J: Kas ir augstas frekvences reakcijas kļūmes SMT pneimatiskajās sistēmās un kā tās parādās elektronisko komponentu montāžas līnijās?

Virsmas montāžas tehnoloģijā (SMT) elektronisko ierīču montāžā ātrums un precizitāte ir galvenie ražošanas efektivitātes rādītāji. Mūsdienu komponentu izvēles un novietošanas mašīnas, automatizēti komponentu padziņas mehānismi un pneimatiskās vakuuma adatas darbojas ātrumā, kas liek sajust apmierinātību, novietojot stundā desmitiem tūkstošu mikroskopisku komponentu (piemēram, kondensatorus, rezistorus un mikroshēmas) uz печатных плат (PCB). Lai uzturētu šos ātrumus, šo darbības mehānismu vadīšanai izmantotajām pneimatiskajām solenoīda vārstiem jādarbojas augstā frekvencē — bieži vien no 30 līdz 60 hercim (cikli sekundē), un to reakcijas laiks tiek mērīts milisekundēs, kuru skaits ir vienciprains.

Augstas frekvences reakcijas atteice rodas tad, kad pneimatiskais solenoīda vārsts vairs nespēj pabeigt savu atvēršanas un aizvēršanas ciklu noteiktajā laika periodā. Vārsta reakcija vairs nav ātra un momentāna, bet kļūst lēna, nevienmērīga vai pilnīgi nesinhrona ar mašīnas elektronisko vadības ierīci. Šis mehāniskais novēlotums var izraisīt vairākas smagas kvalitātes un ekspluatācijas problēmas ražošanas līnijā:

• Komponentu nepareiza novietošana un ‘kapiņu veidošanās’ (tombstoning): ja pneimatiskais vārtis vakuuma caurules vadība neatbrīvo sūkšanu tieši tajā milisekundē, kad novietošanas galva sasniedz PCB, komponents var tikt novietots nedaudz no paredzētās vietas, nokrist agrāk par laiku vai stāvēt uz viena gala (defekts, ko sauc par ‘kapiņu veidošanos’).
• Palielinātas atkritumu normas: vārsta lēnā pārslēgšanās izraisa komponentu nokrišanu mašīnā vai to nepareizu novietošanu uz lodēšanas pastas, kas rezultē tūlītējā dēļa noraidīšanā un dārgu komponentu izšķiešanā.
• Sistēmas sinhronizācijas kļūmes: SMT mašīnas nepārtraukti izmanto optiskos un mehāniskos sensorus, lai pārbaudītu komponentu novietojumu. Tikai 5 milisekunžu kavēšanās pneimatiskajā darbināšanā var izraisīt automātisku mašīnas avārijas apstāšanos, kas pārtrauc visu ražošanas līniju.
• Vakuuma izpūšanas kļūmes: Komponenta atbrīvošanas laikā īss pozitīvā spiediena impulss (izpūšanas gaiss) tiek ievadīts, lai pārvarētu atlikušo vakuumu un pielīmēšanas spēkus. Ja augātrumīgā izpūšanas vārsta reakcija ir pārāk lēna, komponents paliek pielipis pie sprauslas, kas nākamajā ciklā izraisa komponenta uzņemšanas kļūmi.

J: Kādas ir augstas frekvences reakcijas kļūmju pamatcēloņi SMT pneimatiskajos solenoīda vārstos?

Kad augstas frekvences pneimatiskais vārsts sāk darboties nepareizi, problēma reti ir vienkārša elektriska darbības traucējuma dēļ. Parasti tā ir sarežģīta mijiedarbība starp mehānisko nodilumu, gaisa kvalitāti, pneimatisko konstrukciju un termisko slodzi. R&D inženieri un tehniskās apkopes komandas troubleshootingu veicot ir jāizpēta vairākas bieži sastopamas pamatproblēmu cēlonis:

• Saspiesta gaisa piesārņojums: SMT mašīnām ir nepieciešams ārkārtīgi tīrs un sauss gaiss. Ja galvenā filtrācijas sistēma nedarbojas pareizi, mikroskopiski putekļu, kompresora eļļas vai ūdens tvaika daļiņas var iekļūt vārstā. Augstās ātrībā šī maisījuma dēļ vārstā veidojas lipīga mīksta masa, kas palielina mehānisko pretestību iekšējam spolēm un samazina to kustības ātrumu.
• Solenoida tinuma pārkarsēšanās: Solenoida tinuma darbināšana augstās frekvencēs (īpaši nepārtrauktas darbības režīmā) rada ievērojamu siltumu. Kad vara tinuma temperatūra paaugstinās, tā elektriskā pretestība pieaug, kas samazina magnētisko spēku, kas iedarbojas uz vārsta sviru. Šis vājais magnētiskais vilciena spēks palēnina vārsta atvēršanas laiku un var novērst pilnīgu aktivizāciju.
• Sviras un blīvējuma nodilums: Standarta gumijas vai poliuretāna blīvējumi ātri nodilst un rada siltumu, ja tos ciklē miljoniem reižu ar augstu ātrumu. Rodamā berze palielina reakcijas laiku un var izraisīt blīvējuma materiāla degradāciju, kas rada iekšējas gaisa noplūdes un turpmāk samazina aktivizācijas ātrumu.
• Atpakaļspiediens un izplūdes plūsmas ierobežojumi: kompaktās SMT mašīnās daudzas vārstu vienības ir uzstādītas cieši viena pie otras uz viena kolektora. Ja izplūdes atveres vai skaņas slāpētāji ir ierobežoti, kolektorā var veidoties atpakaļspiediens. Šis atlikušais spiediens darbojas pret vārsta sviru, kavējot tās atgriešanās spirāli un novēlot vārsta aizvēršanas ciklu.
• Pārmērīgs Trubu Garums: pneimatiskā vārsta un izpildmehānisma fiziskais attālums veido gaisa kolonnu, kuru katrā ciklā jāpiepilda ar spiedienu un jāatbrīvo no spiediena. Ja savienojošā poliuretāna caurule ir pārāk gara, pneimatiskais signāls kavējas, kas imitē vārsta reakcijas atteici.

J: Kā tehniskās apkopes komandas var sistēmiski diagnosticēt un novērst šos bieži notiekošos bojājumus?

Augstas frekvences pneimatisko bojājumu novēršana SMT vide prasa sistēmisku diagnostikas pieeju. Tehniskās apkopes inženieri ir jāievēro šie tehniskie diagnostikas soļi:

• Diagnostizēt kompresētā gaisa kvalitāti: Pārbaudīt mašīnas lokālo filtra-regulatora-smērētāja (FRL) moduli. Pārliecināties, ka koalescences filtra vienība aktīvi noņem eļļas miglu līdz 0,01 mikroniem un ka membrānas sausinātājs uztur rasas punktu pie vai zem 3 grādiem pēc Celsija. Notīrīt gaisa caurules, lai noņemtu jebkādu uzkrājušos šķidrumu vai dūņas.
• Izmērīt elektrisko vadības signālu: Izmantot osciloskopu, lai pārbaudītu, vai 24 V līdzsprieguma signāls, kas nonāk solenoīda spolē, ir tīrs un asis kvadrātveida vilnis. Jebkāds sprieguma kritums vai lēns pieaugums no PLC vai mašīnas vadības ierīces var izraisīt atbilstošus mehāniskus novirzes vārstā.
• Pārbaudīt termisko un magnētisko veiktspēju: Izmērīt solenoīda spolu temperatūru maksimālās slodzes laikā. Ja spoles darbojas ļoti karstas (virs 80 grādiem pēc Celsija), pārbaudīt, vai tās ir paredzētas 100 % nepārtrauktai ekspluatācijai, un pārbaudīt, vai vadības shēma var izmantot enerģiju taupošu maksimālās un turpināšanas sprieguma samazināšanu.
• Minimizēt pneimatisko mirušo tilpumu: Pārbaudīt cauruļvada izkārtojumu. Cauruļvadam jābūt pēc iespējas īsākam (ideālā gadījumā zem 300 mm) un ar minimālo iekšējo diametru, kas nepieciešams, lai nodrošinātu vajadzīgo plūsmu. Tas samazina gaisa tilpumu, ko ir jāpiepilda ar spiedienu, nodrošinot momentānu mehānisko reakciju uz dozētāja galviņas.
• Pārbaudīt izplūdes ceļus un skaņas slāpētājus: Noņemt kolektoru skaņas slāpētājus un pārbaudīt mašīnas darbības ātrumu. Ja reakcija ievērojami uzlabojas, skaņas slāpētāji ir aizsērējuši ar eļļas atliekām un tos ir jānomaina, lai novērstu pretspiediena uzkrāšanos.

J: Kādas modernās vārstu tehnoloģijas AIRWORK ir izstrādājusi, lai novērstu augstas frekvences bojājumus SMT automatizācijā?

Lai novērstu augstas frekvences reakcijas bojājumus, kas raksturīgi standarta rūpnieciskajiem vārstiem, AIRWORK ir izstrādājusi īpašu augsto ātrumu mikro solenoīdvārstu sēriju, kas paredzēta tieši SMT un pusvadītāju montāžas līnijām:

• Zema berzes spuldes tehnoloģija: AIRWORK izmanto vieglās, cieti anodētās alumīnija spuldes ar speciāliem zema berzes pārklājumiem. Tas samazina kustīgās masas lielumu un novērš līkšanas-un-slīdēšanas efektu, ļaujot vārstam pārejot starp stāvokļiem mazāk nekā 4 milisekundēs.
• Augstas izturības HNBR blīves: Mūsu SMT vārsti aprīkoti ar augstas veiktspējas ūdeņraža nitrila butadiēna gumijas (HNBR) blīvēm, kas nodrošina izcilu nodilumizturību un termisko stabilitāti. Šīs blīves ir izstrādātas tā, lai izturētu vairāk nekā 100 miljonus ciklu bez degradācijas, saglabājot perfektu blīvējumu un zemu berzi.
• Optimizētas siltuma izvadīšanas spoles: AIRWORK spoles izgatavotas no augstas kvalitātes vada un iekapsulētas termiski vadīgās polimēru masās. Tās ir konstruētas tā, lai ātri izvadītu siltumu, uzturot darba temperatūru zemu pat nepārtrauktas augstas frekvences pārslēgšanās laikā.
• Integrēta enerģijas taupīšanas elektronika: Mūsu modernās augstas ātruma solenoīdventiles var piegādāt ar integrētām enerģijas taupīšanas shēmām. Šīs shēmas īsākā nekā milisekundes daļā piegādā augstsprieguma impulsu (24 V līdzstrāva), lai nodrošinātu ātru sviru kustību, pēc tam nekavējoties samazinot spriegumu līdz zemākam turēšanas līmenim (parasti 5 V līdzstrāva). Tas samazina siltuma veidošanos līdz pat 70 %, novēršot tinumu degradāciju un nodrošinot ātrus reaģēšanas laikus ilgstošā darbības režīmā.

Uzlabojot SMT komponentu ievietošanas un novietošanas sistēmas un automatizētos barotājus, pārejot uz AIRWORK augstas frekvences pneimatiskajiem risinājumiem, B2B elektronikas ražotāji var minimizēt komponentu novietošanas kļūdas, samazināt atkritumu līmeni un nodrošināt nepārtrauktus, augstas iznākuma ražošanas ciklus.