Faglig opdatering af Elektronikoperatører 1

Transkript

1 Faglig opdatering af Elektronikoperatører 1

2 Hvad er jeres forventninger til kurset? Hvad er vores forventninger til jer 2

3 Faglig opdatering af Elektronikoperatører 1 - Mål - Deltageren kan: - på grundlæggende niveau udføre automatisk montage i en moderne elektronik produktion - vurdere mulige fejlårsager og komme med forslag til fejlrettelser på processerne - udføre opgaven, så der sikres en korrekt håndtering af printkort (ESD, EOS.) - anvende korrekt værktøj/udstyr til en given opgave - vedligeholde og kontrollere det anvendte udstyr - assistere ved betjeningsopgaver på robotanlæg - genstarte robotten korrekt efter driftsstop - Lave simple risikovurderinger ved anvendelse af robot i produktionen - overholde gældende sikkerhedsregler ved arbejde på specifikke robotanlæg i elektronikindustrien - Deltageren har kendskab til: - gamle og nye komponenttyper og disses termineringer - opdatering i workmanship IPC-A forskellige automatiske produktionsprocesser - industrirobotters indvirkning i elektronik produktionsprocessen herunder de effekter, som indførsel af industrirobotter har på operatørarbejdet - industrirobotters anvendelsesområder i elektronikindustrien - industrirobotters opbygning, funktioner og bevægelsesmønstre - arbejdstilsynets krav til sikring, afskærmning og nødstopskontakter 3

4 Komponentkendskab - Komponenttyper - Connectorer - Press fit - SMD - CSP, µbga, Flip Chip - QFP og QFN - BGA f.eks. Column og andet - Pitch - Håndtering af komponenter - HMD - SMD - ESD - Komponentforberedelse - Fugtfølsomme komponenter - Standarder (J-STD-033) - MSL - Mærkning - Udbagning - Håndtering - Temperaturfølsomme komponenter - Maks temperatur - Mærkning - Sikring af komponenter - Lime 4

5 Komponenter - Eksempel på hustyper 5

6 Komponenter - SMD chip hustype eksempler 6

7 Komponenter - Koder (Modstande) 7

8 Komponenter - Koder (Modstande EIA) 8

9 Komponenter - Pakningsformer - Tape - Sticks - Trays - Bulk 9

10 Komponenter - Orientering i feeder (tape, stick, tray) 10

11 Komponenter - Labels 11

12 Komponenter - Labels 12

13 Komponenter - Labels 13

14 Komponenter - Labels 14

15 Komponenter - Labels 15

16 Komponenter - Labels 16

17 Komponenter - Pakninger - ESD - MSL - Mærkning 17

18 Komponenter - Moisture Sensitivity Level (MSL) 18

19 19

20 Komponenter - MSL

21 Komponenter - MSL 21

22 Komponenter - MSL

23 Håndtering af print og komponenter - Håndtering af komponenter - HMD - SMD - ESD - Komponentforberedelse - MSL/Udbagning - Håndtering af print - Opbevaring - Håndtering - Udbagning 23

24 PCB - Opbygning af PCB Kobber Laminat Kobber 24

25 Montage af komponenter - Manuelt - Automatisk - Nozzle - Feeder - Data 25

26 Inspektion - Visuel inspektion - Automatic Optical Inspection (AOI) - Automatic X-ray Inspection (AXI) - IPC-A-610 Workmanship Standard - Klasse 1, 2 eller 3 26

27 Inspektion eller produktion? IPC-A-610 Godkendelseskrav IPC J-STD-001 Produktionskrav 27

28 Kursusbevis eller certifikat IPC-A-610 AMU uddannelsesbevis HYTEK/IPC certifikat 28

29 IPC struktur 29

30 Workmansship IPC-A Hvorfor standard? - Indholdsfortegnelse - Lønsomhed - Klasser (Holdninger) - Nye terminal typer og andre ændringer - F.eks. P-style, Butt/I Solder Charged - F.eks. Mæslinger, revner i loddestopmaske revner 30

31 Produktionsteknik - Materialer - Tinpasta trykketeknik - Pasta fordele og ulemper - Inspektion og fejlretning - Datablade (teknisk engelsk) - Pick and place SMT - Reflowlodning (Lodderobot) - Temperaturprofil - Programmering - Vedligehold - Pick and place HMT - Bølge-/Selektiv-lodning SMT og HMT (Lodderobot) - Temperaturprofil - Programmering - Vedligehold - Renhed - Coating - Inspektion 31

32 Produktionsteknik - Eksempel på produktionslinie 32

33 Datablade generelt - Tin (Eksempel Alpha Vaculoy SAC305/405 33

34 Sammensætning af loddetin C Bly (Pb) Flydende Sn+Pb Fast Pb Fast Pb Flydende Sn Non-eutectic Eutectic 61.9 Fast Sn Flydende Pb Non-eutectic Tin (Sn) 100 Fast form Sn+Pb % Sn 34

35 Flustyper 35

36 Datablade generelt - Flus (Eksempel datablad fra Indium type 2212 Flux) 36

37 Datablade generelt - Tinpasta (Eksempel Alpha OM-338 PT) 37

38 38

39 Tinpastatryk - Rakel (Squeegee) - Stencil - Tinpasta - PCB 39

40 Trykketeknik Tinpasta - Kontrol af tinpastatryk - Manuelt - Automatisk (SPI) - Standarder - Interne - Eksterne - IPC

41 - Trykketeknik Tinpasta - Renhed af stencil - Vedligehold - Forbrugsmaterialer - Stencil huller - Smearing under stencil 41

42 Tinpastafejl - Manglende tinpasta - For lidt tinpasta - For meget tinpasta - Skæv placering - Uens højde på tinpastatryk 42

43 Reflowlodning - Metode - Forced Convection - Vapor Phase - Vacuum - Temperaturprofil Vapor Phase princip Køling Sekundær Primær Væske Varmeelement 43

44 Reflowlodning - Temperaturprofil (Eksempel Alpha OM 338 PT) 44

45 Reflowlodning - Temperaturprofil (Eksempel Alpha OM 338 PT) 45

46 Bølgelodning - Temperaturprofil (Eksempler fra komponentleverandører) 46

47 Bølgelodning og Selektiv lodning - Justering af bølge - Tintemperatur - Dysehøjde - Tinhøjde (kar/dyse) - Vinkel - Stand By Typisk kar temperatur Tin/bly º Blyfri º 47

48 Bølgelodning og Selektiv lodning Hvad er loddetid? Loddetid Kontakttid 48

49 Lodderammer og conveyor Vedligehold - Kontrol - Justering - Rengøring 49 49

50 Selektiv lodning (paletter) 50

51 Selektiv lodning (lodderobotter) 51

52 Loddefejl - Tinbroer - Manglende lodning - Utilstrækkelig tinopstigning - Dross 52

53 Robot - Hvad er en robot? 53

54 Robot 54

55 Robot - På verdensplan investeres der i disse år store summer i at udvikle stadig mere avancerede robotter. Robotter som selvstændigt, eller i samspil med mennesker, kan løse mere og mere avancerede opgaver og funktioner. - Robotterne omtales ofte som intelligente, men sammenlignet med mennesker og dyr lader teknisk intelligens stadig meget tilbage at ønske. - Selv de mest avancerede robotter når i dag langt fra op på niveau med mennesker og dyr, og nogle vil hævde, at robotter slet ikke er intelligente endnu og da slet ikke intelligente i menneskelig forstand. - Det er først når mennesker programmerer robotterne de kan løse ensartede arbejdsopgaver. 55

56 Robot - Ordet robot kommer af det tjekkiske ord robota, der betyder slavearbejder eller hoveriarbejder (fæstebonde på et gods) - En robot er en programmerbar maskine, der ved interaktion med sine omgivelser autonomt kan udføre en mangfoldighed af opgaver. - En fuldt autonom robot kan selv regulere sin adfærd og er et funktionelt system, som er selvopretholdende - Der skelnes typisk mellem industrirobotter og servicerobotter - Autonomi = selvstyrende 56

57 Robot Definition af en industri robot (ISO 8373) - En industri robot opfylder følgende krav : - Automatisk styret - Autonom (kan fungere uden menneskelig indblanding) - Re-programmerbar - Multifunktions manipulator - Programmerbar i tre eller flere akser, som enten er fast monterede, eller mobile - Anvendes i industrielle automations processer 57

58 Robot - Andre typer - Servicerobot er en robot, som kan udføre service til gavn for mennesker og udstyr - Der skelnes ofte mellem servicerobotter til privat brug og til professionelt brug tænk eksempelvis på robotstøvsugere og robotgræsslåmaskiner som bliver mere og mere almindelige (og billigere) i de danske hjem - Indenfor hospital- og plejesektoren begynder man også at snakke mere og mere om anvendelse af servicerobotter 58

59 Robot Anvendelser - Robotter anvendes i mange forskellige industrier. - De kan varetage opgaver som er farlige eller fysisk belastende/krævende for mennesker at udføre. - De kan udføre opgaver mere præcist, hurtigere og i længere tid end mennesker. - Eksempler: - Træ industrien - Automobil industrien - Medicinal industrien - Fødevare industrien - Landbruget - Mine industrien - Operationsstuer - Andre? 59

60 Robot Udbredelse i industrier globalt 60

61 Robot Udbredelse i verdensdele 61

62 Robot Robotter i Dansk industri Antal Antal installerede industrirobotter Årstal: Kilde DIRA (Dansk Robot Netværk) 62

63 Robot Nye robotter installeret i Dansk industri Antal 700 Antal nye installationer af industrirobotter Årstal: Kilde DIRA (Dansk Robot Netværk) 63

64 Robot Robot typer, typisk navngivet efter de koordinatsystemtyper de bevæger sig efter: - Kartesisk robot - Cylindrisk robot - SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) - Sfærisk robot - Artikuleret robot - Parallel robot 64

65 Robot Robot typer - Koordinat systemer anvendt - Kartesisk - Koordinat eksempel: - Alle koordinater definerer en afstand på aksen ud fra en reference - X: 100,00 mm - Y: 100,00 mm - Z : 50,00 mm 65

66 Robot Robot typer - Koordinat systemer anvendt - Cylindrisk - Koordinat eksempel - Punktet P defineres af - ρ = afstand fra reference - φ = Vinklen på reference akse - z = Højden i forhold til reference - ρ : 25,00 mm - Φ : 40 - z : 50,00 mm - ρ = Rho - φ = Phi 66

67 Robot Robot typer - Koordinat systemer anvendt - Sfærisk - Koordinat eksempel - Punktet defineres af - r = afstand fra reference til punkt - θ = vinklen på positiv z akse - φ = vinklen på x akse - r : 100,00 mm - θ : 35 - φ : θ = Theta - φ = Phi 67

68 Robot Robot typer bevægelses område - Kartesisk : Bevægelser på lige akser - Retvinklede koordinater (X,Y og Z er vinklet 90 på hinanden) 68

69 Robot Robot typer bevægelses område - Cylindrisk : Lige akser på roterende base - Cylindrisk koordinat system 69

70 Robot Robot typer bevægelses område - SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm), flere horisontalt roterende akser, en retvinklet akse i Z - Cylindrisk koordinat system 70

71 Robot Robot typer bevægelses område - Sfærisk robot, flere roterende akser, og en retvinklet - Sfærisk koordinatsystem 71

72 Robot Robot typer bevægelses område - Artikuleret : Led delt, op til 360 grader rotation, akser/led - Sfærisk koordinatsystem Wrist 1 Wrist 2 Wrist 3 Elbow Shoulder Front view Tilted view Base 72 72

73 Robot Robot typer bevægelses område - Parallel robot, flere arme arbejder sammen på et parallelt plan - Sfærisk koordinatsystem 73

74 Robot Bevægelse - Lige akser (kartesiske, cirkulære, SCARA, sfæriske) - Typisk i stand til at bevæge tunge robotter og emner - Motorer med spindler - Magnetiske aktuatorer - Pneumatiske aktuatorer - Hydrauliske aktuatorer - Motoriserede aktuator - Drejelige led (cirkulære, SCARA, sfæriske, artikulerede) - Kræver stor kraft for at bevæge armen jo flere led, jo længere arm og jo tungere emner, jo kraftigere skal motorerne være - Motorer i runde gearinger 74

75 Robot Programmering styring - Ligegyldig hvilken type robot man arbejder med, kan man i princippet bruge det samme (kartesiske) koordinatsystem (X, Y, Z) til at definere en position med. 75

76 Robot Programmering styring - Teach Pendant (TP) - Til programmering - Til manuel bevægelse af robottens dele - Hænger fysisk sammen med robottens styreboks 76

77 Robot Programmering styring - Computer - Til programmering off line - Reducerer nede tid på maskinen grundet programmering 77

78 Robot - Valg af type - Hvor stor? - Hastighed? - Afgøres af de emner/opgaver der skal løses - Tunge emner/opgaver kræver en kraftig robot der kan håndtere emnerne 78

79 Robot - Valg af type - Værktøjer - Gripper - Andre typer dedikeret til opgaverne - Svejse værktøj (eks bil industrien) - Sprøjte pistol (male robot) - Pipette (farmaceutisk udstyr) - Sav 79

80 Robot - Ikke kun robotten - Man køber et anlæg flere leverandører. Gør det svært at gennemskue risiko vurdering - Robot - Værktøjer - Afgrænsning / Indhegning - Sikkerheds godkendt - Eksterne værktøjer - Transport bånd / fødere 80

81 Robot - Sikkerhed - Nogle farer ved robotter - Store emner/arbejdsopgaver kræver store kraftige robotter, som accelererer og bevæger sig med stor kraft. Derfor må mennesker IKKE komme i kontakt med eller i nærheden af robotten når den arbejder - Ved store anlæg er det livsfarligt at blive ramt af robotten - Emnerne robotten behandler kan blive tabt af robotten, og de kan ramme personer eller udstyr i nærheden - hvis de bliver tabt mens de er i bevægelse kan de flyve langt - Værktøjerne på robotten kan være farlige, og kan skade eller dræbe en person - Personer kan blive klemt, eller taget med i bevægelser - Derfor skal der foretages en risikovurdering for det samlede anlæg INDEN det kan tages i brug 81

82 Sikkerhed med robotter - Sikkerhed - Arbejdstilsynet har udgivet to vejledninger - Maskiner og maskinanlæg - B Automatisk styrede maskinanlæg, inklusive industrirobotanlæg - B Vejledningerne er lavet ud fra gældende lovgivning, og de internationale standarder på området 82

83 Sikkerhed med robotter - Sikkerhed - Krav til sikkerheden af opstillingen - Standarder - ISO Maskin sikkerhed Sikkerhedsrelaterede dele af styresystemer. Del 1 - ISO Maskin Sikkerhed risikovurdering og risikonedsættelse - ISO Sikkerhedskrav til industri robotter del 1 - ISO Sikkerhedskrav til industri robotter del 2 - ISO/TS Krav til kollaborative robotter 83

84 Sikkerhed med robotter - Sikkerhed - Risikovurderinger hvem skal lave dem? - Standarder ISO ISO Maskin sikkerhed - Sikkerheds relaterede dele af styre systemet Sikkerhedskrav til industrirobotter - Robotter Producenten af robotten ISO ISO/TS ISO Sikkerhedskrav til Industrirobotter - Robotter og integration Krav til kollaborative robotter Maskin Sikkerhed - Generelle principper for konstruktion - Risikovurdering og risikonedsættelse Integrator/ opstiller / levevandør - nogle firmaer gør det selv 84

85 Robot - Kollaborative robotter - Mange nye robotter er såkaldte kollaborative robotter - Kollaborativ betyder at robotten kan arbejde sammen med mennesker under bestemte omstændigheder, hvor der er taget særligt hensyn til sikkerheden - Kollaborative robotter deles op i fem typer i hht ISO Alle fem typer har særlige sikkerheds foranstaltninger for at eliminere farer Anvendelse Type Overræknings vindue Grænse område vindue Kollaborativt arbejdsområde Inspektion Håndført robot 85

86 Robot - Kollaborative robotter - Overræknings vindue - Robotten kører autonom automatisk drift i det beskyttede område - Robotten bevæger sig i vinduet - Automatisk drift afbrydes ikke ved adgang - Materiale ilægning, udtagning - Prøvning, arbejde ved arbejdsbord, rengøring 86

87 Robot - Kollaborative robotter - Grænse område vindue - Robotten kører autonom automatisk drift i det beskyttede område - Robotten stopper ved et grænsevindue, og kan så flyttes manuelt udenfor grænsefladen - Automatisk stabling/afstabling - Overvåget montage - Overvåget opfyldning/tømning - Prøvning, arbejde ved arbejdsbord, rengøring - Eftersyn 87

88 Robot - Kollaborative robotter - Kollaborativt arbejdsområde - Robotten kører autonom automatisk drift i fælles kollaborativt arbejds område - Robotten nedsætter hastigheden og/eller stopper når en person træder ind i det kollaborative område - Fælles montage - Fælles håndtering - Prøvning, arbejde ved arbejdsbord, rengøring - Eftersyn 88

89 Robot - Kollaborative robotter - Inspektion - Robotten kører autonom automatisk drift i det beskyttede område - En person træder ind i det kollaborative arbejds område, mens robotten fortsætter driften ved nedsat hastighed og bane - Inspektion og justering af processer, fx svejseanvendelse 89

90 Robot - Kollaborative robotter - Håndført robot - Anvendelsesspecifikt arbejdsområde - Bevægelse ved håndføring - Hånden som styrer, føres langs en bane - Håndstyret montage, lakering, etc 90

91 Sikkerhed med robotter - Risikovurdering - Kollaborative robotter - Kan arbejde sammen med mennesker - der er ikke samme krav til afskærmning og sikkerhed på disse - ISO omhandler regler og metoder til implementering af kollaborative robotter - Standardiseringer er ikke fulgt med udviklingen 91

92 Sikkerhed med robotter - Risikovurdering - Hvad skal overvejes ved en risiko vurdering? - ISO : - Bestemmelse af robotsystemets begrænsninger / anvendelse - Identificering af farekilder - Risiko skøn - Risikobedømmelse - En risikovurdering er en samlet proces der omfatter en risiko analyse og en risikobedømmelse - Den ender ud i en række tiltag der udgør en samlet risikonedsættelse for anlægget, hvis det viser sig at være nødvendigt med en sådan 92

93 Sikkerhed med robotter - Risikovurdering - Risikonedsættelse - Tre trin 1. Egensikker konstruktion - Maskinens egne/indbyggede sikkerheds funktioner 2. Tekniske beskyttelsesforanstaltninger og/eller supplerende beskyttelsesforanstaltninger - Indhegning og beskyttelse - Nødstop 3. Brugerinformation - Betjenings vejledninger, arbejdsbeskrivelser, dokumentation, beskrivelse af nødvendig sikkerheds beklædning eller værnemidler ved brug 93

94 Sikkerhed med robotter - Risikovurdering - Tilstrækkelig risikonedsættelse - Man kan gå ud fra at tilstrækkelig risikonedsættelse er opnået ved anvendelse af tre trins metoden hvis - Alle driftsbetingelser og alle procedurer for indgriben er taget i betragtning - Farekilder er fjernet, eller risici er nedsat til det lavest mulige niveau - Der er taget tilstrækkelig højde for eventuelle nye farekilder, som beskyttelsesforanstaltningerne har skabt - Brugere er tilstrækkeligt informeret og advaret om rest risici - Beskyttelsesforanstaltninger er forenelige med hinanden - Der er taget tilstrækkeligt hensyn til de konsekvenser, der kan følge af at anvende en maskine til ikke-professionelle/ikke industrielle formål, når maskinen er konstrueret til professionel/industriel brug - Beskyttelsesforanstaltninger ikke virker negativt på operatørens arbejdsbetingelser eller maskinens anvendelighed 94

95 Sikkerhed med robotter - Risikovurdering - Hvad skal overvejes ved en risiko vurdering? - Hvad kan der ske, og hvordan kan man forudse dette? - Værst tænkelige situation person klemt fast, hvad hvis man slukker for strømmen, eller der opstår strømsvigt? - Falder robotten sammen, så personen bliver klemt mere? - Kan man få personen eller et emnet ud, uden at maskinen klemmer den der fjerner personen eller emnet? - Hvordan kan man programmere robotten, og sikre at programmet fungerer efter hensigten, uden at komme i klemme/til skade? - Er man sikker på at maskinen ikke bevæger sig når man er inde i det afskærmede område? 95

96 Sikkerhed med robotter - Risikovurdering - Eksempel på indhegning af et anlæg 96

97 Sikkerhed med robotter - Risikovurdering - Eksempel på indhegning af et anlæg 97

98 Robotters indflydelse - Hvordan har robotter indflydelse på dit arbejde? - Diskuter i grupper hvad det vil betyde - Hvordan har I det med robotter? - Diskussionen fortsætter på klassen 98

99 Robotter indflydelse - Robotter overtager rutine prægede/tunge opgaver, som mennesker har lavet før hvad så med mit arbejde? jobs bliver overtaget af robotter indenfor de næste år i mange forskellige brancher - Hvad skal der ske hvis mit firma køber robotter? - Hvilke opgaver kunne jeg komme til at lave? - Bliver jeg fyret? 99

100 Robotter indflydelse - Hvilken forskel gør det at robotten udfører arbejdet? - Kvalitet? - Ensartethed? - Pris / konkurrence dygtighed? - Udflytning/hjemflytning af produktion - Mange virksomheder med øget antal robotter har vækst af både robotter og mennesker (=øget produktion) - Hvem skal passe robotterne? - Ved stop / fejl - Uddannelse 100