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Upgrade der SMD Besückungsmaschine

Written by BonsaiBrain. Posted in Projekte

Liebe Community,

Wie bereits im Blogpost SMD Bestückungsmaschine erwähnt, haben wir uns mit BAM&DICE eine DIY Pick and Place Maschine gebaut.

Nachdem diese sehr zuverlässig funktioniert hat, haben wir an der Positionierungsgenauigkeit und der Vielfalt der verwendbaren Bauteile gearbeitet.
Das Ergebnis kann sich sehen lassen:

pnp machine neu web

Die in der ersten Version verwendete Rotationsachse wurde komplett umgebaut und durch einen NEMA8 Motor mit Hohlwelle ersetzt. Dieser sitzt auf einer senkrechten Achse, welche mit einem zweiten  Motor horizontal auf- und abbewegt werden kann.

neue spitzen halterung web

Auf diese Art muss nicht immer die gesammte Z-Achse bewegt werden, welches die Geschwindigkeit enorm erhöht.

Auf der Hohlwelle sitzt eine abgeschnittene 1ml Spritze mit Kanüle auf welcher wiederum ein Gummi-Aufsatz für guten Grip sorgt. Der Silikonschlauch der alten Version war einfach nicht dicht genug.

neue spitze web

Wie man auf dem Bild erkennen kann, sitzt das Ganze nicht perfekt gerade, so dass sich beim Drehen der Spitze die Position leicht verändert, doch das lässt sich in der Software kompensieren.

Als nächstes mussten die Trays durch richtige Abroller, sogenannte Feeder ersetzt werden. Bei den großen Bauteilen sind die Trays ganz praktikabel, jedoch kleinere Bauteile hüpfen bei der Entnahme gerne mal. Dabei passiert es dann, das ein Bauteil entnommen wird und gleichzeitig 3 benachbarte aus dem Tray hüpfen. Diese liegen dann natürlich nicht neben dem Tray sondern irgendwo dazwischen, so dass beim nächsten Mal nicht nur kein Bauteil an der Spitze hängt, sondern auch gleich noch der Tray verschoben ist, weil die Spitze daran hängen geblieben ist. Dass dabei die Spitze ebenfalls verbogen wird, muss ich nicht extra erwähnen...

Alles in allem: Suboptimal

Die erste Idee war, gebrauchte, professionelle Feeder einzukaufen und diese dann irgendwo an die Maschine anzubauen. Problem war nur, dass diese professionellen Feeder riesig sind:

professioneller feeder web

Zum Größenvergleich habe ich eine typische Rolle mit SMD-Bauteilen eingelegt.
Der Feeder ist zwar ein echtes Patent, was den mechanischen Vorschub der Bauteile anbelangt, jedoch ist der Hebel dafür sehr schwergängig. Die mechanische Konstruktion, um diesen Hebel zu bewegen, wäre einfach zu groß - soviel Platz haben wir neben unserer DIY Maschine einfach nicht. Gleichzeitig kostet ein solcher Feeder mehrere Hundert Euro - etwas übertrieben, wenn die Feeder mehr kosten, als der Rest der Maschine.

Daher haben wir uns auf die Suche nach Alternativen umgesehen und sind dabei auf ein sehr simples System gestossen:

new feeder1 web

Hierbei werden die Bauteile auch einzeln angeboten.
Der Vorschub erfolgt durch das Abziehen des Abdeckbandes, welches um den Shaft eines Schrittmotors gewickelt wird.
Eine Lichtschranke in der Mitte des Feeders verfolgt das Bauteilband an der Lochrasterung und gibt somit immer nur ein Bauteil frei.
Wie man am Bild erkennen kann, ist dieser Feeder viel kleiner, als das professionelle Pendant und lässt sich dadurch viel einfacher in die Maschine einbauen.

Ein paar kleine Nachteile hat dieses System:
Die aufgewickelten Bänder müssen etwa alle 1000-2000 Bauteile gewechselt werden.
Man benötigt für jeden Feeder einen Schrittmotor und eine Lichtschranke.
Die Bänder müssen vorher umgespult werden, da die Lichtschranke auf der Seite der Löcher der Bänder sitzt.

new feeder2 web

Der einzige Unterschied der Feeder untereinander ist die Größe des Schlitzes für die Bauteile.
Dieser Schlitz sollte möglichst exakt der Bandgröße entsprechen.
Um nicht jedes Mal den ganzen Feeder neu drucken zu müssen, haben wir nur den vorderen Teil gedruckt und die Größe so lange angepasst, bis das Band perfekt passte.

feeder test web

Nach der Anpassung der einzelnen Bänder konnten die Feeder komplett gedruckt werden.

Die Ansteuerung erfolgt nach wie vor über BAM&DICE.
Nachdem für die Achsensteuerung bereits 4 von 5 Schrittmotoren verwendet werden, musste ein zweites BAM&DICE angeschlossen werden, welches nur die 4 Feeder steuert.

Dieser Feeder Controller überwacht dabei ein paar digitale Eingänge die mit dem ersten BAM&DICE verbunden sind. Über diese I/Os wird das Vorfahren eines Feeder angefordert. Sobald einer dieser I/Os High wird, dreht der Feeder Controller den entsprechenden Schrittmotor bis er an der entsprechenden Lichtschranke einen High-Low Statusübergang sieht.

Die Software, openPNP, konnte durch ein paar kleinere Modifikationen an die neuen Feeder angepasst werden.

Nach Installation aller 4 Feeder haben wir ein kleines Video gedreht, um die herausragende Performance unserer DIY Maschine zeigen zu können:

 

Bei Interesse an den Feedern, den Pick and Place Spitze oder der Elektronik bzw. dem Zusammenspiel aller Komponenten dürft Ihr uns gerne eine This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. schreiben. Wir teilen die 3D Modelle und schicken Euch einen Downloadlink zu unserer Variation der openPNP Software.

Als nächste Anpassung steht noch eine Verbesserung der Feeder an: Die Trennung der Vorschub-Einheit und dem Teil in welchem die Bauteile präsentiert werden. Einerseits hat man dadurch genug Platz um den Motorshaft, um nicht alle 2000 Bauteile das Band neu aufziehen zu müssen und andererseits kann man das Ganze so designen, dass man die Bauteilbänder nicht vorher umspulen muss.


Euer 2PrintBeta - Team

Kabelablängmaschine

Written by BonsaiBrain. Posted in Projekte

Hi Community,

Für einen Kunden benötigen wir immer wieder unterschiedliche Längen an Litze, Teflon-Schlauch und Schrumpfschlauch. Nachdem die Nachfrage stetig immer größer wird und manuelles Zuschneiden dann doch seine Zeit in Anspruch nimmt, dachten wir uns, hier würde sich ein Automat ganz gut machen.

Doch wie so oft: Ein industrieller Kabelablängautomat ist nicht günstig. Also blieb nur noch eines: Selber bauen.

Das Prinzip ist recht simpel: Ein motorbetriebener Vorschub für's Kabel und am Ende etwas, was das Kabel abschneidet. Beides wird mit Schrittmotoren angesteuert, so dass wir hier ein BAM&DICE Board mit zwei DICE STK verwenden konnten.

Also Vorschub diente ein Satz an RC-Reifen mit Felgen, welchen wir einmal zu Testzwecken gedruckt haben. Doch mit was schneidet man am Ende das Kabel durch?

Die Ideen reichten von Rasierklingen bis hin zu einer Halterung für einen Dremel mit Schneideblatt. Doch ein kurzer Test ergab: Eine Schere ist ausreichend. Also wieso nicht einfach eine Schere?

Nach der Idee kommt die Durchführung. Ein Motor wurde mit einer Antriebsscheibe mit einem hervorstehenden Stift versehen und bewegt somit die Schere, deren zweites Schneideblatt mit Schrauben fixiert wurde:

ablaenger3 web

Vor und hinter den Antriebsrädern wurde eine Führung angebracht, welche die Kabel daran hindert seitlich abzuhauen.

Nach den ersten paar Schneidetests mit einer stark gewellten Litze ergab sich noch ein kleines Problem mit dieser Kabelführung:

In dem Moment, in dem das Kabel geschnitten wird, neigt es dazu hinter der Klinge abzuknicken. Dies führt dazu, dass das Kabel nicht mehr zwischen die beiden Klingen der Schere geschoben wird.

Stattdessen rutscht es darunter durch, verkeilt sich und der Vorschub funktioniert nicht mehr.

Abhilfe hat eine kleine Feder aus POM geschaffen. Diese sorgt dafür, dass beim nächsten Schnitt das Kabel hinter der Klinge hervorgeholt wird. Gleichzeitig ist die Felder gezackt, was bei stärkeren Kabeln dafür sorgt, dass dieses nicht an der Klinge entlangrutscht, sondern an einer der Zacken der Feder hängen bleibt.

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Wie bereits erwähnt, wurde das Ganze mit einem BAM&DICE angesteuert, welches wir geschickt in die Schneidemaschine integriert haben:

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Somit ist es in Zukunft ein Leichtes, die für unseren Kunden benötigten Kabel auf Knopfdruck zuzuschneiden.

So richtig schick ist es zwar nicht geworden, doch es funktioniert erstaunlich zuverlässig und die Gesamtkosten liegen bei etwa einem Zehntel dessen, was ein fertiger Kabelablängautomat kosten würde.

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Zuletzt noch ein kleines Video, in welchem man unser Meisterwerk in Aktion beobachten kann:

Mit besten Grüßen vom Bodensee

Euer 2PrintBeta - Team

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