяет обеспечить оптимальную конфигурацию оборудования в линии под конкретный заказ или изделие.
• Это позволяет в будущем расширить функциональности оборудования под новые задачи, избежав морального устаревания.
• Это позволяет производить техническое обслуживание оборудования почти без остановок. Снял головку для обслуживания, поставил подменную – и линия работает, и техобслуживание в процессе.

Так, благодаря механизму замены головок, можно за 5 минут превратить чип-шутер, работающий на скоростях до 80 тысяч компонентов в час, в многофункциональный установщик, который может ставить сложнейшие микросхемы, разъемы длиной до 180 мм и компоненты высотой 38 мм, в том числе с помощью механического захвата.

Быстросменные головки – это действительно крутой функционал, облегчающий жизнь многих производителей по всему миру и делающий их работу намного эффективнее. Но инженерам FUJI этого показалось мало. Они решили исключить оператора из процесса перестройки автомата. И им это удалось. Теперь есть динамическая головка DynaHead, сделавшая автомат AIMEX настоящим трансформером, который может в процессе работы автоматически превращаться в одну из четырех возможных конфигураций за счет автоматической замены механической части головки.

Когда нужна максимальная скорость установки мелких компонентов – используется инструмент с 12 захватами. Когда требуется ставить широкий спектр компонентов или, например, обеспечивать требуемое усилие прижима – используется инструмент помедленнее, но с широкими возможностями.

Нужно поставить компонент с помощью механического захвата? Без проблем, есть такая возможность.

Нужно нанести несколько доз клея перед установкой компонента? Это тоже возможно с DynaHead. И все это на одном автомате и без участия оператора.

Действительно, AIMEX – автомат-трансформер. Он позволяет реализовать весь функционал, требуемый для установки компонентов поверхностного монтажа, и даже больше. И не надо думать, какую конфигурацию выбрать при покупке – в любой момент функционал автомата может быть изменен.

Отдельно надо сказать про работу автоматов AIMEX в условиях большой номенклатуры изделий и частых переналадок. Здесь многое зависит от эффективного планирования производства. В комплекте к автоматам FUJI идет уникальный динамический планировщик Nexim Scheduler, который позволяет производить расчет плана сборки изделий в реальном времени и при этом учитывает доступные компоненты, время переналадки и перезарядки питателей. Суть в том, что при любом отклонении от плана система автоматически перестраивает план с учетом приоритетов.

Перейдем к возможностям автомата AIMEX III в части обеспечения качества и предупреждения дефектов. Поскольку установщик ориентирован на производство высокотехнологичной аппаратуры, инструментам обеспечения качества уделено особое внимание. Существуют две наиболее значимые причины появления дефектов при установке компонентов на плату.

Первая причина – это некорректная работа оборудования, вызванная, в частности, его износом и несвоевременным техническим обслуживанием. Питатели и вакуумные захваты несут значительную механическую нагрузку и могут давать сбои, приводящие к браку.

Как эту задачу решили инженеры FUJI?

• У FUJI все питатели и вакуумные захваты имеют свои уникальные идентификаторы.
• История работы каждого питателя и захвата отслеживается автоматизированной системой. Если происходят сбои в работе, программное обеспечение информирует пользователя, рекомендует проведение обслуживания или может заблокировать использование проблемного питателя или захвата.
• Проверка и техническое обслуживание питателей, вакуумных захватов и головок можно доверить специальным роботизированным модулям, которые автоматически проводят необходимые манипуляции с оборудованием и регистрируют результаты в информационной системе.

Вторая причина появления дефектов – это проблемы с платами и компонентами: повреждения и деформация, а также пересортица, вызванная человеческой ошибкой. Для решения этой задачи инженеры FUJI выстроили многоуровневую проверку компонентов и печатных плат, которая позволяет обеспечить максимально достижимый на сегодняшний день уровень качества сборки.

Когда плата входит в автомат установки компонентов, система контроля коробления печатных плат с помощью лазерного дальномера проводит замер в нескольких контрольных точках. На основе полученных данных система строит трехмерный профиль платы. В случае существенного отклонения плата может быть забракована. Если плата имеет допустимый уровень кривизны, сборка будет выполнена с учетом ее геометрии.

Плату проверили. Теперь переходим к компонентам.

Сегодня автоматическая проверка питателей при установке на базу – стандартное требование к автоматам установки компонентов. Система позволяет проверить, какая катушка находится в питателе, и в нужную ли позицию его установили. Однако эта мера не является гарантией. Сотрудник, регистрирующий компоненты на складе, мог ошибиться. Поставщик мог поставить некачественный или поврежденный компонент. Или при самой установке что-то могло пойти не так. Поэтому нужен комплекс мер дополнительной защиты.

Что есть в автоматах AIMEX?

• Проверка электрических параметров компонентов. Данный инструмент позволяет проверить конденсаторы, индуктивности и резисторы на предмет соответствия электрическим параметрам. Если фактические результаты измерения будут отличаться от описания компонента, то компонент не будет установлен на плату.
• Это широкий набор проверок с помощью оптических систем. Сначала система проверяет компоненты в носителе – питателе или поддоне. С помощью камеры, которая смотрит сверху вниз, выполняется проверка корректности позиционирования компонента. Это позволяет исключить часто встречающиеся ошибки неверной установки компонентов в поддоне или нарушенной полярности компонентов в катушке. Также данная камера при необходимости проверяет маркировку компонентов, что позволяет исключить ошибку пересортицы компонентов.

Все остальные оптические проверки проводятся уже после захвата компонента головкой. В зависимости от типа компонентов используется соответствующий инструмент. Все мелкие компоненты при установке проверяются интеллектуальным датчиком компонентов IPS. Данное средство контроля позволяет после захвата компонентов измерить его фактическую высоту и проверить корректность захвата. Измерение высоты дает возможность осуществить разбраковку и обеспечить более деликатную установку компонента, а проверка корректности захвата – предупредить сложности, связанные с работой с мелкими компонентами 0201, 01005 и меньше, например, захват за бок.

Для проверки микросхем и разъемов используется система проверки копланарности. Она позволяет проверить деформацию выводов компонентов в режиме 3D, обнаружить повреждение или отсутствие шариков, а также выявить деформацию корпуса компонента. Тем самым можно предупредить появление производственного брака при работе с дорогостоящими компонентами.

Эти инструменты обеспечивают многоуровневую проверку компонентов и печатной платы и работают как единый комплекс. Все полученные данные используются для обеспечения более качественной установки компонентов. Так, информация о геометрии печатной платы используется совместно с результатами измерения высоты компонентов, что обеспечивает более точное позиционирование установочной головки по оси Z. Это позволяет осуществить наиболее деликатную установку компонента на плату с требуемым усилием прижима.

Помимо широчайших возможностей в плане гибкости и обеспечения качества автоматы FUJI также являются эталоном в области автоматизации и интеллектуальных возможностей. Установщики AIMEX и программное обеспечение NEXIM позволяют снизить трудозатраты персонала, исключить ошибки операторов и обеспечить эффективность работы оборудования на уровне высших мировых стандартов.

Благодаря высочайшему уровню технических решений компания FUJI имеет отличную репутацию в мире, на ее автоматах установки собирается значительная часть аппаратуры ведущих мировых брендов.

Получить более детальную информацию об автоматах установки компонентов поверхностного монтажа AIMEX можно у специалистов Остек-СМТ.