Wie ist dieses Design für eine einfache Leiterplattenbestückung?

Viele hausgemachte Bestückungsmaschinen sind CNC-Fräsmaschinen sehr ähnlich, und hier sollten Sie sich inspirieren lassen.

Die Maschine besteht aus drei Linearachsen, die jeweils aus:

• eine Art Linearlager oder Schiene, damit die Achse frei gleiten kann.
• eine Art Motor, um die Bewegung zu betätigen.

Diese beiden Teile werden wahrscheinlich den Großteil der Kosten Ihrer Maschine ausmachen. Ihr Budget ist extrem knapp; Sie suchen weniger als 20 $ pro Achse! Ich bin versucht zu sagen, dass dies unmöglich ist, aber ich hasse Neinsager und ich liebe Herausforderungen.

Wie Sie bereits darauf hingewiesen haben, ist Ihr Design fehlerhaft, da nichts wirklich verhindert, dass sich die Teile auf den Gewindestangen drehen. Es fehlt auch die wichtige Drehachse, die benötigt wird, um die Teile vor dem Platzieren in die richtige Ausrichtung zu drehen. Einige Designs umgehen dies, indem sie einige der Teile platzieren, dann den Bediener bitten, die Leiterplatte um 90º zu drehen, dann weitere Teile platzieren usw. Vielleicht möchten Sie diese Option wählen.

Ihr eigentliches Problem ist das Budget, und Sie müssen sehr hart arbeiten, um entweder viele der Teile selbst herzustellen (diejenigen, die Sie herstellen können) oder diese Teile irgendwie billig zu finden (vielleicht von kaputten Maschinen). Ein Ort, an dem Sie suchen, sind alte Drucker. Sie enthalten ziemlich schöne lineare Schienen, die Sie retten können, einschließlich eines schnellen Motors und eines Encoderstreifens.

Motoren: Sie können zwischen zwei Motortypen wählen:

• Servomotor. Sie werden diese im Grunde selbst erfinden. Sie bestehen aus einem Gleichstrommotor, einer Elektronik zum Antreiben des Motors, einem Sensor zum Messen der Position des Motors und einer Steuerung, die berechnet, wie viel Leistung an den Motor angelegt werden muss, um ihn schnell und genau in die richtige Position zu bringen.
• Schrittmotoren. Diese Art von Motor dreht sich nicht frei, sondern kann angewiesen werden, sich Schritt für Schritt zu bewegen. Sie brauchen keinen Positionssensor, aber Sie müssen genau verfolgen, wie viele Schritte Sie in jede Richtung gemacht haben, um genau zu wissen, wo Sie sich befinden und wie weit Sie gehen müssen, um zu Ihrer nächsten Position zu gelangen.

Ich würde den Schrittmotor-Ansatz empfehlen. Die meisten kleinen CNC-Maschinen verwenden diese. Sie sollten auch versuchen, einen Treiber zu finden, der etwas Microstepping unterstützt. Dies erhöht nicht nur Ihre Auflösung, sondern hilft auch, Resonanzen bei bestimmten Geschwindigkeiten zu überwinden. Wenn Sie eine schnelle Bewegung wünschen, benötigen Sie eine Beschleunigung. Wenn Sie beschleunigen, werden Sie wahrscheinlich die Resonanzgeschwindigkeit des Motors erreichen und Schritte verpassen.

Auflösung: Eine hohe Auflösung ist nicht so schwer zu erreichen. Wenn Sie beispielsweise einen Schrittmotor mit 200 Schritten pro Umdrehung verwenden und eine M8-Gewindestange (mit einer Steigung von 1,25 mm) antreiben, können Sie davon ausgehen, dass jeder Schritt eine Bewegung von 1,25 mm/200 = 0,00625 mm erzeugt. Das bedeutet jedoch nicht, dass Ihre Maschine auf 0,00625 mm genau ist. Thread-Nichtlinearität, Spiel, Schrittdrift und andere Faktoren wirken zusammen, um Ihren Fehler zu erhöhen.

Software : Das Schreiben der Software für diese Art von Maschine ist nicht so schwierig, aber es braucht Zeit. Warum schauen Sie sich nicht das Open PNP Project an . Ihre Software ist bereits voller Funktionen.

Komplexität:Leider beginnen Sie, wie bei allen Robotikprojekten, mit großen Zielen der Einfachheit. Sie können einfache Dinge oft schnell zum Laufen bringen, aber Sie werden irgendwann feststellen, dass Sie ziemlich viel Komplexität brauchen, um Dinge gut, zuverlässig und lange Zeit zum Laufen zu bringen. Es gibt kein besonderes Problem, wenn sich die Leiterplatte auf einer Achse bewegt und der Kopf sich auf einer anderen Achse bewegt. Man könnte meinen, dass die sich bewegende Platine von den Komponenten wackelt, aber das ist wahrscheinlich kein Problem. Die Komponenten sind normalerweise sehr leicht (es sei denn, Sie platzieren große Steckverbinder oder sehr große ICs) und stecken in einem Tropfen Lötpaste. Ich handhabe Leiterplatten oft ungeschickt in den Reflow-Ofen, und ich habe noch nie gesehen, dass ein Teil verrutscht ist. Wenn Sie jedoch viele Teile zu platzieren haben, bewegen Sie einen ziemlich großen Tisch und Sie

Aufnehmen: Dies wird ein weiteres teures Teil sein, es sei denn, Sie möchten an einem Schlauch saugen, um jedes Teil aufzunehmen. Vakuumpumpen können überraschend teuer sein (wenn Ihr Budget nur 100 US-Dollar beträgt) und Sie benötigen auch ein Ventil. Möglicherweise müssen Sie auch einen abnehmbaren Aufnahmekopf herstellen, damit Sie Teile unterschiedlicher Größe aufnehmen können. Kleine Teile benötigen (offensichtlich) ein kleines Rohr, aber große Teile benötigen ein größeres Rohr, weil sie schwerer sind und mehr Oberfläche benötigen, damit das Vakuum arbeiten kann.

Das erste, was mir auffällt, ist Ihre Aussage, dass Sie im Wesentlichen keine Erfahrung in der mechanischen Konstruktion haben. Manche Dinge lernt man wirklich nur, indem man sie macht. Etwas bauen!

Ihr Design wird im Grunde funktionieren, aber ich bin sicher, dass Ihnen selbst mit ein wenig Erfahrung Verbesserungen einfallen werden. Besorgen Sie sich also billige Leitspindeln und Muttern, Kupplungen oder Zahnriemen und bauen Sie eine einzelne Stufe, die einfach mit der von Ihnen benötigten Genauigkeit hin und her übersetzt. Kann wahrscheinlich sogar Gewindestangen und Muttern aus dem Baumarkt verwenden, wenn Sie immer das Spiel herausdrücken. Tatsächlich gibt es einen Begriff, mit dem Sie sicherlich lernen müssen, umzugehen: Backlash.

Ich meine es ernst: Bevor Sie zu tief darüber nachdenken, bauen Sie etwas Einfaches mit Schubladenschienen und Gewindestange und einem Schrittmotor. Die Kosten betragen weniger als 20 US-Dollar und Sie werden Tonnen lernen.

Ich beschäftige mich mit Code, um Präzisionsmaschinen zu bewegen, und es ist erstaunlich, wie viele Möglichkeiten es gibt, dass etwas schief geht.