Выпуск #4-5/2009
В.Ефанов.
Автоматы КЕ-2070/2080 компании JUKI. Новые стандарты точности, скорости, гибкости
Автоматы КЕ-2070/2080 компании JUKI. Новые стандарты точности, скорости, гибкости
Просмотры: 1019
В середине 2008 года компания JUKI Automation Systems поставила своим заказчикам 20-тысячный автомат. Число поставок автоматов компании продолжает расти и в 2009 году. Это доказывает популярность автоматов компании JUKI, и если до недавнего времени заказчики компании в основном были с так называемым "средним" диапазоном производительности, то теперь с появлением новой машины семейства FX-3 сверхвысокой производительности круг заказчиков компании JUKI значительно расширился. Но основу популярности машин JUKI, как и прежде, составляют автоматы "средней" производительности, позволяющие компании уверенно держаться в тройке лидеров среди производителей SMT автоматов. Новейшими машинами JUKI в этом классе являются КЕ-2070 и КЕ-2080, отличающиеся исключительно высокой скоростью установки компонентов и формирующие новые стандарты для средне- и крупносерийного производства. Новые автоматы компании отличаются присущей оборудованию JUKI самой низкой стоимости владения.
Что подразумевается под термином минимальная стоимость владения?
Часто при покупке автоматов для установки компонентов в расчет принимаются только стоимость оборудования и теоретическая скорость установки компонентов. При таком поверхностном взгляде не учитываются другие факторы, влияющие на производственные затраты. Большими затратными факторами могут быть расходные материалы и запасные части. Существенное значение имеют и такие факторы, как время для переналадки и для превентивного техобслуживания машины, а также разница между теоретическим и практическим показателями производительности. Обслуживание, программирование и обучение операторов также влекут за собой дополнительные затраты. Благодаря многолетнему опыту по производству гибких модульных систем компания JUKI завоевала выдающуюся репутацию поставщика оборудования более высокой надежности и самой низкой стоимостью владения в сравнении с системами других производителей.
Автоматы КЕ-2080 и КЕ-2070
Наряду с увеличением объемов производства до 350 машин в месяц 2008 год для компании JUKI ознаменовался растущей популярностью автоматов КЕ-2070 и КЕ-2080 (табл.1). Производительность этих машин на 20% выше, чем у популярных автоматов предыдущих поколений компании серий 2050 и 2060. Высокой скорости установки автоматов удалось достичь благодаря применению жесткой термостабилизированной литой станины, в одной заготовке с которой выполнена направляющая по оси Y (рис.1). Эта станина обладает прекрасными антивибрационными характеристиками, которые обеспечивают как высокоскоростной процесс производства, так и сохранение точностных характеристик автомата в течение всего срока службы машины. Преимущество технологии компании JUKI перед технологиями других производителей заключается в том, что геометрия термостабилизированной станины не зависит от температурных колебаний, благодаря чему в процессе работы не нужна какая-либо температурная компенсация. Жесткость и надежность станины позволяют избежать каких-либо калибровок как после транспортировки, так и при перемещениях автомата в пределах производственных помещений.
Система X-Y приводов оборудования компании JUKI является оригинальной "системой с обратной связью", использующей двигатели переменного тока и магнитные линейные датчики положения, не чувствительные к загрязнению (рис.2). Двойной привод по осям X и Y обеспечивает высокоскоростное и точное позиционирование, не зависящее от запыленности помещения и температурных колебаний.
Одним из отличий новых автоматов от машин предыдущих поколений является большее число установочных головок (наконечников) – до шести у машины КЕ-2070 и до семи у КЕ-2080. Независимые моторы перемещения каждого наконечника по оси Z и углу поворота повышают точность и надежность автомата. В случае выхода из строя привода одного из наконечников, он исключается из сборки. Программа автоматически оптимизируется, и автомат продолжает работу с оставшимися наконечниками. Практически, простои автомата из-за такой неисправности исключены.
Для достижения максимально эффективного центрирования компания JUKI использует в своих машинах два типа систем центрирования: лазерный и видео. Лазерная система модели LNC60, обеспечивающая высокие скорость и точность установки, предназначена для центрирования чип-компонентов и небольших микросхем (рис.3). Система выполняет трехмерное измерение компонента "на лету", контролируя его положение с момента захвата до момента установки (рис.4). Используемая в машинах 2070 и 2080 лазерная система позволяет захватывать и центрировать одновременно до шести компонентов размером от 01005 до 33,5×33,5 мм.
По точности позиционирования система LNC60 в 2,5–3 раза превосходит стандартные видеосистемы, которые другие производители применяют для центрирования чип-компонентов. И это преимущество лазерной системы становится особенно очевидным при установке миниатюрных компонентов размеров 0201 и 01005. На рис.5 видна разница в точности измерения компонента 0201 видеокамерой и лазерной системой. К достоинствам системы LNC60 относятся также простота ухода и нечувствительность к солнечному свету.
Для центрирования микросхем в корпусах с матричным расположением шариковых выводов (BGA) с мелким шагом, а также компонентов больших размеров, которые слишком велики для лазерного центрирования, компания JUKI использует видеосистему с уникальной системой подсветки по трем направлениям (снизу, сбоку и сзади), работающую на трех длинах волн (рис.6). Эта видеосистема является стандартной для машины КЕ-2080. Для увеличения производительности при видеоцентрировании используется опция одновременного видеоцентрирования всех наконечников (Multi-Nozzle Vision Centering, MNVC), которая позволяет центрировать микросхемы с мелким шагом одновременно всеми наконечниками. В качестве опции система MNVC может использоваться и в автоматах КЕ-2070.
Питатели
В арсенал автоматов компании JUKI входит следующий полный набор питателей, позволяющих решать все задачи, возникающие при выполнении операции установки:
* стандартные ленточные питатели для компонентов размером от 01005 (8 мм) до 72 мм, включая питатели с возможностью подклейки ленты;
* одиночные пенальные питатели;
* групповые пенальные питатели;
* питатели для компонентов, подаваемых россыпью;
* питатели для микросхем, поступающих в поддонах. Этих питателей несколько типов, как занимающих места для ленточных и пенальных питателей, так и не занимающих;
* специальные питатели для установки ленточных идентификационных этикеток.
Несколько слов хотелось бы сказать о ленточных и пенальных питателях (рис.7а и б). Ленточные питатели – механические устройства высокой надежности. За все время "присутствия" компании JUKI в России, а это уже около девяти лет и около 85 поставленных машин, по питателям не было ни одной рекламации. Даже на первый взгляд, конструкция питателя, не имеющая ни одной пластмассовой детали в механике, выглядит очень надежной. Как всегда у JUKI продумана каждая мелочь новых аппаратов, что позволяет с высочайшей надежностью подавать компонент к месту захвата. Абсолютно исключены такие проблемы, как "выскакивание" компонента из ячейки из-за плохого качества ленты. Питатели могут работать с любыми лентами, даже не очень хорошего качества.
Пенальные питатели компании JUKI являются уникальными и не имеющими аналогов устройствами. Обычно для подачи компонентов производители используют вибропитатели, которые, как известно, имеют серьезные недостатки, связанные с трудностями подбора амплитуды и частоты вибрации. Этих недостатков совершенно лишены механические питатели JUKI, которые по надежности подачи сопоставимы с ленточными питателями. Кроме того, одиночные пенальные питатели можно регулировать по ширине и настраивать на работу с компонентами размером от 6,9 до 13 мм (питатели N-типа) и от 15 до 31 мм (питатели W-типа).
В новых машинах JUKI продолжена концепция построения трехуровневых модульных производственных линий, широко используемая для всех машин серии FlexLine.
Модульность на уровне модуля реализована с помощью таких расширяющих возможности машины опций, как:
* система измерения высоты компонента (Height Measuring System, HMS), используемая для быстрого и точного измерения высоты захвата компонента (рис.8). Лазерный сенсор мгновенно измеряет расстояние между компонентом и насадкой без "физического контакта";
* система MNVC, позволяющая увеличить производительность операции центрирования микросхем с мелким шагом почти в два раза за счет применения при видеоцентрировании не одного, а семи наконечников (на автомате КЕ-2080). Эта опция рекомендуется при установке на печатные платы большого числа компонентов в корпусах, сопоставимых по размеру с кристаллом (CSP), или малогабаритных компонентов с мелким шагом;
* датчик копланарности (совпадения плоскостей), измеряющий фактическое положение плоскостей площадок и выводов компонентов и BGA, снижая риск некачественного паяного соединения (рис.9);
* видеокамера с разрешением на 30% выше, чем у стандартной камеры. Камера обеспечивает расширение типономиналов устанавливаемых компонентов, включая компоненты в корпусах типа CSP с малым шагом, QFP с шагом 0,2 мм и другие малогабаритные компоненты;
* функция корректировки смещения трафаретной печати (Offset Placement After Solder Screen Printing, OPASS). Известно, что при смещении отпечатка пасты относительно контактной площадки для улучшения стабильности результатов оплавления и исключения эффектов "надгробной плиты" компонент следует устанавливать не на кон- тактную площадку, а на отпечаток пасты. Суть разработанной компанией JUKI технологии OPASS заключается в том, что автомат-установщик сам определяет смещение отпечатка пасты относительно контактной площадки и в зависимости от типа компонента определяет необходимое смещение при его установке (рис.10).
Модульность на уровне линии подразумевает возможность использования в одной линии различных машин компании JUKI, тем самым гибко конфигурируя линию под нужды производства (табл.2).
Модульность на уровне времени характеризуется совместимостью машин, опций и аксессуаров различных поколений. В условиях быстроизменяющегося рынка важность этого аспекта нельзя недооценивать. Для производителя электронных систем большое значение имеет возможность добавить в линию модуль, полностью совместимый с уже имеющимся оборудованием. В случае оборудования компании JUKI полной совместимостью обладают не только машины разных поколений, но и различные их аксессуары, такие как питатели, тележки и т.п. Таким образом, модульность на уровне времени становится еще и гарантией защиты инвестиций в течение длительного времени.
В 2009 году компания JUKI для поддержки производителей электронных изделий в период кризиса выпустила специальное антикризисное предложение для своих уже завоевавших популярность автоматов моделей КЕ-2050 и КЕ-2060. Эти автоматы предлагаются заказчикам в специальной комплектации, позволяющей выполнять поставленные задачи с минимальными затратами на оснащение производства. Благодаря модульному принципу построения производственных линий функциональные возможности автоматов могут быть легко расширены за счет использования дополнительных опций, что обеспечивает сборку более сложных изделий по требованию заказчика. Монтаж дополнительных опций на автоматы JUKI выполняется непосредственно у заказчика без демонтажа оборудования.
Более подробную информацию об автоматах фирмы JUKI, поставляемых компанией "Совтест АТЕ", можно получить на сайте www.sovtest.ru или по телефону (4712) 54-5417.
Часто при покупке автоматов для установки компонентов в расчет принимаются только стоимость оборудования и теоретическая скорость установки компонентов. При таком поверхностном взгляде не учитываются другие факторы, влияющие на производственные затраты. Большими затратными факторами могут быть расходные материалы и запасные части. Существенное значение имеют и такие факторы, как время для переналадки и для превентивного техобслуживания машины, а также разница между теоретическим и практическим показателями производительности. Обслуживание, программирование и обучение операторов также влекут за собой дополнительные затраты. Благодаря многолетнему опыту по производству гибких модульных систем компания JUKI завоевала выдающуюся репутацию поставщика оборудования более высокой надежности и самой низкой стоимостью владения в сравнении с системами других производителей.
Автоматы КЕ-2080 и КЕ-2070
Наряду с увеличением объемов производства до 350 машин в месяц 2008 год для компании JUKI ознаменовался растущей популярностью автоматов КЕ-2070 и КЕ-2080 (табл.1). Производительность этих машин на 20% выше, чем у популярных автоматов предыдущих поколений компании серий 2050 и 2060. Высокой скорости установки автоматов удалось достичь благодаря применению жесткой термостабилизированной литой станины, в одной заготовке с которой выполнена направляющая по оси Y (рис.1). Эта станина обладает прекрасными антивибрационными характеристиками, которые обеспечивают как высокоскоростной процесс производства, так и сохранение точностных характеристик автомата в течение всего срока службы машины. Преимущество технологии компании JUKI перед технологиями других производителей заключается в том, что геометрия термостабилизированной станины не зависит от температурных колебаний, благодаря чему в процессе работы не нужна какая-либо температурная компенсация. Жесткость и надежность станины позволяют избежать каких-либо калибровок как после транспортировки, так и при перемещениях автомата в пределах производственных помещений.
Система X-Y приводов оборудования компании JUKI является оригинальной "системой с обратной связью", использующей двигатели переменного тока и магнитные линейные датчики положения, не чувствительные к загрязнению (рис.2). Двойной привод по осям X и Y обеспечивает высокоскоростное и точное позиционирование, не зависящее от запыленности помещения и температурных колебаний.
Одним из отличий новых автоматов от машин предыдущих поколений является большее число установочных головок (наконечников) – до шести у машины КЕ-2070 и до семи у КЕ-2080. Независимые моторы перемещения каждого наконечника по оси Z и углу поворота повышают точность и надежность автомата. В случае выхода из строя привода одного из наконечников, он исключается из сборки. Программа автоматически оптимизируется, и автомат продолжает работу с оставшимися наконечниками. Практически, простои автомата из-за такой неисправности исключены.
Для достижения максимально эффективного центрирования компания JUKI использует в своих машинах два типа систем центрирования: лазерный и видео. Лазерная система модели LNC60, обеспечивающая высокие скорость и точность установки, предназначена для центрирования чип-компонентов и небольших микросхем (рис.3). Система выполняет трехмерное измерение компонента "на лету", контролируя его положение с момента захвата до момента установки (рис.4). Используемая в машинах 2070 и 2080 лазерная система позволяет захватывать и центрировать одновременно до шести компонентов размером от 01005 до 33,5×33,5 мм.
По точности позиционирования система LNC60 в 2,5–3 раза превосходит стандартные видеосистемы, которые другие производители применяют для центрирования чип-компонентов. И это преимущество лазерной системы становится особенно очевидным при установке миниатюрных компонентов размеров 0201 и 01005. На рис.5 видна разница в точности измерения компонента 0201 видеокамерой и лазерной системой. К достоинствам системы LNC60 относятся также простота ухода и нечувствительность к солнечному свету.
Для центрирования микросхем в корпусах с матричным расположением шариковых выводов (BGA) с мелким шагом, а также компонентов больших размеров, которые слишком велики для лазерного центрирования, компания JUKI использует видеосистему с уникальной системой подсветки по трем направлениям (снизу, сбоку и сзади), работающую на трех длинах волн (рис.6). Эта видеосистема является стандартной для машины КЕ-2080. Для увеличения производительности при видеоцентрировании используется опция одновременного видеоцентрирования всех наконечников (Multi-Nozzle Vision Centering, MNVC), которая позволяет центрировать микросхемы с мелким шагом одновременно всеми наконечниками. В качестве опции система MNVC может использоваться и в автоматах КЕ-2070.
Питатели
В арсенал автоматов компании JUKI входит следующий полный набор питателей, позволяющих решать все задачи, возникающие при выполнении операции установки:
* стандартные ленточные питатели для компонентов размером от 01005 (8 мм) до 72 мм, включая питатели с возможностью подклейки ленты;
* одиночные пенальные питатели;
* групповые пенальные питатели;
* питатели для компонентов, подаваемых россыпью;
* питатели для микросхем, поступающих в поддонах. Этих питателей несколько типов, как занимающих места для ленточных и пенальных питателей, так и не занимающих;
* специальные питатели для установки ленточных идентификационных этикеток.
Несколько слов хотелось бы сказать о ленточных и пенальных питателях (рис.7а и б). Ленточные питатели – механические устройства высокой надежности. За все время "присутствия" компании JUKI в России, а это уже около девяти лет и около 85 поставленных машин, по питателям не было ни одной рекламации. Даже на первый взгляд, конструкция питателя, не имеющая ни одной пластмассовой детали в механике, выглядит очень надежной. Как всегда у JUKI продумана каждая мелочь новых аппаратов, что позволяет с высочайшей надежностью подавать компонент к месту захвата. Абсолютно исключены такие проблемы, как "выскакивание" компонента из ячейки из-за плохого качества ленты. Питатели могут работать с любыми лентами, даже не очень хорошего качества.
Пенальные питатели компании JUKI являются уникальными и не имеющими аналогов устройствами. Обычно для подачи компонентов производители используют вибропитатели, которые, как известно, имеют серьезные недостатки, связанные с трудностями подбора амплитуды и частоты вибрации. Этих недостатков совершенно лишены механические питатели JUKI, которые по надежности подачи сопоставимы с ленточными питателями. Кроме того, одиночные пенальные питатели можно регулировать по ширине и настраивать на работу с компонентами размером от 6,9 до 13 мм (питатели N-типа) и от 15 до 31 мм (питатели W-типа).
В новых машинах JUKI продолжена концепция построения трехуровневых модульных производственных линий, широко используемая для всех машин серии FlexLine.
Модульность на уровне модуля реализована с помощью таких расширяющих возможности машины опций, как:
* система измерения высоты компонента (Height Measuring System, HMS), используемая для быстрого и точного измерения высоты захвата компонента (рис.8). Лазерный сенсор мгновенно измеряет расстояние между компонентом и насадкой без "физического контакта";
* система MNVC, позволяющая увеличить производительность операции центрирования микросхем с мелким шагом почти в два раза за счет применения при видеоцентрировании не одного, а семи наконечников (на автомате КЕ-2080). Эта опция рекомендуется при установке на печатные платы большого числа компонентов в корпусах, сопоставимых по размеру с кристаллом (CSP), или малогабаритных компонентов с мелким шагом;
* датчик копланарности (совпадения плоскостей), измеряющий фактическое положение плоскостей площадок и выводов компонентов и BGA, снижая риск некачественного паяного соединения (рис.9);
* видеокамера с разрешением на 30% выше, чем у стандартной камеры. Камера обеспечивает расширение типономиналов устанавливаемых компонентов, включая компоненты в корпусах типа CSP с малым шагом, QFP с шагом 0,2 мм и другие малогабаритные компоненты;
* функция корректировки смещения трафаретной печати (Offset Placement After Solder Screen Printing, OPASS). Известно, что при смещении отпечатка пасты относительно контактной площадки для улучшения стабильности результатов оплавления и исключения эффектов "надгробной плиты" компонент следует устанавливать не на кон- тактную площадку, а на отпечаток пасты. Суть разработанной компанией JUKI технологии OPASS заключается в том, что автомат-установщик сам определяет смещение отпечатка пасты относительно контактной площадки и в зависимости от типа компонента определяет необходимое смещение при его установке (рис.10).
Модульность на уровне линии подразумевает возможность использования в одной линии различных машин компании JUKI, тем самым гибко конфигурируя линию под нужды производства (табл.2).
Модульность на уровне времени характеризуется совместимостью машин, опций и аксессуаров различных поколений. В условиях быстроизменяющегося рынка важность этого аспекта нельзя недооценивать. Для производителя электронных систем большое значение имеет возможность добавить в линию модуль, полностью совместимый с уже имеющимся оборудованием. В случае оборудования компании JUKI полной совместимостью обладают не только машины разных поколений, но и различные их аксессуары, такие как питатели, тележки и т.п. Таким образом, модульность на уровне времени становится еще и гарантией защиты инвестиций в течение длительного времени.
В 2009 году компания JUKI для поддержки производителей электронных изделий в период кризиса выпустила специальное антикризисное предложение для своих уже завоевавших популярность автоматов моделей КЕ-2050 и КЕ-2060. Эти автоматы предлагаются заказчикам в специальной комплектации, позволяющей выполнять поставленные задачи с минимальными затратами на оснащение производства. Благодаря модульному принципу построения производственных линий функциональные возможности автоматов могут быть легко расширены за счет использования дополнительных опций, что обеспечивает сборку более сложных изделий по требованию заказчика. Монтаж дополнительных опций на автоматы JUKI выполняется непосредственно у заказчика без демонтажа оборудования.
Более подробную информацию об автоматах фирмы JUKI, поставляемых компанией "Совтест АТЕ", можно получить на сайте www.sovtest.ru или по телефону (4712) 54-5417.
Отзывы читателей
