ASM E BY SIPLACE testa di posizionamento cp14 03109887

La testa di lavoro SIPLACE CP14 è un modulo di posizionamento di core progettato da ASM Assembly Systems (ex Siemens Electronic Assembly Systems) per macchine di posizionamento ad alta velocità e alta precisione, ed è un componente chiave delle macchine di posizionamento della serie SIPLACE X. La testa di lavoro è ottimizzata per ambienti di produzione elettronica ad alto volume e con un'elevata varietà di prodotti ed è adatta al posizionamento ad altissima velocità e precisione di componenti IC da 01005 a grandi dimensioni (come 0402, 0603, QFN, POP, ecc.).

2. Background tecnico e posizionamento di mercato

Contesto di sviluppo: soddisfare i requisiti di posizionamento ad alta densità di microcomponenti (01005) e componenti di forma speciale in settori come 5G ed elettronica automobilistica

Posizionamento di mercato: linee di produzione SMT di fascia medio-alta, bilanciamento di velocità e precisione (la velocità teorica della testa di lavoro CP14 può raggiungere 156.000 CPH)

Rapporto generazionale: CP14 è una versione aggiornata di CP12 e i principali miglioramenti includono:

L'asta dell'ugello è più leggera del 30%

La velocità di risposta del sistema di vuoto è aumentata del 20%

Aggiunta la funzione di scansione della superficie del componente

3. Spiegazione dettagliata della struttura meccanica

1. Sistema meccanico di base

Caratteristiche tecniche del sottosistema

Il sistema di azionamento multiasse utilizza la tecnologia del motore lineare + guida a sospensione magnetica (brevetto DE102015216789), ripetibilità dell'asse Z ±5μm

Matrice della testa di posizionamento 16 ugelli sono controllati indipendentemente e ogni ugello è dotato di una rotazione indipendente dell'asse θ (risoluzione 0,01°)

Meccanismo di riduzione delle vibrazioni Design di riduzione delle vibrazioni a tre livelli (smorzamento elettromagnetico attivo + tampone in gomma passivo + molla ad aria)

Sostituzione rapida del modulo Design modulare, tempo di sostituzione della singola testina di lavoro <90 secondi (inclusa la calibrazione)

2. Sistema di controllo del movimento

Asse X/Y: azionamento motore lineare, accelerazione massima 3G

Asse Z: azionamento motore bobina mobile, intervallo di controllo della pressione 0,1-5 N (passo programmabile di 0,01 N)

Asse θ: motore a trasmissione diretta (DDM), velocità 3000 giri/min

IV. Elettronica e sistema di sensori

1. Rete di sensori intelligenti

Tipo di sensore Parametri tecnici Funzione

Altimetro laser 3D Campo di misura 0-10 mm, risoluzione 1 μm Rilevamento della complanarità dei componenti, compensazione della deformazione del PCB

Sistema di visione ad alta frequenza di fotogrammi CMOS da 2000 fps, risoluzione ottica di 5 μm Allineamento dei componenti in tempo reale e rilevamento dei difetti

Sensore di vuoto a matrice 16 canali monitoraggio indipendente, tempo di risposta <1 ms Monitoraggio del tasso di successo del prelievo e manutenzione predittiva

Modulo di monitoraggio della temperatura Misurazione della temperatura a 8 punti, precisione ±0,5℃ Compensazione della deformazione termica e protezione dal surriscaldamento

2. Architettura di controllo

Controllore principale: Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC

Comunicazione in tempo reale: TSN (Time Sensitive Network), tempo di ciclo 62,5μs

Sistema di sicurezza: freno di sicurezza SIL3, verifica del doppio encoder ridondante

V. Parametri di prestazione

1. Specifiche di base

Indice dei parametri

Gamma di componenti applicabili 01005 (0,4×0,2 mm)~30×30 mm (incluso CSP con passo 0,3 mm)

Velocità di montaggio teorica 156.000 CPH (standard IPC9850)

Precisione di montaggio ±25μm@3σ (Cpk≥1,67)

Spaziatura minima dei componenti 0,15 mm (richiesto ugello speciale)

Peso 4,2 kg (incluso set di ugelli standard)

2. Requisiti ambientali

Parametri Requisiti

Temperatura di lavoro 23±2℃ (richiesto laboratorio a temperatura costante)

Intervallo di umidità 40-60%RH (senza condensa)

Aria compressa 6 bar±0,2 bar, norma ISO8573-1 Classe 2

VI. Innovazione tecnologica di base

1. Sistema di compensazione dinamica della precisione (DACS)

Fattori di compensazione in tempo reale:

Deformazione termica meccanica (tramite rete di sensori di temperatura)

Inerzia del movimento (basata sul controllo feedforward dell'accelerazione)

Deformazione PCB (feedback dei dati di scansione 3D)

2. Strategia di posizionamento intelligente

Controllo adattivo della pressione:

Tecnologia di atterraggio morbido (forza di contatto <0,1 N)

Monitoraggio della deformazione della pasta saldante (tramite sensore di spostamento laser)

Algoritmo di gestione dei componenti:

Controllo antiribaltamento del componente asimmetrico

Algoritmo anti-schizzo dei microcomponenti

VII. Sistema di manutenzione

1. Piano di manutenzione a tre livelli

Punti tecnici dell'articolo del ciclo

Ispezione giornaliera della pulizia dell'ugello Utilizzare una penna di pulizia speciale (P/N: SIPLACE 488-223) per pulire la parete interna dell'ugello

Ispezione settimanale Ispezione del sistema del vuoto Testare il tempo di instaurazione del vuoto di 16 canali (valore standard <50 ms)

Manutenzione mensile Lubrificazione delle parti mobili Utilizzare grasso speciale (Klüberplex BEM 41-132), dosaggio 0,2 ml/guida

Ispezione annuale Taratura completa Include:

• Calibrazione della lunghezza focale del sistema ottico

• Compensazione di fase dell'encoder

• Calibrazione del punto zero del sensore di forza

2. Funzione di manutenzione predittiva

Monitoraggio dell'indice di salute:

Usura dell'ugello (basata sull'analisi della forma d'onda del vuoto)

Previsione della durata dei cuscinetti (diagnosi dello spettro delle vibrazioni)

Sistema di allarme intelligente:

Avviso di guasto precoce (ad esempio E710: anomalia armonica sull'asse Z)

Invio di suggerimenti di manutenzione (tramite ASM Remote Smart Factory)

8. Diagnosi tipica dei guasti

1. Guasto meccanico

Codice Fenomeno Analisi della causa principale Soluzione

E201 Sovraccarico del servo dell'asse Z La dissipazione del calore del motore della bobina mobile è scarsa Pulire il canale di dissipazione del calore e controllare la ventola di raffreddamento

E315 Deviazione di posizionamento dell'asse θ Il segnale dell'encoder è disturbato Controllare il filo di schermatura e rifare la messa a terra

2. Guasto del sistema del vuoto

Codice Fenomeno Analisi della causa principale Soluzione

E407 Guasto del vuoto multicanale La membrana della valvola di distribuzione è danneggiata Sostituire il gruppo valvola (P/N: SIPLACE 577-991)

E412 Ritardo nella risposta del vuoto Blocco parziale della tubazione Utilizzare un ago da 0,3 mm per la pulizia

3. Guasto del sistema di visione

Codice Fenomeno Analisi della causa principale Soluzione

E521 Sfocatura dell'immagine Inquinamento del gruppo di lenti o attenuazione dei LED Pulizia ottica professionale, misurare l'intensità della sorgente luminosa

E533 Dati di calibrazione anomali Deviazione del posizionamento della scheda di calibrazione Rieseguire la procedura guidata di calibrazione della visione

IX. Aggiornamento e selezione

1. Opzioni di espansione delle funzioni

Codice opzione Descrizione della funzione

OPX-014-001 Kit di posizionamento ultra-preciso (incluso ugello di livello nano, precisione migliorata a ±15μm)

Versione ad alta temperatura OPX-014-003 (supporta un ambiente di 85°C, incluso uno speciale sistema di lubrificazione)

Kit antistatico OPX-014-005 (ESD<10V, adatto per componenti RF)

2. Percorso di aggiornamento intelligente

ASM Smart Reponse: auto-ottimizzazione dei parametri di posizionamento basata sull'intelligenza artificiale

Kit gemello digitale: kit di strumenti di modellazione del gemello digitale della testa di lavoro

X. Caso di applicazione

Piano di configurazione della linea di produzione di elettronica per autoveicoli:

Combinazione di apparecchiature: 4×SIPLACE X4 (ciascuno dotato di 2 teste di lavoro CP14)

Componenti tipici:

Resistori 01005 (60% 0402)

QFN-56 (passo 0,4 mm)

Connettori di forma speciale (fino a 15 mm)

Prestazioni misurate:

OEE completo: 92,3%

Intervallo medio di guasto: 1.750 ore

XI. Tendenza allo sviluppo tecnologico

Design più leggero: stelo dell'ugello in fibra di carbonio (riduzione del peso del 50%)

Controllo dell'accoppiamento di campi multifisici:

Ottimizzazione collaborativa vibrazione-calore-stress

Applicazione del rilevamento quantistico:

Misurazione della posizione su scala nanometrica (fase di prototipo)

Questa testa di lavoro rappresenta l'attuale livello avanzato della tecnologia di posizionamento SMT. Raggiunge un perfetto equilibrio tra velocità e precisione grazie alla profonda integrazione tecnologica ed è la soluzione preferita per la produzione elettronica di fascia alta.