Faulhaber微电机助力西门子刷新行业新标准

当今，大众电子几乎都通过高性能装配机器来生产制造。对于这类快消品而言，时间就是金钱。因此，在这一领域，生产设备需具备两大特性：一是能实现产量的最大化，二是将加工时间降至最低，以确保通过最简单的连续操作实现最大的产量输出。

不过，在面对复杂的操作流程时，若要确保准确性且任何时候都可再生产，那么功能优越且体积小的微电机是必不可少的。

西门子开发了尖端的SIPLACE X贴片机系列，旨在为全球电子产品制造商提供更具有成本效益的印刷电路板（PCB）装配解决方案，其每小时可组装80000个组件，还可处理6 x 6毫米规格超小的01005元件，特别是当其放在高速转换器上时。与所有复杂的机器一样，驱动技术也至关重要。

为了处理专业度最高的任务，该团队与微电机专家FAULHABER共同研发了SIPLACE X系列。该项目的实施为简化组件提供了坚实的基础。其结果是，在项目初始阶段他们就开发出了一流的解决方案，其高性能贴片机为高端领域印刷电路板组装设置了新标准。  

装配机由“同步”操作的众多独立部件组成。首先，移动端口的贴装头会收集输送机（供应模块）的组件，然后将其传输到目标站位，例如印刷电路板，最后准确地添加组件。组件的收集和印刷电路板的定位均需要大量时间，因此“行程”越少，生产速度就越快。另一重要元素是组件供料。目前，组件由皮带和滚轴传送，其原理类似于经典的摄影（卷胶卷）。皮带上的供料器中包含组件和边缘穿孔的皮带，以确保准确运输。当皮带轮进入输送机后，贴装头会随时收集这些组件，如此往复运行。

宽度为8、12、16至88毫米的传送带模块

在该过程中，维持接收位置和接收速度的准确性至关重要。即使只有几个组件或一个接一个来自相同的皮带，也必须保证它们在任何时候都可供应。

高速应用程序20-segment Collect & Place unit贴装头作为先进机器的核心部分已被证明极具有挑战性。一方面，它是一个高度动态的组件，拥有超轻型结构，没有大量惯性。另一方面，它可在任意时间容纳更多的部件。每周期组件数量越高，贴装头在印刷电路板和接收位置间来回移动的频率就越低，这加快了操作速度。设计工程师利用新的20-segment Collect & Place (C&P) unit解决了这一问题。

20个收集头

其贴装头可通过取量管的负压来提取和夹持组件，连接取量管的相机会记录组件位置，并与目标位置比对，然后对取量管上的微电机发出指令以转到正确位置。20-segment C&P贴装头含有20个取量管，每个都含有电机。贴装头呈锥形，这为组件提供了更大的空间，也意味着贴装头上方的空间很窄，因此，含有微电机的取量管几乎没有可移动空间。在这种情况下，只有定制设计的高度专业的轻质紧凑型解决方案才能满足要求。

此外，这20个无刷直流电机直径只有8到9毫米（含有位置传感器），略微呈锥形，特别适用于连续操作的定位任务。然而，这需要优异的驱动控制，为此，两大专家合作也验证了该方案。研究小组采用了协同方式替换电机上两个单独的控制器和其他组件，并将电机的电子控制集成到其他组件的控制板中，这大大节省了空间并提升了装配效率。    

为了使20-segment C&P贴装头发挥更佳的工作性能，组件供料也必须保证极高的精度。除了需要更高的速度外，转换操作的简便性和应用的通用性也至关重要。

目前，组件供料的标准是宽度为30毫米及以上的输送机，可容纳一至三个传送带（标准带的宽度为8、12、16或88毫米）。当组件发生改变时，需更换所有的传送带和输送机，即使只有一个组件不同。为了提高效率，需在约30毫米的指定空间内配置三个独立的输送机以实现三条馈线。

Faulhaber直流无刷伺服电机

此处，可使用直径为15毫米较“大”的微电机，其中两个相邻，第三个则置于后侧。不过，用于X-Feeder的新电机的最大直径约为10毫米。由于拥有特殊的高能磁体，这些新电机所拥有的性能水平可与直径为20-25毫米的电机相媲美。同时，该驱动系统可抵消传送带的牵引力；若超过限值，传送带就会穿孔撕裂。这对微电机而言极具挑战性，因此，微驱专家Faulhaber为每个皮带输送机配置了两台电机。

这两台电机在同一个螺旋齿轮轴上运行，可驱动齿轮并带动皮带输送机。该装置确保了动力和扭矩无论何时均在安全范围内。X-Feeder电机还确保了在40毫秒内实现±25μM的可靠定位，这有助于20-segment C&P贴装头实现安全供给。