Fresado seguro de circuitos impresos gracias a las ventosas de Schmalz

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LHMT GmbH desarrolla máquinas-herramientas altamente especializadas y gracias a las ventosas NBR-ESD consiguió una solución de agarre fiable

Fresado seguro de circuitos impresos gracias a las ventosas de Schmalz

Para separar los circuitos impresos, primero es necesario fresar las hendiduras y los contornos. La empresa LHMT GmbH desarrolla máquinas-herramientas altamente especializadas que no solo llevan a cabo de forma totalmente automática el proceso de tallado y fresado, sino también la carga y descarga de las delicadas placas. A fin de asegurar que la manipulación de las mismas sea segura y cuidadosa, LHMT se puso en contacto con J. Schmalz GmbH, que gracias a sus nuevas ventosas NBR-ESD, entre otras cosas, consiguió implementar una solución de agarre fiable.

Las máquinas, que se fabrican en Neuhausen, cerca de Pforzheim, en Baden-Württemberg (Alemania), se integran después en un moderno proceso de fabricación. LHMT GmbH desarrolla máquinas especiales en el campo de la tecnología CNC y de automatización, así como automatización de robots y procesamiento de imágenes para la industria de semiconductores. «Leiterplatten-Handling und Manufacturing Technologies», el nombre que se oculta tras las iniciales de la empresa, fue fundada en 2002 y pertenece al grupo Schmoll Maschinen, que fabrica sistemas para la producción en serie de aplicaciones electrónicas y micromecanizado.

Antes de que un circuito impreso esté listo para su instalación, debe pasar por muchos pasos de proceso diferentes. Desde procesos de química húmeda, como el grabado en cobre, hasta la perforación y la exposición: la pieza en bruto tiene que atravesar varias fases antes de aterrizar en las máquinas LHMT.

Los dispositivos de manipulación LHMT se utilizan para cargar y descargar los distintos procesos de producción. Al final del proceso de fabricación, las máquinas de fresado crean puntos de corte para las diferentes placas de circuitos impresos (es decir, el circuito impreso al completo), de modo que más tarde se puedan desprender individualmente. Este es un paso importante, ya que la fase de mecanizado proporciona al circuito impreso el diseño que necesita para su uso posterior. «Teniendo en cuenta que las piezas son cada vez más delicadas y sensibles, preferimos utilizar un proceso totalmente automático», explica Knut Handte, Director de diseño de LHMT GmbH.

El proceso es el siguiente: empleando un robot de 6 ejes, un equipo de manipulación retira automáticamente una a una las piezas en bruto de los circuitos impresos colocadas en bandejas inclinadas o soportes, con una cámara CCD (Charge Coupled Device) se miden los alojamientos de los pines y, a continuación, las piezas en bruto se transfieren a la máquina de fresado.

Objeto delicado

«Puede sonar muy sencillo, pero conlleva muchas dificultades, porque no todos los circuitos impresos son iguales» subraya Handte. Mientras que los smartphones llevan placas especialmente delgadas y ligeras, en los servidores se suelen utilizar versiones más gruesas y pesadas con mucho cobre. Todas ellas tienen en común una cosa: una superficie extremadamente sensible sobre la que no debe quedar ninguna huella. «Por eso se suelen sujetar por su borde más exterior y, por supuesto, utilizando vacío», explica el Director de diseño. La ventosa no solo tiene que adaptarse a los diferentes formatos, sino también a los orificios de referencia existentes.

Estos sirven de guía para que la máquina de fresado logre un resultado exacto. Además, cada vez hay menos espacio para la ventosa, ya que la complejidad de las placas aumenta debido a la necesidad de incorporar un mayor número de funciones en superficies cada vez más pequeñas. «También hay que tener en cuenta que en nuestras máquinas se procesan distintos tipos de circuitos impresos, por lo que los pasos del proceso y el sistema de manipulación deben ser universales y flexibles. Es la única forma de reducir los tiempos de equipamiento», añade Handte.

Esta flexibilidad supone un problema para el sistema de alimentación automática. En colaboración con los expertos en técnica de vacío de J. Schmalz GmbH, LHMT ha desarrollado y probado dos soluciones de automatización diferentes. Una de ellas utiliza un brazo de robot flexible capaz de realizar varios pasos de carga y descarga en un espacio reducido. Otra opción es recoger las placas mediante un sistema de ejes y colocarlas en la cinta transportadora. «Estos sistemas son más baratos que los robots, pero no tan flexibles. En cambio, el tiempo de ciclo es mucho más corto con los sistemas de 2 ejes: nuestro sistema RobiFlex2x1 consigue actualmente un tiempo por debajo de los seis segundos. Si se utilizan capas intermedias, el sistema tarda once segundos. Todas las piezas se sujetan exclusivamente con una garra de vacío», explica el Director del diseño. Mientras LHMT se encargó de desarrollar componentes mecánicos como la conexión a robots, la construcción de la garra o el sistema de ejes, Schmalz suministró los componentes para el proceso de manipulación: las ventosas y su conexión a la garra.

«Cada una de las placas se debe manejar con cuidado y sin dejar marcas. Al mismo tiempo, los movimientos rápidos requieren que la placa se mantenga sujeta de forma segura y, naturalmente, sin deformarse», explica Christian Stoisser, de la Dirección Regional y de Cuentas Estratégicas Internacional de la División de Electrónica de Schmalz. Otra de las particularidades de manipular circuitos impresos y otros componentes electrónicos es el peligro de causar daños por descargas electrostáticas en la electrónica de potencia, entre otros. Estos no son visibles, pero se aprecian al final durante la prueba de funcionamiento. «Nuestro proceso de fresado se encuentra relativamente avanzado al final de la cadena de creación de valor. Esto significa que el valor del circuito impreso ya es muy alto y, como es lógico, queremos mantener la tasa de piezas defectuosas lo más baja posible», indica Handte.

Combinación segura

Schmalz ha desarrollado ventosas NBR-ESD con una resistencia específica destinadas especialmente para proteger contra descargas no deseadas. Usadas en combinación con las bielas elásticas conductoras FSTIm, el experto en técnica vacío garantiza una buena sujeción en cualquier posición de la garra y protege de forma fiable el circuito impreso. Las ventosas están montadas en garras que se construyen individualmente con perfiles de aluminio. «Al ser ligero, el aluminio es un requisito básico para tiempos de ciclo cortos. Una garra mecánica haría que la estructura fuera demasiado pesada y el robot no pudiera moverse tan rápidamente», dice Handte.

Si la solución de manipulación está conectada a la máquina especial, el circuito impreso pasa a la máquina de fresado una vez que se ha retirado y colocado correctamente. Además, LHMT también ofrece máquinas de manipulación para la carga y descarga de pasos de producción, por ejemplo, para líneas de limpieza o grabado. «Seis placas por minuto es un ritmo realista», explica Handte. Entre tanto, el sistema de manipulación tiene que depositar automáticamente una a una las capas protectoras entre los circuitos impresos y reaccionar de forma flexible a los cambios de bandeja.

«Esto significa que la automatización debe ser mucho más rápida para garantizar la carga continua del equipo de proceso y para procesar a tiempo todas las tareas suplementarias». Mientras tanto, se lleva a cabo el proceso automático de fresado del circuito impreso siguiendo el programa específico para el cliente. Dependiendo del modelo, la máquina puede fresar longitudinal y transversalmente. Tras el proceso, el circuito impreso se retira automáticamente sin intervención manual. Una vez realizado el corte y el control de calidad final, los circuitos impresos están listos para su envío y ensamblaje.

«Estamos muy contentos con las soluciones de Schmalz», alaba Handte. «La calidad es inmejorable, y gracias a las ventosas NBR-ESD también podemos ofrecer nuestras máquinas como una versión segura para ESD», concluye el Director de diseño.

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