Brainstorming Thread für eigene Bestückungsautomaten

[C. H. (hedie)]

Hallo zusammen

Nach etlichen Projekten, welche doch immer komplexer wurden, und immer 
mehr SMD's enthalten, wird das Bestücken von Hand immer mühseliger.

Ein "Professionelles" bestücken ist zu teuer.

Deshalb habe ich mir ein neues Langzeitprojekt zugelegt.
Ein Bestückungsautomat von Grund auf neu entwickeln.

Zu beginn, sollen beispielsweise Schrittmotorsteuerungen noch zugekauft 
werden, um den Prototypen voranzutreiben. Wenn zu viel Zeit ohne aktives 
Arbeiten verstreicht, vergeht mit irgendwann die Lust am Projekt.

Später aber, sollen auch diese Teile komplette Eigenentwicklungen sein.


Es gibt ja schon einige YouTube Videos über Bestückungsautomaten aus CNC 
Maschinen.

Erstmals einige Punkte, weshalb dieses System nicht optimal ist:

- Meist sehr langsame Verfahrgeschwindigkeiten.
- Unterschiedliche Hardware...

Was diese YouTube Maschinen jedoch alle gemeinsam haben,
einen zuverlässigen Selbstbau Feeder haben diese meiner Meinung nach 
alle nicht.

Deshalb dachte ich mir, bevor ich mir die Maschine bastle, was ja 
bestimmt irgendwie zu machen ist, investiere ich Zeit in den 
aufwändigsten Teil.
Den Feeder.

Anbei habe ich euch mal einige Bilder und ein Video des aktuellen Stands 
gehängt.

Ich würde mich über Kommentare und Vorallem kreative und Sinnvolle Ideen 
freuen.

Wenn das ganze ein Erfolg wird, könnten viele von uns davon profitieren.

Mein Ziel ist es, eine voll funktionsfähige Maschine fürs Hobbybudget 
produzieren zu können.

Beschreibung zum Bild:
1: Hier kommt der Motor hin mit einer Schnecke.
2: Dies ist der Hebel, welcher den Gurt nach oben drücken soll.
3: Dies ist das Förderrad. Auf diesem wird ein Zahnrad befestigt, 
welches mit der Schnecke des Motors Kontakt macht.
4: Hier kommt eine Feder rein, welche den Hebel betätigt.
5: SMD-Gurt.
6: Über diese Kannte, soll die Abdeckfolie des Gurts entfernt werden.
Ein entsprechender Mechanismus ist leider noch nicht vorhanden. 
Vielleicht hat jemand von euch eine Idee.
7: Hier wird das Bauteil entnommen.
8: Der Gurt wird/soll über diesen Schacht abgeführt werden.
9: Hier befindet sich eine Reflexlichtschranke unter dem Transportrad.
Diese soll die einzelnen Zähne erkennen und so ein exaktes Feeden 
ermöglichen.



Also lasst hören, was Ihr zu meinem System denkt. Und bringt 
verbesserungen.

Und ja, ich weiss das der Gurt im Video durch den Feeder hindurch 
geht...

Danke!

[Cyblord -. (cyblord)]

Claudio Hediger schrieb:
> Hallo zusammen
>
> Nach etlichen Projekten, welche doch immer komplexer wurden, und immer
> mehr SMD's enthalten, wird das Bestücken von Hand immer mühseliger.
>
> Ein "Professionelles" bestücken ist zu teuer.

Das ist die Frage. Außerdem gehört zur fertigen Platine ja mehr als das 
reine Bestücken.

> Mein Ziel ist es, eine voll funktionsfähige Maschine fürs Hobbybudget
> produzieren zu können.

Was genau soll die Maschine tun? Mit dem Plazieren der Bauteile ist das 
ganze ja noch nicht fertig. Wie kommt die Paste drauf? Am Ende muss man 
noch Reflow Löten.

Hast du dir den Rest auch schon überlegt? Mit fehlt eine allgemeine 
Systembeschreibung auch vom Rest:

Wie werden die Bauteile aufgenommen? Wie erfolgt die Positionierung? 
Klassische Hobby-CNC-Technik? Im echten Bestückungsautomaten werden die 
Teile ja nicht in die Paste gedrückt, sondern über die letzten mm per 
Luftdruck geschossen.

viele Grüße
cyblord

[MaWin (Gast)]

> Ein Bestückungsautomat von Grund auf neu entwickeln.

Dann würde ich mir erst mal angucken, wie andere das Rad gebaut haben.

Dazu kann man günstig einen gebrauchten Automaten kaufen,

dann erledigt sich das Problem allerdings von selbst.

[Push (Gast)]

MaWin schrieb:
>> Ein Bestückungsautomat von Grund auf neu entwickeln.
>
> Dann würde ich mir erst mal angucken, wie andere das Rad gebaut haben.
>
> Dazu kann man günstig einen gebrauchten Automaten kaufen,
>
> dann erledigt sich das Problem allerdings von selbst.

Was bedeutet günstig?

[C. H. (hedie)]

Hier mal einige Ideen zum Kopf der Maschine...

Doppelt Kugelgelagerte Düse. Bzw. das aufnahmerohr für die Dusen.

Unten kommt ein M8 Aussengewinde dran.

Die "Box" dient dazu, das Vacuum wie auch einen eventuellen Überdruck 
zum "abschiessen" der Bauteile durch das Rohr zu leiten.
Dadurch kann man die Düse unendlich oft um 360 Grad drehen und hat keine 
Probleme mit etwaiigen Schläuchen welche sich verdrehen.

Ich hätte gerne einen kleineren Schrittmotor als den NEMA 17  genommen, 
leider finde ich jedoch ausser denen mit einem Getriebe keine in der 
Bucht.

Vielleicht kennt ja jemand einen

Der ganze Schlitten wollte ich mit einem Hydraulikzlinder bewegen.
Doch dann kam mir in den Sinn, dass es ja unterschiedlich hohe Bauteile 
gibt, und die Düsenhöhe variabel sein muss.
Aber eine Spindel mit Schrittmotor erscheint mir zu langsam.

Weiss jemand wie das bei profesionellen Maschinen läuft?

Danke schonmal

[chris (Gast)]

Ja, bei den billigen über Excenter, bei den teurern über Voice Coil 
Motor
und es gibt auch die mit Solenoid welches dann entsprechend angesteuert 
wird.

[Peter (Gast)]

Claudio Hediger schrieb:
> Deshalb habe ich mir ein neues Langzeitprojekt zugelegt.
> Ein Bestückungsautomat von Grund auf neu entwickeln.

Mit den Bestückautomaten ist es noch schlimmer als mit den CNCs. 
Homemade = Pfusch. Gerade bei Feedern. Auch ansonsten. Gut wirds erst 
wenn du anfängst (wie die Profis) Mineralguss, Kugelumlaufspindeln und 
Servos im kW-Bereich zu verwenden. Ich kann dir aus Erfahrung sagen, das 
ist ein elendiger Dreck, ich hatte selbst meinen Automaten gebaut, 
irgendwann musste was richtiges her. Ich hatte mich damals auf ein 
Konzept eingelassen das ich natürlich schamlos kopiert hatte und zwar 
hier:
http://www.cncecke.de/forum/showthread.php?t=23764
Ganz ok für den Anfang, Wackelt wie die Sau auch mit einer 5cm 
Stahlplatte drunter. Die Bauteile verspringen dir in den Reels, etc wenn 
du zu viel Gas gibst. Ich hatte eine AOI in Form von 3 Webcams und 
OpenCV. Damit bekommt man die Teile ganz gut aus den Feedern raus. Das 
Platzieren ist allerdings kein Spaß.

Claudio Hediger schrieb:
> Zu beginn, sollen beispielsweise Schrittmotorsteuerungen noch zugekauft
> werden, um den Prototypen voranzutreiben. Wenn zu viel Zeit ohne aktives
> Arbeiten verstreicht, vergeht mit irgendwann die Lust am Projekt.

Schrittmotoren ?! Bist du wahnsinnig? Servos sonst brauchst du garnicht 
anfangen. Viel zu wenig Leistung die Stepper.

Claudio Hediger schrieb:
> Deshalb dachte ich mir, bevor ich mir die Maschine bastle, was ja
> bestimmt irgendwie zu machen ist, investiere ich Zeit in den
> aufwändigsten Teil.
> Den Feeder.

Das komplizierteste. Gute Feeder funktionieren vollmechanisch, alles 
andere ist nix. Deine ganze Maschine vibriert, alles hüpft und springt 
dir rum. Du kannst die Gurte nicht weit aufmachen, sonst fallen dir die 
Bauteile raus ...

Claudio Hediger schrieb:
> Mein Ziel ist es, eine voll funktionsfähige Maschine fürs Hobbybudget
> produzieren zu können.

Ist wie mit den CNC nur teurer. CNC: Für 3000€ bekommst du was 
brauchbares, alles andere sind erbärmliche Ansätze von 
Wackelkonstruktionen. Und die 3000€ eignen sich vll. noch für Hobby. 
Bestückautomaten müssen so stabil sein wie CNC-Maschinen aber eben noch 
viel dynamischer. Du brauchst ein Portal das du Beschleunigen musst. 
Juki hat z.B. 45mm Kugelumlaufspindeln auf beiden Seiten verbaut... 
sicher nicht umsonst. Du hast zwar keine Fräskräfte wie bei der CNC aber 
die Präzision bleibt. Und wenn man ein Portal mit einigem m/s^2 
beschleunigen möchte, dann braucht man die Stabilität einer <8000€ 
Fräse. Das günstigste ist dabei Mineralguss oder eben eine sehr sehr 
sehr massive Stahlplatte. Wobei stahl schlecht dämpft, Mineralguss 
hingegen sehr gut.

Claudio Hediger schrieb:
> Beschreibung zum Bild:
> 1: Hier kommt der Motor hin mit einer Schnecke.
Schnecke zu langsam. Rastmechanismus ist angesagt bei Siplace z.B.

> 2: Dies ist der Hebel, welcher den Gurt nach oben drücken soll.
Spickte evtl. die Bauteile vom Gurt weg?

> 3: Dies ist das Förderrad. Auf diesem wird ein Zahnrad befestigt,
> welches mit der Schnecke des Motors Kontakt macht.
> 4: Hier kommt eine Feder rein, welche den Hebel betätigt.
> 5: SMD-Gurt.
> 6: Über diese Kannte, soll die Abdeckfolie des Gurts entfernt werden.
> Ein entsprechender Mechanismus ist leider noch nicht vorhanden.
Meistens ein Einkeilen zwischen zwei Walzen gerändelt / mit Spikes.
> Vielleicht hat jemand von euch eine Idee.

> 7: Hier wird das Bauteil entnommen.
Immer nur ein Bauteil darf offen liegen, Passmarken für Kamera vorsehen.

> 8: Der Gurt wird/soll über diesen Schacht abgeführt werden.
> 9: Hier befindet sich eine Reflexlichtschranke unter dem Transportrad.
> Diese soll die einzelnen Zähne erkennen und so ein exaktes Feeden
> ermöglichen.
Reflexlichtschranken und Vibrationen ist nix gutes. Mit Kamera hinfahren 
abbremsen, Position lokalisieren und aufgreifen. Oder vibrationsarm 
bauen (-> MG)

[Sven (Gast)]

Die Idee finde ich gut. Schrittmotoren währen für den Hobby bereich Ok 
mir würde es nicht auf die Geschwindigkeit ankommen. Durch geringe 
Geschwindigkeit gibt es dann auch wenig Vibrationen so das die Teile 
dort bleiben wo sie sollten.
Aber Hardware hin oder her Das ganze fällt mit der Software. Irgendwie 
Sollte man schon mit einer Kamera die teile "Vermessen" ausrichten und 
an die richtige stelle legen. Sich aleine darauf zu verlassen das die 
teile im Gurt 100% liegen und 100% gerade aufgenommen wurden könnte zu 
Problemen führen. zudem sind (zumindest bei mir) nicht alle Teile 
gegurtet Avr's Fpga's & co
Gibt es schon Ansätze einer "Hobby" Software mit "Bilderkennung" ?

Für den hub der Düse sollte ein Schrittmotor mit Exzenter ein guter 
Kompromiss zwischen Kosten und Geschwindigkeit sein.
Für die x y Achsen könnten Zahnriemen noch ausreichen, zumindest wenn 
man mit einer Kamera die Position prüfen kann.

[Martin (Gast)]

Hat sich hier mittlerweile etwas getan?
Ich plane auch mir einen Bestückungsautomat für Samples zu bauen wo ich 
auch Cut Tapes auflegen kann (die groben Bauteile sind schon mal 
bestellt, zuerst den Wagen und Kopf), will mir nicht immer Reels kaufen 
dafür sind andere Maschinen zuständig.

Ich bestücke unsere Teile meist in 6 Stunden, danach Fehlersuche. Nun 
hab ich 10 verschiedene Pläne auf dem Tisch und keine Lust mehr händisch 
zu bestücken, zudem ich auch bedenke das es noch weitere Revisionen von 
den Platinen geben wird, es gibt hier ja auch noch den Beitrag mit dem 
automatischen Dispenser.
Mir würde es ja auch schon ausreichen wenn diese Maschine nur die 0402er 
Bauteile ordentlich setzt, dann wären schon 95% von allem was mich aus 
Langeweile ärgert abgedeckt.