貼裝頭數量與産量之間的(de)關系

　　貼片機的(de)頭越多(duō)，并不總是能夠增加更多(duō)的(de)産量。  
　　初看起來(lái)，增加貼片機頭的(de)數量似乎是增加産量的(de)最好方法。可(kě)是，貼片頭隻是許多(duō)對(duì)整個(gè)貼裝速率起作用(yòng)的(de)因素之一。

　　定位系統、定中心、送料器提前、吸嘴轉換時(shí)間、貼放順序的(de)優化(huà)、送料器位置和(hé)PCB傳送時(shí)間等，是決定實際産量的(de)其它一些因素。還(hái)有，在作大(dà)多(duō)數産量決定的(de)時(shí)候，要考慮到利潤回報的(de)問題。   吸放設備(pICk-and-place   machine)制造商提供不同的(de)貼片頭的(de)設計，每個(gè)都有優點與缺點。常見的(de)貼片頭設計有轉塔式(射片機，chipshooter)、旋轉式(revolver)和(hé)簡單的(de)線性組合式頭/吸嘴。

　　貼片頭的(de)設計   轉塔式貼片頭設備是在一個(gè)旋轉的(de)轉塔上安裝許多(duō)貼片頭。塔在水(shuǐ)平面内旋轉，在塔的(de)一邊吸取元件，另一邊貼放元件，在其間定中心。塔的(de)設計對(duì)高(gāo)速射片機是最常見的(de)。可(kě)是，這(zhè)種設備随著(zhe)貼片頭數量的(de)增加(因而增加塔的(de)尺寸)，要求很大(dà)的(de)地面空間;并且可(kě)能作業期間的(de)轉換困難。

　　旋轉式貼片頭設備與轉塔式設備類似，有幾個(gè)頭附著(zhe)在旋轉的(de)圓形基礎上。不同的(de)是轉塔上的(de)頭平行于PCB，而旋轉設備上的(de)頭是垂直的(de)，象毂上的(de)輪輻。旋轉式頭在垂直平面内旋轉，在底部的(de)每個(gè)頭吸取元件，旋轉期間定中心，然後貼放。旋轉式頭通(tōng)常比轉塔式頭更緊湊，但是，"收集   - 貼放"兩步的(de)原則意味著(zhe)它不能以連續的(de)高(gāo)速度運行。另外，它使用(yòng)複雜(zá)的(de)軟件運算(suàn)法則，這(zhè)可(kě)能使故障檢定困難。

　　在簡單的(de)組合頭系統中，幾個(gè)貼片頭一起安裝在一個(gè)X-Y定位拱架上，貼片頭上下(xià)移動來(lái)吸取和(hé)貼放元件。這(zhè)些設計的(de)使用(yòng)在單一的(de)梁上從一個(gè)頭到16個(gè)頭都有。它沒有頭支座的(de)旋轉運動。通(tōng)常，貼片頭可(kě)以單獨地或共同地吸取元件(成組吸取，gang   picks)。成組吸取以減少總的(de)吸取時(shí)間是轉塔式和(hé)旋轉式貼片機都不能做(zuò)到的(de)。使用(yòng)現有的(de)設計，幾乎沒有可(kě)能同時(shí)貼出一個(gè)以上的(de)元件(成組貼放，gang   place)。因爲它要求貼片頭間距在PCB上完美(měi)的(de)貼放位置分(fēn)布。

　　本文焦點集中在組合式線性設計上，中等至大(dà)批量系統中最流行的(de)類型。表一和(hé)表二顯示了(le)頭的(de)數量是怎樣影(yǐng)響貼片速度的(de)模拟結果。使用(yòng)一到四個(gè)頭的(de)結果是每增加一個(gè)頭有超過10%的(de)改進。第五個(gè)頭改進減少到8%并繼續迅速下(xià)降。

　　一、簡單組合頭的(de)每個(gè)元件貼裝速度 貼片頭數量 每頭時(shí)間(秒) 速度改進(%)

　　二、吸取和(hé)貼放元件的(de)總的(de)周期時(shí)間 貼片頭數量 周期時(shí)間(毫秒) 每個(gè)元件的(de)時(shí)間 在組成吸取 -   貼放循環時(shí)間的(de)主要四個(gè)步驟中，可(kě)以找到對(duì)這(zhè)個(gè)降低的(de)解釋：   吸取時(shí)間。增加更多(duō)的(de)頭不會增加吸取時(shí)間(假設貼片頭可(kě)以同時(shí)吸取元件)。注意旋轉式與轉台式頭單獨地吸取所有元件，這(zhè)個(gè)時(shí)間本文假定爲100毫秒。   X-Y從吸取到貼片位置的(de)運行時(shí)間。同樣，這(zhè)不依靠頭的(de)數量。這(zhè)個(gè)時(shí)間假定爲140毫秒。

　　貼放時(shí)間，包括X-Y從第一個(gè)到最後一個(gè)貼片的(de)運行時(shí)間。這(zhè)個(gè)時(shí)間随著(zhe)頭的(de)數量而增加，因爲機器不能同時(shí)貼放元件。PCB不是按機器頭的(de)構造設計的(de)。假設每個(gè)元件花140毫秒。如果機器貼裝一個(gè)元件的(de)貼裝時(shí)間是140毫秒，那麽八個(gè)元件将花1120毫秒。

　　X-Y從最後一個(gè)貼片位到吸取位置的(de)運行時(shí)間。與頭的(de)數量無關。再假定140毫秒爲标準。因此，吸取 - 貼放的(de)周期時(shí)間随著(zhe)頭的(de)數量增加而減少。   多(duō)少頭才足夠?   頭的(de)數量通(tōng)過同時(shí)吸取多(duō)個(gè)元件減少吸取時(shí)間和(hé)X-Y運行時(shí)間，如果可(kě)能，但是增加貼放時(shí)間。在有兩個(gè)頭的(de)機器情況下(xià)，吸取和(hé)X-Y運行時(shí)間合計(380毫秒)是總的(de)周期時(shí)間的(de)57.6%。可(kě)是，在八個(gè)頭的(de)情況下(xià)，這(zhè)個(gè)時(shí)間減少到隻有25.3%，當使用(yòng)數量多(duō)的(de)頭時(shí)，大(dà)大(dà)地減少了(le)返回時(shí)間。

　　另一個(gè)問題是随著(zhe)頭數量的(de)增加，同時(shí)吸取元件的(de)機會通(tōng)常會降低。從一個(gè)簡單的(de)統計可(kě)以看到，需要更多(duō)的(de)元件同時(shí)在合适的(de)位置可(kě)能性減少。因此，有理(lǐ)由認爲多(duō)頭設備上更少的(de)同時(shí)吸取機會，減少了(le)總的(de)吸取時(shí)間的(de)優勢。   對(duì)一個(gè)簡單的(de)成組貼片頭設備，增加吸取 -   貼片時(shí)間的(de)最有效方法是減少貼片時(shí)間。傳統上，通(tōng)過減少貼放時(shí)間，使Z軸(上下(xià))運動最小，增加X-Y運行速度，或增加Z軸速度，來(lái)完成。

　　新的(de)設計已增加了(le)雙梁方法，單台機器有兩個(gè)X梁，每個(gè)有一個(gè)分(fēn)開的(de)成組貼片頭系統。一個(gè)頭吸取時(shí)另一個(gè)頭在貼放。可(kě)是，具有16個(gè)頭的(de)雙梁設備(每個(gè)梁八個(gè)頭)是效率不高(gāo)的(de)，因爲很難實現優化(huà)。   幾乎75%的(de)周期時(shí)間(1120毫秒)是在貼片。在一個(gè)雙梁系統上，一個(gè)梁貼片時(shí)，另一個(gè)在吸取。因爲吸取時(shí)間短很多(duō)，吸取梁(或頭)必須等待貼放的(de)梁。估計大(dà)約有740毫秒是浪費的(de)時(shí)間。

　　最佳的(de)結構是一個(gè)雙頭系統，有四個(gè)成組頭在每個(gè)支座上，總計八個(gè)吸嘴(2頭 x   4吸嘴)。兩個(gè)頭安裝在單個(gè)X梁上，但在X方向用(yòng)各自的(de)馬達和(hé)線性編碼器獨立移動。象一個(gè)八頭的(de)機器，它可(kě)同時(shí)吸取八個(gè)元件，但不象雙梁機器，它可(kě)以同時(shí)貼放兩個(gè)元件。由于頭的(de)排列和(hé)位置系統，該機幾乎在實際生産時(shí)達到一個(gè)四頭/單梁機器貼片速率的(de)兩倍。具有兩套八個(gè)組合頭的(de)雙梁機器實際産量隻有50%的(de)增加。

　　結論 由于吸取時(shí)間與貼放時(shí)間比較相對(duì)較短，增加更多(duō)頭的(de)好處在第四個(gè)頭之後迅速減少，通(tōng)常實得(de)其返地影(yǐng)響平均SMT   PCB的(de)産量。在X-Y拱架系統上增加産量的(de)最好方法是減少最長(cháng)的(de)元件貼放時(shí)間。使用(yòng)每個(gè)頭上有四個(gè)吸嘴的(de)雙頭系統，機器可(kě)以同時(shí)吸取八個(gè)元件和(hé)貼放兩個(gè)元件。這(zhè)将有近乎兩倍的(de)實際産量，相當于一個(gè)具有四個(gè)吸嘴的(de)單頭設備。一台類似的(de)雙梁機器隻有理(lǐ)論貼片速度的(de)1.5倍。

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