Spájkovanie je dôležitou súčasťou procesu výroby elektroniky. S rozmachom inteligentných zariadení a spotrebnej elektroniky rastie aj dopyt po vysokokvalitných spájkovaných komponentoch. Tento nárast dopytu núti výrobcov aplikovať efektívnejšie spôsoby výroby.

Spájkovacie roboty prichádzajú v mnohých podobách v závislosti od odvetvia a použitia. Bežne sa používajú v elektrotechnickom a polovodičovom priemysle. Nájdeme ich aj v automobilovom a leteckom priemysle, ale aj pri výrobe zdravotníckych pomôcok. Kvôli malým rozmerom spájkovaných častí sa v priemysle využíva na spájkovanie široká škála robotov, najčastejšie roboty SCARA, karteziánske a šesťosové roboty.

Karteziánsky robot je vhodný pre aplikácie, ktoré vyžadujú manuálne ukladanie komponentov obslužným pracovníkom. Tieto roboty ponúkajú vysokú presnosť pri práci vďaka jednoduchosti a pevnosti ich konštrukcie. Karteziánsky robot možno prispôsobiť mnohým aplikáciám, ale nevyhovuje aplikáciám, ktoré vyžadujú zložitý pohyb spájkovacej hlavy pod uhlom. Kartezián, ako naznačuje jeho názov, sa môže pohybovať iba v smere x, y a z.

Robot SCARA je bežnou voľbou pre spájkovacie aplikácie a ponúka dostatočný dosah, rýchlosť a presnosť. Tento robot sa dokáže rýchlo pohybovať z bodu do bodu a stále si zachováva dobrú úroveň presnosti. Nevýhodou je menšia pohyblivosť v priestore, avšak tento stroj je zvyčajne rýchlejší ako karteziánsky a šesťosový robot.

Šesťosový robot môže byť nasadený vo väčšine aplikácií vrátane spájkovania. Môže sa pohybovať dopredu a dozadu, hore a dole a tiež vybočovať, nakláňať sa a pretáčať, čím ponúka viac možností pohybu ako roboty SCARA. Táto možnosť spájkovania je však oveľa drahšia ako predošlé dva roboty. Pre úlohy, ktoré vyžadujú obratný pohyb, je šesťosový robot jednoznačná voľba.

Prečo zvážiť spájkovací robot?

Spájkovací robot môže byť vynikajúcim doplnkom výrobného procesu, ktorého požiadavky a možnosti určia, či bude automatizácia spájkovania pridanou hodnotou. Tu je niekoľko bežných dôvodov, prečo dnešní poprední výrobcovia integrujú spájkovacie roboty do svojich výrobných závodov.

Vyššia rýchlosť. Hlavnou výhodou automatizácie procesu spájkovania je zvýšenie rýchlosti a účinnosti. Spájkovacie roboty sú nielen rýchle pri vykonávaní úloh, ale nevyžadujú prestávky z dôvodu únavy a v prípade potreby môžu pracovať 24 hodín denne, 7 dní v týždni, čím sa zvyšuje produkcia.

Vyššia úroveň presnosti. Spájkovacie roboty sú nielen rýchlejšie ako ručné spájkovanie, ale sú aj presnejšie. Každým rokom sa elektronika zmenšuje a očakáva sa, že dopyt po menšej a ľahšej elektronike bude len rásť. Mnohé PCB sú zaplnené množstvom súčiastok a iných komponentov, a preto je pravdepodobné, že spájkované spoje budú pri manuálnom spracovaní spojené nesprávne. Na rozdiel od toho je robotické spájkovanie programované na určitú trajektóriu a úroveň kvality. Chyby, ktoré sa vyskytnú, možno odstrániť preprogramovaním, čo je jednoduchšie ako pri ľudskom pochybení. Navyše, servomotory, ktoré poháňajú pohyb, umožňujú spájkovacím robotom opakovane sa pohybovať do rovnakého bodu v submilimetrovom rozsahu. To znamená väčšiu presnosť vo výrobe a menej chýb.

Lepšia konzistentnosť a menej odpadu. Roboty ponúkajú lepšiu presnosť a opakovateľnosť, pokiaľ ide o spájkovanie spojov. Automatizácia tiež vedie k vyššej kvalite výrobkov, pretože robot vždy aplikuje rovnaké množstvo spájky a využíva konzistentné teplo. To znamená, že všetky komponenty budú mať rovnakú kvalitu, čo nie je bežné pri manuálnom spracovaní. A keďže priemyselné odvetvia neustále smerujú k inteligentným riešeniam na zvyšovanie kvality a znižovanie odpadu, automatizácia spájkovania je v tomto smere nevyhnutnou a sľubnou budúcnosťou.

Spájkovacie roboty

Dnešný trh s robotikou ponúka riešenia pre nespočetné množstvo robotických aplikácií vrátane automatického spájkovania. Ďalej uvádzame pár takýchto riešení na robotické spájkovanie.

SolderBot od spoločnosti MELSS je robotický spájkovací systém, ktorý umožňuje presné, opakovateľné a vysoko kvalitné spájkovanie. Ponúka dynamické nastavenie teploty spolu s možnosťou bodového a ťahového spájkovania so širokou škálou spájkovacích hrotov. Charakteristickou vlastnosťou robota je vykonanie 15 spájok za minútu.

TM Robotics a ELMOTEC ponúkajú rad plne automatizovaných spájkovacích systémov, ktoré kombinujú presné a spoľahlivé roboty SCARA a šesťosové roboty Shibaura Machine so spájkovacími hlavami navrhnutými spoločnosťou ELMOTEC.

Robotický spájkovací systém TMT R9800S od firmy Thermaltronics ponúka inovatívny a prepracovaný dizajn a mimoriadnu presnosť pri spájkovaní. Na rozdiel od typických karteziánskych robotov je tento model vybavený snímačmi na kontrolu vykonávaného postupu bez spoliehania sa len na určený program. Režim pozorovania, overovania a tiež rozhodovania je vďaka schopnosti zhromažďovať a využívať dáta jedným z najdôležitejších faktorov potrebných na splnenie požiadaviek Priemyslu 4.0.

Viac možností

Keďže elektrotechnická výroba vo všeobecnosti a najmä spájkovanie majú vďaka robotizácii a automatizácii čo získať, nie je žiadnym prekvapením, že elektrotechnický priemysel je na ceste stať sa výrazným spotrebiteľom robotiky. S robotikou sa možnosti spájkovania mnohonásobne zvyšujú. Dá sa tomu lepšie porozumieť na príklade. S pokrokom v technológii sú obvody a PCB dosky stále výkonnejšie a zároveň sa zmenšujú. To znamená, že spájkovanie je potrebné pre čoraz menšie diely na miniatúrnych doskách. Práca v takom malom rozsahu nie je vždy manuálne realizovateľná. Tu nastupuje robotika, ktorá nám umožňuje pracovať s väčšou presnosťou na menších plochách. Technológie ako robotické, laserové a ultrazvukové spájkovanie výrazne zvyšujú naše možnosti.

Zdroje

[1] What robotic soldering can do to your electronics manufacturing line. MELSS. [online]. Publikované 15. 9. 2021. Citované 17. 2. 2023. 

[2] Soldering Robots: Powering the Future of Electronics. HowTo-Robot. [online]. Publikované 5. 4. 2022. Citované 17. 2. 2023. 

[3] Three reasons to robotize soldering operations. Plant Engineering. [online]. Publikované 30. 9. 2021. Citované 17. 2. 2023. 

-pev-