Roboty lutownicze jako alternatywa dla lutowania ręcznego

Alternatywa lutowania manualnego

Udostępnij:

Powszechna dostępność urządzeń elektronicznych, które dziś stanowią nieodłączny element codziennego życia, jest w dużej mierze możliwa dzięki automatyzacji procesów produkcyjnych, w tym przede wszystkim lutowania. Na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat wykształciły się dwie dominujące technologie przemysłowego lutowania: lutowanie rozpływowe oraz lutowanie na fali. Metody te od dawna zajmują stabilną pozycję w branży elektronicznej i są powszechnie wykorzystywane w produkcji seryjnej. Choć procesy te stale podlegają pewnym modyfikacjom i udoskonaleniom, uznaje się je za rozwiązania dobrze poznane, a przede wszystkim bardzo wydajne.

Ograniczenia klasycznych metod lutowania

Nie oznacza to jednak, że są one pozbawione wad. Zarówno lutowanie rozpływowe, jak i lutowanie falą to procesy technologicznie złożone i kosztowne – zarówno na etapie zakupu urządzeń, jak i ich późniejszej eksploatacji. Wymagają one również odpowiedniego zaplecza technicznego oraz specjalistycznej wiedzy. Dodatkowo ich elastyczność jest ograniczona. W praktyce oznacza to, że nie wszystkie elementy można w ten sposób skutecznie polutować. W przypadku lutowania falą problemem bywają między innymi komponenty przewlekane THT o nietypowych kształtach, a także niektóre płytki PCB wrażliwe na kontakt z ciekłym lutem. Potencjalnych problemów jest niestety więcej, co objawia się wciąż zaskakująco powszechnym stosowaniem lutowania ręcznego w lutowaniu elementów przewlekanych. Metoda ta jest jednak czasochłonna, wymagająca umiejętności i obarczona dużym ryzykiem błędów operatora, dlatego najczęściej stosuje się ją z konieczności, a nie z wyboru.

Lutowanie selektywne to nie zawsze najlepsza droga

Jednym z rozwiązań częściowo eliminujących ograniczenia procesów manualnych jest tzw. lutowanie selektywne. W tej technologii wykorzystuje się precyzyjnie kontrolowaną falę ciekłego lutu działającą jedynie na niewielkim obszarze płytki. Dzięki temu metoda ta jest bardziej elastyczna niż klasyczne lutowanie falą, z którego się wywodzi. Niestety, podobnie jak inne zautomatyzowane technologie, jest to rozwiązanie stosunkowo drogie oraz skomplikowane w implementacji. W praktyce powstaje więc pewna luka pomiędzy wydajnymi, lecz kosztownymi systemami przemysłowymi a łatwo dostępnym, lecz mało efektywnym lutowaniem ręcznym.

Robot lutowniczy jako rozsądny krok pomiędzy ręcznym montażem, a pełną automatyką

Odpowiedzią na tę potrzebę są roboty lutownicze marki Quick. Choć robotyzacja nie jest w przemyśle niczym nowym, kartezjańskie roboty lutownicze wyróżniają się kompaktową konstrukcją, prostotą obsługi oraz relatywnie niską ceną. Urządzenia te mają budowę bardzo zbliżoną do popularnych drukarek 3D, a rozwój i upowszechnienie tej technologii przyczyniły się do znaczącego obniżenia kosztów produkcji oraz poprawy ergonomii obsługi.

Głowica lutująca robota kartezjańskiego
Rys. 1. Głowica lutująca robota kartezjańskiego

Quick 9494 w praktyce - co potrafi i gdzie się sprawdza?

Jednym z flagowych modeli jest czteroosiowy robot lutowniczy Quick 9494. Urządzenie pracuje w prostopadłościennym polu roboczym o wymiarach 400 × 400 mm, a dodatkowa oś umożliwia obrót głowicy lutowniczej. Cykl pracy realizowany jest za pomocą klasycznego grotu i drutu lutowniczego w sposób tożsamy z lutowaniem ręcznym. Dzięki temu wdrożenie robota do istniejących stanowisk manualnych nie stanowi większego problemu. Niewielkie wymiary urządzenia pozwalają na jego ustawienie bezpośrednio na stanowisku roboczym. W takiej konfiguracji zadaniem operatora jest jedynie umieszczanie elementów w polu pracy maszyny oraz odbieranie gotowych podzespołów po zakończeniu cyklu lutowania. Obsługa robota nie wymaga zaawansowanej wiedzy z zakresu automatyki ani specjalistycznego przygotowania technologicznego – w większości przypadków wystarczają podstawy znajomości procesu lutowania ręcznego.

Kartezjański robot lutowniczy
Rys. 2. Kartezjański robot lutowniczy

Różne procesy, różne potrzeby, różne roboty QUICK

Model Quick 9494 jest najbardziej uniwersalnym rozwiązaniem w ofercie producenta. W podstawowej wersji typu desktop przeznaczony jest przede wszystkim dla mniejszych zakładów produkcyjnych. Dzięki szerokiej gamie dostępnych akcesoriów i opcji konfiguracyjnych urządzenie można jednak łatwo dostosować do bardziej wymagających środowisk produkcyjnych. Do opcjonalnego wyposażenia należą między innymi zamknięta klatka bezpieczeństwa z kurtynami świetlnymi, zintegrowany system pochłaniania oparów czy generator azotu wspomagający proces lutowania.

 

Oferta robotów lutowniczych Quick jest oczywiście znacznie szersza. Obejmuje ona zarówno modele o mniejszym, jak i większym polu roboczym, takie jak roboty Quick 9393 oraz Quick 9595. Dostępne są również wersje o niestandardowym zakresie ruchu głowicy, konstrukcje wyposażone w podwójny blat roboczy, a także bardziej zaawansowane systemy przeznaczone do pracy w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych – na przykład roboty serii S100 z wbudowanym transportem krawędziowym.

 

Oczywiście kartezjańskie roboty lutownicze nie są w stanie dorównać wydajnością technologiom takim jak lutowanie falą czy lutowanie rozpływowe. Nie jest to jednak ich głównym zadaniem. Choć proces lutowania robotem jest zazwyczaj szybszy od lutowania ręcznego – głównie dzięki szybkim ruchom głowicy oraz automatycznemu podawaniu spoiwa – największą zaletą tego rozwiązania jest wysoka powtarzalność i precyzja pracy. W praktyce oznacza to zachowanie zalet lutowania manualnego przy jednoczesnym wyeliminowaniu większości jego ograniczeń.

Rys. 3. Zaawansowany robot lutowniczy S100-T4 przystosowany do pracy w linii. Praca urządzenia jest w pełni kontrolowana z poziomu panelu HMI
Zintegrowany, automatyczny transport PCB w zaawansowanych robotach Quick
Rys. 4. Zintegrowany, automatyczny transport PCB w zaawansowanych robotach Quick

Kiedy robot lutowniczy naprawdę się opłaca?

Podsumowując, w wielu zastosowaniach, w których obecnie wykorzystuje się lutowanie ręczne, wdrożenie kartezjańskiego robota lutowniczego może okazać się rozwiązaniem opłacalnym. Wyjątek stanowią przede wszystkim bardzo małe serie produkcyjne, pojedyncze montaże, lutowanie prototypów czy prace serwisowe. W pozostałych przypadkach robot lutowniczy zapewnia dużą elastyczność, wysoką powtarzalność oraz stosunkowo krótki czas realizacji procesu. Nie zastępuje on najbardziej wydajnych technologii przemysłowych, jednak doskonale je uzupełnia, szczególnie tam, gdzie ich zastosowanie jest technicznie trudne lub ekonomicznie nieuzasadnione.

Inne Artykuły