Projet de machine de pick and place

Hello,

Pour ceux qui ne me connaissent pas, j'ai revendu ma CNC y'a quelques années (3 ans maintenant) à un autre membre du forum.

Depuis je fais de plus en plus d'electronique, et l'idée d'une machine de pick and place pour faire mes protos ou des petites séries m'occupe l'esprit de plus en plus.

Une pick and place, c'est quoi, bah c'est ca :

http://www.youtube.com/watch?v=Z94cO5Q9nh4&feature=fvst

Bien sur je ne cherche pas un truc énorme pour faire 20 000 composants heure.
En fait ce que je cherche ressemblerait plus à ca :

http://www.youtube.com/watch?v=lSC2UD1l4zw

Comme vous pouvez le constater la partie mécanique est très simple, c'est du profilé d'alu, on a besoin de quasi aucune rigidité, et la machine se recalibre automatiquement à chaque composant (parce qu'ils peuvent bouger un peu au moment de la saisie). La précision attendue est de l'ordre du 10eme et si possible moins, mais encore une fois quasiment sans aucun effort mécanique appliqué.

C'est une table sur 4 axes, X, Y, Z et rotation du nozzle (pipette de préhension à aspiration).

Les moteurs sont des pas à pas standards, mais quand même assez costauds pour avoir une vitesse de déplacement suffisante (on parcourt pas mal de chemin), donc typiquement des NEMA34, le guidage linéaire se faire sur des tubes aciers et la transmission par courroie.

Je m'occuperais de la partie logicielle (interpolation linéaire uniquement, juste prendre en compte l'accélération positive et négative, et ensuite analyse visuelle et gestion du stock, etc).

L'electronique serait des drivers pas à pas standard et un relay pour controller la pompe à vide (que j'ai déjà), piloté par une carte USB faite sur mesure.

Une partie qui risque d'etre un peu plus compliquée mécaniquement c'est les feeders (pour faire avancer la bande de composants et enlever le scotch de protection).
Je vais voir sur quel logiciel je peux commencer la conception, mais il est certain qu'a un moment ou un autre j'aurais besoin de pièces usinées, probablement pas très grosses ni compliquées, en alu.

Donc je cherche des "partenaires", qui pourraient m'aider dans cette conception et réalisation, sachant qu'on peut très bien envisager de construire plusieurs machines et que chacun ait la sienne à la fin (moi je fais le dev en échange des pièces dont j'ai besoin).

Thomas.

Salut,

Le système optique est très important sur ce genre de système.

Souvent tu as une caméra qui regarde vers le bas, attaché à la tête de préhension, et une autre qui regarde vers le haut, fixe sur le bati (ou mobile sur la tête, mais c'est plus rare et plus cher).

Celle qui regarde vers le bas à plusieurs fonctions:
- d'une part c'est elle qui permet de voir les "fiducials", c'est des repères optiques sur la carte elle même, pour se recaler (souvent y'a 2 ou 3 points, pour que le système puisse comprendre exactement comment est positionné la carte)
- d'autre part c'est elle qui permet de vérifier que le composant à prendre est bien là ou il doit etre (on prend les composants dans une bande, il faut faire avancer la bande - c'est le role du feeder - et ensuite repérer le composant pour savoir ou le prendre.
- enfin on peut eventuellement faire une inspection optique une fois que le composant est posé, voir s'il est bien en face.

Celle qui regarde vers le haut sert à recaler la position de la tête par rapport au composant. En fait quand tu prend le composant, il est rare qu'il soit pris parfaitement au milieu et dans l'orientation parfaite, donc la tête vient se positionner au dessus de cette caméra, dont on connait la position, et l'analyse d'image permet de replacer le composant correctement (en bougeant la tête de préhension).

Sans système optique, tu peux placer quelques composants pas trop petits, mais tu risques d'avoir beaucoup de déféctueux, le système optique permet de manipuler des composants plus petits, de recadrer en permanence, de voir rapidement s'il y a un problème, etc.

Pour les infos sur le net, effectivement y'a pas grand chose, mais je fais de l'espionnage indsutriel
En fait en attendant faut bien que je fasse faire mes prototypes par quelqu'un, et du coup j'ai accès aux machines et je regarde comment c'est fait :D

Thomas.

Salut,

Effectivement le projet redFrog ressemble pas mal, mais j'aimerais améliorer certaines choses (notamment l'avancement des bandes avec la pipette ..).

Pour répondre aux questions de lion10, voilà une petite vidéo de ce que je fais actuellement :


Donc les pochoirs c'est bon, pour la refusion actuellement je passe par un préchauffeur et hot air gun de chez Aoyue, j'ai essayé le chauffe plat, c'est sympa pour des petits circuits grossiers en simple face, mais on gère très très mal la température, et on ne peut pas faire de double face.

Je pense "investir" dans un petit four à refusion rapidement (on en trouve à 200€ livré sur ebay).

Pour la gravure des CI, pour moi ca ne serait que d'une très faible utilité, puisque je ne fais que très rarement du double face, en général c'est du 4 couches, et j'ai besoin de vernis épargne et finition "propre" (ENIG en général).

La conception risque de prendre pas mal de temps, je répertorie les différentes phases, ce dont je vais avoir besoin tant au niveau materiel que logiciel, etc, c'est un projet assez "large".
J'ai téléchargé un logiciel de conception mécanique que je connais un peu.

Sinon pour le chassis lui-même, je compte faire un maximum en profilé d'alu, d'autant que je dois récupérer dans quelques jours une scie circulaire sur banc de bonne qualité, qui me permettra de couper les profilés proprement.

Une marque ou un fournisseur à me recommander, qui ne soit pas trop cher, propre une gamme de profilés et d'accessoires assez large, et assez rigide ?
Si je peux me le permettre niveau place, je compte faire un bati en profilé aussi, pour déplacer la machine facilement.

Thomas.

Salut,

Pour les composants sur les deux côté, après divers tests, je peux affirmer qu'il faut vraiment un composant lourd genre connecteur pour qu'il "tombe" lors de la deuxieme refusion.
Le tension de surface fait tenir la grande majorité des composants tête en bas même quand la soudure est liquide.

Pour le dépot de pate à braser, c'est malheureusement la seule option viable. Une tête de dépose de pate capable de faire des QFP avec un pas de 0.5mm ca coute une fortune.
En plus les pochoirs, soit je les achète pas trop cher (Eurocuircuits, SMTStencils.co.uk) soit je ne les paye carrément pas en échange d'un peu de pub
Mais rajouter une tête de dépose apr la suite est tout à fait envisageable.

Pour le fait de tirer la bande, je n'aime pas le fait de le faire avec la pipette de préhension qui peut etre fragile et n'est pas concue pour les efforts latéraux.
Il y a d'autres techniques, comme sur la machine de Madelltech, ou la tête vient appuyer avec un doigt sur une palette, qui par un mouvement d'engrenage fait avancer la bande, sinon au moins avoir un bras vertical séparé et retractable sur la tête pour venir appuyer sur la bande et la déplacer, mais ne pas le faire avec la pipette de préhension.

Comme ca on a l'avantage de ne pas risquer d'abimer la tête, et on ne se ruine pas à mettre un moteur et son electronique sur chaque feeder.

Je vais commencer par le design du chassis en tube profilé (j'attend toujours les marques et série "qui vont bien"), et pour le logiciel, par reprendre un bout de code que j'avais fait il y a longtemps pour lire les gerbers étendus.

Thomas.

[EDIT] Gerber 274X : http://www.ucamco.com/public/RS-274X_Extended_Gerber_Format_Specification_201201.pdf

Salut,

Difficile de donner le nom de ce logiciel, pour être honnête, je vais l'utiliser sans licence ... mais sinon ca commence par So ... wo ...

Pour les profilés, sincèrement, c'est moche à dire, mais c'est une question d'ésthétique
Les routeurs en règles de maçon, ca marche, mais je trouve ca pas très élégant, c'est tellement plus sexy en profilés d'alu (et pour le meccano soudé, j'ai pas de quoi soudé, je vis dans un appart pour le moment et je dois faire attention au poids.

Je vois aussi que si d'autres seraient intéressés pour une machine similaire, faire un "kit" sur base de profilés alus serait plus simple.
D'autant que niveau budget, ca m'embete de mettre 9000€ pour avoir une madelltech, et que j'aimerais bien faire la conception à ma mesure, mais je veux quand même quelque chose de bonne qualité, qui dure dans le temps, etc.
Si ca marche bien, la machine sera peut-etre amenée à tourner plusieurs heures par jour (et pourquoi pas avoir des petites/grandes soeurs).

Sinon les pièces dont j'aurais besoin, a priori, seront des plaques d'alu découpées et fraisées (trous + rainures), par exemple du 10mm ou un peu plus épais. Je pense même qu'une fraiseuse conventionnelle sera plus que suffisante pour la plupart des pièces.

Pour les pièces des feeders, comme le dit moissan, l'idée c'est d'avoir un maximum de feeders (sur un projet éléctroniquement pas très compliqué - j'en parlerais après - j'arrive à 20 composants différents dont un QFN24, un QFP64, des 0603, 0805, etc, donc un mimumum de 50 ou 60 feeders me parait raisonnable) et normalement j'aurais quelqu'un pour me faire des pièces en alu, de petites dimensions, sur une mori seiki qui va bien, en petite série d'une centaine de pièces. Sachant qu'il faut des feeders en 8mm, mais aussi des plus larges, et pourquoi pas une zone de chargement de composants en palette.

Si je peux, faire des feeders démontables individuels (incluant la bobine, qu'on puisse clipper et déclipper d'un bloc) ca serait parfait, mais je pense que le prix ne sera pas compatible.

Pour le film de protection en fait de ce que j'ai vu ce n'est pas bien compliqué, la bande passe en dessous d'une plaque maintenue par des ressorts, et ca décolle le film au fur et à mesure.

Thomas.

PS : ha oui, le projet sur lequel je bosse en ce moment ... http://rc.runryder.com/helicopter/t682881p1/

Re,

Je suis en train de regarder pour la transmission ...

En prenant chez soprolec (je ne prendrais pas ailleurs pour l'electronique de puissance ) :

- 2x moteurs NEMA 23 2.5Nm
- 2x moteurs NEMA 34 4.5Nm
- 2x alim 42V 280W
- 4x drivers 50V 5.6A numériques (plus un cable)

J'arrive déjà à un bon petit budget, mais il faut que les vitesses d'accélération et de déplacement soit assez élevées (c'est qu'il y a beaucoup de déplacements à faire ...).

Est-ce que ca vaut le coup de piloter les NEMA 34 (déplacements X et Y) à 72V pour avoir plus de vitesse ?

D'après mes calculs, en prenant une poulie d'environ 4cm, il me faut une vitesse de rotation max de l'ordre de 250/300 rpm au moins, et si on prend 1 Nm de couple effectif en rotation (ce qui serait déjà pas mal), ca donne une poussée de 25Nm, donc avec des poids assez faible, ca permet une accélération suffisante.

Et après, pour les poulies, je vois chez HPC des courroies en polyuréthane armature acier, avec un pas de 5mm et une largeur de 25mm (en espérant que ca tienne 25N, mais avec une armature acier j'espere que oui !), par contre les poulies ont un alésage de 6mm, et les axes des moteurs sont de 8mm et 12mm (les moteurs ont tous un méplat), donc si je partais sur cette option, est-ce que quelqu'un pourrait me refaire proprement les alésages des poulies en acier ?

Il faudrait donc sur 2 poulies agrandir l'alésage de 6mm à 12mm, sur une poulie agrandir l'alésage de 6mm à 8mm, et sur 3 poulies (celles non entrainées), agrandir l'alésage pour y mettre deux roulements à épaulements, dont je n'ai pas encore la dimension.

Thomas.

PS : je commence la conception du chassis dès que j'ai 5 min ...

Salut,

@ morgan : pour SW, merci, je vais surement buter par moments. Sinon pour Soprolec, c'est certainement plus cher, mais je suis certain de ce que j'achète, et honnêtement des boites francaise qui proposent ce niveau de service et de qualité, ca mérite les quelques euros en plus.

@ moissan : la courroie crantée, ca à l'air de le faire pour la machine de madelltech (http://www.ntscope.com/autodispensers.html) donc c'est que ca doit être suffisant. Sinon pour le reste, je résume par "trop compliqué". Pendant des années, j'ai voulu complexifier les machines CNC, à vouloir toutjours plus rigide, plus comme ci, plus comme ca ... pendant que les autres avec leurs règles de macon usinaient. Donc je veux quelque chose de simple et pas "d'over-engineering", bien mais pas "mieux que bien".

Sinon j'y ai réflechis aujourd'hui (et pourtant ces 3 derniers jours ont été probablement les jours les plus chargés de ma vie personnelle ...), et je pense qu'un budget global de 2500/3000€ HT est un bon point de départ (je suis bureau d'études, si ca se trouve je peux même faire passer ca en crédit impots recherche ...).

Thomas.

Hello,

Oui la solution me parait pas mal, et son gros avantage, c'est que je peux partir sur une transmission à courroie simple et modifier pour cette technique en changeant assez peu de choses.

Sinon je voudrais attaquer la conception aujourd'hui, mais :

- je sais ou trouver les profilés (lien ebay donné plus haut)
- l'electronique ca sera chez Soprolec
- la transmission sera dans un premier temps avec des courroies HPC europe ([highlight=#ff0000]à condition de trouver quelqu'un pour refaire les alésages[/highlight])
[highlight=#ff0000]- par contre il me manque l'approvisionnement en rails de guidages et douilles à billes, et le montage entre le chassis en profilé et les tubes.[/highlight]

Des idées là dessus ?

Thomas.