SMT 贴片机中的超微型伺服驱动

在之前的一期推文中我们曾经和大伙分享过一款超微型伺服驱动器.


那么话说在什么样的行业应用中会使用到这种具备如此高功率密度的伺服驱动产品呢?


本期,咱们就来看一个在电子半导体行业中 SMT 贴片机设备的应用。

 


先说下应用背景。


某制造商计划开发一台贴装能力大于 > 72,000 CPH(片/每小时)的贴片机,其设计采用了双龙门结构,共有 32 个贴装头,用于实现贴片工艺中压力范围为 0.3 ~ 10 N 的零件压制动作 。为了确保贴片设备在产量和品质方面达到较高的性能,多个贴装头需要在设备运行过程中具备两个方面的能力:
能以高度同步的运行轨迹在不同工作位置之间高速移动;
可在进行贴片工作时立即切换到低速且精准的力控模式。


不难看出,这样的应用需求还是给设备的运动控制系统提出了一些不小的挑战的,比如:
零件的压制压力非常低,且需要在低速运动模式下完成;
贴片头既要能完成复杂的运动控制,同时为了确保高速、高动态运动,其重量就有必要尽可能的减轻;
贴片头的高频往复运动可能会造成机械结构的抖动,这不仅会影响系统的控制精度,同时也对相关机电组件在苛刻的振动环境中运行的稳定性和可靠性提出了极高的要求;

 

 


为了应对上述挑战,这家制造商最终为此款贴片机的运动控制系统配备了 Elmo 的超微型伺服驱动器的解决方案。该方案包括 32 台 Gold Twitter 超微伺服驱动器,其中每 4 台整合在一块定制的集成板上,它们安装在龙门架的粱臂上,通过 EtherCAT 网络由一套双 MIMO(多输出输入控制)刚性龙门系统进行控制,用于执行 X、Y 和 Θ 轴方向的高速动态定位、以及安装在 Z 轴上的贴片头的零件压制动作,而相关各项控制参数则可借助上位配置软件工具 G-TWI 进行设定。

不难看出,这种将超微驱动器集成到龙门架上的方式,极大的缩短了机械运动机构中需要敷设的电机线缆的长度,从而让设备的运动负载(尤其是龙门架)变得十分轻量化;同时,据了解,系统中的 Gold Twitter 是以无传感器的方式进行压力控制的,进一步降低了贴片头的重量。这对于设备运行速度的提升其实是极为重要的。


当然,这样的应用方案也是需要安装在龙门架上的伺服驱动器具备如下一些特性的:


高功率密度,用以实现高响应、高动态和高速度;
较高的抗振动性能,以确保在高动态运动的龙门架上稳定、可靠的运行;
较强的振动抑制性能,用以减缓或消除龙门结构的机械抖动,并提升运动系统的控制精度;

 

 

 


据悉,在采用了 Gold Twitter 超微伺服驱动器的运动控制系统方案后,该设备在 X、Y 轴方向达到了 2 米 / 秒的运动速度,在确保产品质量的同时,设备产能提升了一倍之多;不仅如此,新设备在尺寸和重量方面还较原先缩小了 40%。

 

从本期这个案例可以看到,超微型伺服驱动器的应用价值,其实在于以极高的功率密度帮助用户在十分紧凑的设备空间内部署更多复杂的运动控制功能,同时减少设备空间体积的占用,并实现机电设备的轻量化,从而提升其整体运行效率;而在这个过程中,若要确保设备系统达到较高的应用性能,相应的控制环整定功能和在振动环境中稳定运行的能力就是这种驱动器所必备的了。