logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych

ghost666 24 Maj 2015 23:41 7698 7
  • Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych

    Opisany poniżej chwytak próżniowy jest głównym elementem składowym automatu do układania elementów na płytce drukowanej. W ciągu ostatniego roku powstało kilka tego rodzaju otwartych projektów maszyn tego rodzaju, zatem autor także podjął próbę stworzenia swojego własnego rozwiązania. Tego rodzaju automat pozwala na znaczne przyspieszenie obsadzania płytek drukowanych elementami.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Dokładniej mówiąc, opisywany element jest częścią składową projektowanej przez autora mini-fabryki. Założeniem tego ogromnego projektu jest stworzenie maszyny do montażu urządzeń elektronicznych, mieszczącej się w sześcianie o boki 50 cm. Automat wyposażony ma być w wymienne narzędzia - m.in frezarkę, dyspenser do pasty lutowniczej czy próżniowy chwytak do elementów elektronicznych. Oczywiście projekt ten jest ogromnym wyzwaniem, najpewniej zbyt dużym dla jednej osoby.



    Jednym z czynników, który znacznie przyspieszył pracę nad opisywanym urządzeniem, jest projekt urządzenia z sensorami. Na płytce drukowanej tego układu jest około 300 elementów, wiele z nich w obudowach 0402. Podobnie z Arducoderem, którego złożenie zajmuje około 4 dni, lutując wszystko ręcznie.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Wydaje się że niedrogie, otwarte projekty automatów do umieszczania elementów na PCB są w takim momencie rozwoju, w jakim drukarki 3D były 10 lat temu. W czasach pierwszych prototypów tych urządzeń opracowywano wiele rozwiązań, z których część się przyjęła i jest stosowana do dzisiaj.

    Tak samo jest y próżniowymi uchwytami - jest wiele prototypów, ale nie każdy z nich może podnosić np, elementy w obudowach 0603 albo precyzyjnie obracać element do zadanego położenia.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Oczywiście nie jest tak, że nic ciekawego nie jest publikowane. Dosyć często publikowane są bardzo ciekawe i funkcjonalne projekty, jednakże są one zazwyczaj drogie i przeznaczone do użytku profesjonalnego. Fajnie by było stworzyć układ nie kosztujący więcej niż kilkaset dolarów, a mogący przyspieszyć montaż prototypowych płytek drukowanych.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Niedawno ukazał się opis podnośnika próżniowego opartego o piezoelektryczną dmuchawkę firmy Murata. Prpjekt jest bardzo atrakcyjny - element o wielkości 20 mm x 20 mm x 2 mm jest zintegrowaną pompką, co znacznie upraszcza jej wykorzystanie. Nie jest konieczne stosowanie zewnętrznej pompy próżniowej.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Jako że ten element zaprojektowany został raczej do dmuchania, a nie zasysania, konieczne jest zakrycie portu wejściowego układu. Autor wykonał w tym celu niewielki element z pleksi z umieszczonym w środku elementem aktywnym. Niewielki silnik krokowy z pustą w środku osią wykorzystany został do precyzyjnego obracania układem. Dzięki temu projekt jest bardzo prosty, po jednej stronie silnika znajduje się pompka, a po drugiej końcówka chwytająca podciśnieniem elementy.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Końcówka chwytaka składa się z strzykawki do pasty lutowniczej i końcówki na luer-lock.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Powyżej widać dolną część dmuchawki Muraty, czyli miejsce gdzie pobierane jest powietrze. Niewielki otwór poniżej ma 2,2 mm średnicy, czyli tyle ile ma pusta w środku oś silnika krokowego. Przy wykorzystaniu dodatkowej, plastikowej tubki udało się to wszystko spasować na wcisk. Na zdjęciu widać także kontroler elementu piezoelektrycznego.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Górny element w akrylowej obudowie został podobnie przymocowany do osi silnika krokowego. Całość połączenia uszczelniono silikonem, aby zapewnić dostateczne podciśnienie.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Jak się udało? Podobnie jak w przypadku innych projektów układ miał problemy z powtarzalnym podnoszeniem elementów w obudowach 0603, ale główny problem był gdzie indziej. Z uwagi na słabe podciśnienie, najcięższym elementem jaki udało się podnieść był magnetometr o wielkości 4 mm x 4 mm i było to już na krawędzi działania podnośnika - mógł podnieść go ze stołu, ale nie dawał rady wyjąć go z taśmy.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Okazuje się zatem, że pieoelektryczna dmuchawka przydaje się tylko do podnoszenia niezwykle małych i lekkich elementów.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Podobnie skończyły się eksperymenty z pompą próżniową KPV14A-6V firmy Clark. Nadal projekt zintegrowanej głowicy próżniowej nie był możliwy do zrealizowania, ale oczywiście można było skorzystać z innej pompy. Wybór padł na pompę Sparkfun, gdyż innym autorom udało się z jej wykorzystaniem podnosić do 15 g - wartość dostateczna dla większości elementów.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Złożony został adapter pozwalający na połączenie pompki Sparkfun do pustej osi silnika krokowego. Przewód próżniowy wychodzący z pompki jest dosyć sztywny i utrudnia poruszanie chwytakiem, więc będzie on musiał być wymieniony na elastyczniejszy, tak aby możliwy był obrót elementu o 180°, ale do testów tego rozwiązania aktualny sztywny przewód jest dostateczny.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    Pompka próżniowa firmy Sparkfun okazała się być idealna. Nawet przy obniżonym z 12 V do 8,5 V zasilaniu (aby pracowała odrobinę ciszej) była ona w stanie podnieść bardzo ciężkie elementy np. pokazany powyżej ukłąd w 100 pinowej obudowie TQFP.

    Automatyczny próżniowy podnośnik do elementów elektronicznych


    A tutaj widać jak pompa pozwala na podniesienie ciężkiego elementu w postaci całego modułu bluetooth.

    Podsumowując - piezoelektryczna mikropompa jest eleganckim elementem i pozwala na stworzenie autonomicznej głowicy podnośnika próżniowego, ale jedynie do bardzo lekkich elementów. Z kolei pompka Sparkfun pozwoliła na podniesienie wszystkich elementów, ale jej wykorzystanie narzuca szereg problemów mechanicznych, które trzeba rozwiązać, aby umożliwić precyzyjny obrót układu.

    Źródło:

    http://www.tricorderproject.org/blog/vacuum-head/

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2 14720139
    VanKiller003
    Poziom 15  
    Fajny projekcik, ciekawy jestem jak cała maszyna będzie się sprawdzała na końcu i jaka wyjdzie cena projektu. Jak ktoś ma dwie lewe ręce do smd to czemu nie.
    Ale i tak człowieka nie zastąpi :D
  • #3 14726271
    gemiel
    Poziom 25  
    Projekt owszem, ciekawy. Tylko trzeba mieć silnik krokowy, który posiada oś z otworem. Pompkę piezo też. W większości przypadków wśród elektroników amatorów w naszym kraju trzeba będzie zejść na ziemię i poszukać innego rozwiązania.
  • #4 14730374
    krzysiek_p
    Poziom 14  
    Zawsze można wyciągnąć rotor z silnika i dać go tokarzowi do przewiercenia ;)
  • #5 14731015
    gemiel
    Poziom 25  
    krzysiek_p napisał:
    Zawsze można wyciągnąć rotor z silnika i dać go tokarzowi do przewiercenia ;)

    Życzę sukcesów. Wiercenie gołego wałka o szlifowanej powierzchni jest wyzwaniem, a co dopiero kombinowanie z kompletnym rotorem. W zasadzie nawet amatorskie rozbieranie i składanie silników krokowych nie jest zalecane.
  • #6 14732599
    Piotr Ziemowit
    Poziom 14  
    Da się, nakładki z teflonu spasowane na grubosc osi srednica taka jak rotor. Potem w tokarke, wiertło do inox. Wiercimy z obu stron. Wszystko się da tylko wyszło mnie to cos koło 60 zł. Sorki za polskie znaki, lap zonki.
  • #7 14733660
    krzysiek_p
    Poziom 14  
    gemiel napisał:
    krzysiek_p napisał:
    Zawsze można wyciągnąć rotor z silnika i dać go tokarzowi do przewiercenia ;)

    Życzę sukcesów. Wiercenie gołego wałka o szlifowanej powierzchni jest wyzwaniem, a co dopiero kombinowanie z kompletnym rotorem. W zasadzie nawet amatorskie rozbieranie i składanie silników krokowych nie jest zalecane.


    W zasadzie to amatorskie robienie czegokolwiek nie jest zalecane - można mieć pewniej i bezpieczniej w sklepie. Nie wiem kolego, czy otwierałeś kiedyś silnik krokowy? Nie wiem co mogłoby pójść nie tak otwierając go - to jest tylko rotor, stator i 2 łożyska...
  • #8 14873058
    vania
    Poziom 24  
    krzysiek_p napisał:
    W zasadzie to amatorskie robienie czegokolwiek nie jest zalecane - można mieć pewniej i bezpieczniej w sklepie. Nie wiem kolego, czy otwierałeś kiedyś silnik krokowy? Nie wiem co mogłoby pójść nie tak otwierając go - to jest tylko rotor, stator i 2 łożyska...

    Mnie uczyli że nie zaleca się rozbierania silników krokowych bez specjalnego oprzyrządowania. Silnik po ponownym złożeniu ma dużo mniejszy moment obrotowy. Związane jest to rozmagnesowaniem się magnesów rotora. Pewnie dla małego silnika który będzie tylko kręcił lekkim elementem to nie będzie miało znaczenia.
REKLAMA