Letos smo v pestri paleti robotskih aplikacij znova ponudili prikaz avtomatskega spajkanja na tiskana vezja s tehniko pretaljevanja. Tokrat je šlo za nadgrajeno različico predhodne aplikacije, saj sta bila uporabljena dva robota in podajalniki elektronskih komponent (SMT-feederji), ki se uporabljajo v realnih industrijskih aplikacijah.
Postopek pričnemo z nanašanjem spajkalne paste na tiskana vezja s pomočjo šest-osnega robota Staübli TX60, večnamenskega vakuumskega prijemala s pleskarsko lopatico ter predhodno izdelane šablone. Gre za simulacijo tehnike sitotiska, ki se uporablja na namenskih strojih. Konstrukcijske lastnosti robota omogočajo poljubno orientacijo vrha in veliko delovno območje, ki ga pri s pridom izkoriščamo za manipulacijo po prostoru. Komunikacija med robotoma poteka preko obeh krmilnikov z digitalnimi vhodnimi in izhodnimi stopnjami. S tem dosežemo sinhrono delovanje in preprečimo morebitne trke ter druge neželene scenarije.
Pripravljene ploščice podamo drugemu robotu Fanuc M-1iA, ki z nameščeno vakuumsko pipeto prenese elektronske komponente s podajalnikov na tiskano vezje. Za prijemanje komponent uporabljamo votlo kovinsko iglo premera 0,58 mm, ki je nameščena na plastičnem ogrodju, izdelanim s 3D tiskalnikom. Na strani prijemala se nahaja priključek za pnevmatsko cev, kjer se preko sesalnega ventila ustvarja podtlak.
Za podajanje elektronskih komponent so uporabljeni SMT-podajalniki oz. feederji starejše izvedbe, ki jih je davno uporabljalo podjetje Nokia za izdelavo prvih mobilnih telefonov in jih še danes srečamo v podobni izvedbi, saj so nepogrešljiv del pick-and-place robotskih celic. Delujejo na principu pnevmatike in jih krmilimo preko elektropnevmatskih ventilov. V podajalnik položimo trak z elektronskimi komponentami, kateremu najprej z navojnim kolutom odstranimo folijo. Trn preko pnevmatskega cilindra potiska trak po utoru proti robotu. Dolžino pomika nastavimo ročno z distančniki. Danes se v industriji uporabljajo modernejše elektronske izvedbe.
Sledi še zadnja faza, kjer pripravljeno vezje ročno prenesemo v pečico in segrejemo spajkalno pasto. Segrevanje poteka po predpisanem temperaturnem profilu, da optimiziramo kvaliteto spoja in ne poškodujemo elementov. Postopek je sestavljen iz predgretja, faze stalnega segrevanja, taljenja in ohlajanja. Da dosežemo najvišjo temperaturo taljenja 240 °C, uporabimo prirejeno pečico, ki jo krmilimo s programirljivim logičnim krmilnikom. V glavni regulacijski veji je programsko izveden proporcionalni regulator, za meritve v povratni zanki pa uporabljamo sondo PT100 preko analognega vhoda krmilnika. Ohlajanje zagotovimo z dotokom hladnega zraka.
Vezje, ki ga izdelujemo, je stikalo na ploskanje oz. clap relay. Mikrofon proži diferenciator, ki zaznava hitre spremembe jakosti zvoka. Taka vezava preprečuje, da se vezje sproži tudi ob konstantni veliki jakosti (npr. poslušanje glasbe). Filtiranje signala je izvedeno z monostabilno vezavo znanega integriranega vezja 555. Zadnji del predstavlja T flip-flop, ki s prvim ploskom vključi porabnik, z drugim ploskom pa izključi.
Izhodna stopnja je NPN z odprtim kolektorjem s prostorom za pritrditev releja in signalna LED-dioda. Vezje deluje na 5V enosmerne napetosti.
Dnevi industrijske robotike 2016 – Spajkanje
Laboratorij za robotiko na FE, UL
Aplikatorja: Nejc Tržan, Urh Likar
Ekipa DIR 2016
2016_SE241_15
