دستگاه pick and place

دستگاه pick and place  چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

دستگاه pick and place ، ماشین هایی هستند که ماموریت آن ها انتقال قطعات و محصولات در خطوط تولید است. استفاده از این ماشین ها در خطوط تولید باعث بالاتر رفتن ایمنی( خط تولید لوازم الکترونیکی ، برقی و شیمیایی) بالاتر رفتن سرعت و دقت ( همانند همه فرآیند های اتوماسیون تولید) و کیفیت محصولات نهایی شده است.

تا کنون در این سایت در خصوص ماژول حرکت خطی ، بال اسکرو و غیره با جزییات نحوه انتخاب آن ها صحبت کرده ایم. سپس در مقاله قبل در خصوص انواع دستگاه های CNC و بخصوص دستگاه CNC رومیزی به عنوان یک کاربرد بسیار رایج از محورهای حرکت خطی صحبت کردیم.

برخی از منابع دستگاه های pick and place  را زیر مجموعه ماشین آلات CNC دانسته اند و برخی دیگر خیر. در هر صورت اگر این ماشین آلات زیر مجموعه دستگاه های CNC هم نباشند، جهت کنترل و در محل قرار دادن قطعات از کامپیوتر استفاده می کنند و از لحاظ منطق کاری بسیار شبیه به دستگاه های CNC هستند.

دستگاه های pick and place  هم از سه محور حرکت خطی برای انتقال محصولات استفاده می کنند. ( طراحی مکانیزم حرکت خطی). این دستگاه ها سه کاربرد اصلی در خطوط تولید محصول دارند:

رایج ترین و معروف ترین کاربرد این دستگاه در مونتاژ قطعات SMD روی مدارهای چاپی است. در قسمت بعدی مقاله بصورت مفصل در خصوص این دستگاه صحبت شده است. کاربرد های دستگاه pick and place  که می تواند در خطوط تولید هر محصولی استفاده شود، اتوماسیون بسته بندی و اتوماسیون مراحل مونتاژ دستگاه ها است.

دستگاه مونتاژ قطعات SMD  (دستگاه SMT)

قبل از اینکه به شرح دستگاه بپردازیم نیاز است تا در خصوص قطعات SMD و فناوری SMT صحبت کنیم. قطعات SMD  قطعاتی هستند که بصورت سطحی روی برد چاپی نصب می شوند. کلمه SMD  مخفف Surface mount Device  است. این قطعات در مقابل قطعاتی قرار می گیرند که پایه دار هستند و برای نصب روی مدار های چاپی نیاز به ایجاد سوراخ در مدار است.

اما کلمه SMT به فناوری نصب سطحی اشاره دارد. این کلمه مخفف Surface Mount Technology  است. هنگامی که در خصوص فناوری نصب سطحی صحبت می کنیم، منظور تمام مراحل این فناوری است. برای مثال فناوری خمیر مدارهای چاپی، فناوری لحیم کردن قطعات SMD روی مدارهای چاپی و غیره.

در این مقاله از تمام تکنولوژی SMT فقط به نحوه قرار دادن قطعات الکترونیکی روی مدار های چاپی می پردازیم. در گذشته مونتاژ  قطعات روی مدار چاپی بصورت دستی انجام می شد. این فرآیند زمان بر و با دقت پایین بود. اما با استفاده از سیستم های حرکت خطی امروزه این فرآیند بصورت اتوماسیون و با دقت بالا انجام می شود.

دستگاه های pick and place  قطعات چاپی را  از خشاب های Feeder دستگاه با مکش هوا بر می دارند و در محل تعیین شده آن روی برد قرار می دهند. 

دستگاه های SMT با برند های متفاوت و امکانات متفاوت تولید می شوند. در ادامه برخی از ویژگی های اصلی که در انتخاب دستگاه تاثیر گذار است را بصورت تیتر وار ذکر می کنیم:

• تعداد کلگی دستگاه: کلگی های دستگاه قطعات را از فیدر بر می دارند و در محل تعیین شده روی برد قرار می دهند. هر چه تعداد این کلگی ها بیشتر باشد سرعت گذاشتن قطعه روی مدار بالاتر است. دستگاه های کوچک و رومیزی یک و یا دو کلگی دارند، اما دستگاه های بزرگ حدود 8 و یا بیشتر کلگی دارند.
• تعداد خشاب feeder: خشاب های feeder محل تغذیه قطعات برد های الکترونیکی هستند. در دستگاه های صنعتی متداول است که حدود 50 خشاب برای برد های مختلفی که می خواهند در دستگاه SMT مونتاژ شوند در نظر بگیرند.
• سایز قرار گیری مدار چاپی: مدار های چاپی که در دستگاه SMT قرار می گیرند می توانند اندازه های متفاوتی داشته باشند. اما معمولا یک محدوده برای دستگاه های مختلف وجود دارد. برای مثال یک دستگاه بزرگ می تواند بردهای PCB در ابعاد 50 سانتی متر در 30 سانتی متر را با دقت 01mm مونتاژ کند.
• سرعت بار گذاری : سرعت بارگذاری همان تعداد قطعه ایست که در یک ساعت دستگاه می تواند مونتاژ کند. اگرچه دستگاه هایی وجود دارند که با سرعت 32 هزار قطعه در ساعت بارگذاری می کنند، اما دستگاه صنعتی معمولی بصورت میانگین بین 15 تا 20 هزار قطعه در ساعت بارگذاری می کنند.
• دوربین جهت الاین کردن قطعات: هنگامی که قطعات در خشاب ها قرار دارند ممکن است به هر دلیلی در راستای مورد نظر جهت قرار گیری روی برد نباشند. دستگاه های تمام اتوماتیک برای هر کدام از کلگی ها یک دوربین در نظر می گیرند. این دوربین با استفاده از پردازش تصویر راستایی که باید قطعه قرار بگیرد را تشخیص می دهد و اصطلاحا قطعه را الاین می کند. برخی از دستگاه ها که بصورت نیمه اتوماتیک در بازار وجود دارند. برای الاین کردن از انسان کمک می گیرند. نحوه کار به این صورت است که دستگاه بصورت اتوماتیک قطعات را بر می دارد و بالای سر محل قرار گرفتن روی برد می آورد سپس بصورت دستی اپراتور دستگاه راستای مورد نظر را به قطعه می دهد.

در زیر یک دستگاه رومیزی pick and place  برای قطعات SMD نشان داده شده است. دستگاه نشان داده شده 15 فیدر جهت قرار دادن قطعات و یک کلگی دارد.

همانطور که در عکس مشخص است ساختار این دستگاه بسیار مشابه با دستگاه CNC رومیزی است. محورهای حرکتی این دستگاه با استفاده از تسمه و پولی ساخته شده است و شفت و بلبرینگ های خطی جهت راهنما های محور ها استفاده شده است. تفاوت این دستگاه با دستگاه CNC در کلگی آن است. در دستگاه های CNC به جای کلگی که قطعات را بر می دارد اسپیندل موتور قرار داده می شود.