Beaucoup de lecteurs de Hackaday ne seront pas étrangers aux composants électroniques montés en surface, dans la mesure où vous serez probablement assez à l’aise pour construire vos propres projets de montage en surface. Si vous avez déjà construit un très grand projet de montage en surface, ou si vous deviez faire un certain nombre de la même carte, vous aurez souhaité avoir accès à une machine pick-and-place. Ces composants essentiels d’une ligne d’assemblage électronique sont des robots CNC qui récupèrent les composants des bobines de ruban dans lesquelles ils sont fournis et les placent dans l’orientation appropriée à leurs emplacements attribués sur le PCB. Ils sont un objet de désir dans la communauté des hackers de matériel et au fil des ans, nous avons vu pas mal d’exemples faits maison. Leur fonctionnement est assez facile à comprendre, mais il y a encore beaucoup à gagner à les étudier.Il était donc très intéressant de voir un ami acquérir une quantité de départs de composants Siemens excédentaires à partir d’une ancienne machine industrielle pick-and-place. Une occasion parfaite pour un démontage alors, pour voir ce qui les motive.

Emmenez-moi à votre mangeoire

Tout d’abord, cela vaut la peine d’expliquer le rôle joué par un chargeur de composants dans une machine pick-and-place et ce qu’il fait. Les composants sont fournis sur du ruban flexible, reposant dans des creux dans sa surface et recouverts d’un mince film de protection en plastique qui peut être décollé pour révéler la pièce. En utilisant des trous de pignon dans le bord du ruban, le chargeur le fait avancer d’une partie à l’autre tout en décollant le couvercle pour exposer la pièce. Les mangeoires sont généralement positionnées dans une rangée le long du bord de la zone de travail de la machine, de sorte que sa tête puisse se déplacer sur la pièce et la ramasser avant de la placer sur la planche. Dans les machines industrielles, cela se produit très rapidement, de sorte que les alimentateurs sont essentiellement conçus pour servir plusieurs millions de pièces au cours de leur durée de vie.

Un aperçu annoté du chargeur.
Un aperçu annoté du chargeur.

L’unité mesure environ 45 mm sur 20 mm sur 100 mm, avec un cadre en aluminium usiné très important sur lequel sont montés ses divers composants. Il contient non pas un mais deux chargeurs pour ruban 8 mm, un de chaque côté. En le tournant sur le côté, la moitié avant cache le mécanisme d’alimentation avec le point de prise en haut, tandis qu’au centre se trouve un système de tension pour la bande de recouvrement décollée. À l’arrière se trouve une trémie pour la bande de recouvrement usagée, accessible via une trappe à ressort à l’arrière. Sur le dessus à l’arrière se trouvent une paire de boutons à membrane, pour faire avancer ou retarder la bande.

Le ruban composant entre en dessous à l’arrière et suit un chemin diagonal vers le haut, où il s’engage avec une roue dentée dans le cadre du mécanisme d’alimentation. Le ruban de recouvrement en plastique est décollé sur lui-même et acheminé vers l’arrière vers le système de tension au centre, avant de disparaître dans sa trémie. Il y a un volet commandé par solénoïde au-dessus du point de ramassage, qui est vraisemblablement ouvert par la machine lorsque la tête de ramassage passe dessus. Le tout est conçu pour être facilement retiré pour être chargé avec des bandes fraîches, de sorte que ses câbles de commande sont amenés à un connecteur Neutrik de qualité industrielle.

Qu’y a-t-il à l’intérieur de la boîte?

Les principaux mécanismes se révèlent facilement en relâchant les vis retenant leurs panneaux extérieurs. À l’avant se trouve le mécanisme d’alimentation, qui prend la forme d’un pignon conçu pour s’engager dans les trous du ruban. Ceci est entraîné par un engrenage d’entraînement à vis sans fin d’un moteur, qui a également un encodeur optique pour détecter jusqu’où la bande a été avancée ou retardée. Au-dessus du moteur se trouve un solénoïde qui actionne le volet, un assemblage de tôle coulissant sur le dessus de l’unité qui expose le point de prise.

Au centre de l’unité se trouve le mécanisme de tension de la bande de recouvrement. Un autre moteur et pignon tire la bande de recouvrement devant un rouleau tendu par ressort, qui a un capteur optique pour renvoyer sa position. La bande de recouvrement usée s’enroule dans la trémie à l’arrière, d’où elle peut être vidée lors des changements de bobine. La machine entière est contrôlée par un microcontrôleur sur un PCB étroit dans la base de l’unité. On suppose qu’il s’agit d’une pièce Atmel plus ancienne, mais pour l’instant, elle reste couverte par un autocollant. La communication avec la machine pick-and-place se fait via une connexion série via ce connecteur Neutrik.

Que pouvez-vous faire avec un chargeur de pièces excédentaires?

Cela a été fascinant de jeter un coup d’œil à l’intérieur de ce chargeur, mais que peut-on en faire? Dans un sens littéral qui a une réponse évidente de l’alimentation des pièces à une machine pick-and-place, mais la vraie question est: Comment peut-il être utilisé? L’interface elle-même est électriquement simple, c’est un port série qui utilise une signalisation différentielle de tension plus élevée pour compenser les machines industrielles bruyantes. La question demeure alors, comment peuvent-ils être conduits, et quelles sont les mises à niveau?

Heureusement, la disponibilité de ces unités sur le marché excédentaire a permis aux hackers de travailler dessus. Mon ami m’a indiqué à la fois un pilote Gcode pour eux et une conception de PCB de remplacement, tous deux sur GitHub. Étant un appareil relativement facile à comprendre, trouver un moyen de les conduire devrait être tout à fait dans les capacités du type de personne qui est prête à construire sa propre machine de pick and place.

Une machine pick and place n’est pas nécessairement impossible à construire, mais il est certain que les alimenteurs de composants représentent une partie importante de leur ingénierie. Peut-être que ce regard sur l’un d’eux pourrait les éclairer et introduire l’option d’utiliser une unité excédentaire plutôt que d’essayer de construire la vôtre.

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