Brasage sélectif de pièces avec le robot KUKA KR AGILUS

La précision robotisée favorise la production « zéro défaut » avec le système de commande ALNEA ZEUS.

Réduction de 50 pour cent de la durée de production

La société ALNEA Sp. z.o.o. ayant son siège à Varsovie propose à ses clients le développement individuel et la production d’appareils de contrôle semi-automatiques ou entièrement automatiques mécaniques, électriques ou pneumatiques. L’entreprise polonaise s’est spécialisée dans le processus de brasage sélectif. La commande ALNEA-ZEUS, développée il y a des années par ALNEA, avait besoin d’un renouvellement fondamental afin de pouvoir continuer à garantir le respect des standards fixés par l’association professionnelle de l’industrie des circuits imprimés et de l’électronique (IPC).

La nouvelle version de l’appareil de commande de brasage devait pouvoir accéder à tous les paramètres de processus, comme par exemple la mise à disposition de matériaux importants pour le processus de brasage ainsi que leur positionnement exact ou empêcher la formation de gouttes de brasage à l’extérieur de l’enveloppe d’évolution. ALNEA a réalisé le nouveau développement en étroite collaboration avec KUKA Robotics d’Augsbourg. Grâce à un robotKUKA KR AGILUS la précision du processus de brasage a pu être nettement améliorée, les sources de défauts ont pu être éliminées et la durée de production a pu être réduite de 50 pour cent

La technique de brasage de ce que l’on appelle la « Trough-Hole-Technology » (THT) exige une précision absolue. Les paramètres variables tels que la quantité de flux de soudure, la durée et la température de préchauffage, la durée de mouillage ou la température de brasage ont une influence décisive sur la qualité. De plus, les influences dépendant du matériau doivent être prises en compte. Les structures de petite taille et les distances réduites par rapport aux pièces ne devant pas être mouillées ; tout cela ne permet aucune erreur. Avec la THT, les processus de réparation sont synonymes de perte de temps et d’argent, ne sont souvent pas reproductibles et en partie interdits.

L’objectif du secteur électronique est donc le processus zéro défaut. « Pour nos clients, un processus de brasage sélectif contrôlé fiablement représente la première étape décisive vers une production entièrement exempte de défauts. », explique Krzysztof Kamiński, président d’ALNEA Sp. Z.o.o. 

Éviter les défauts grâce à la surveillance de processus et à la correction

Une cause essentielle de défauts lors du processus de brasage sélectif sont des ponts de soudure générés par exemple lors du brasage sans plomb ou par le faible poids de l’alliage de brasage ou bien un flux de soudure insuffisant. C’est la raison pour laquelle toutes les étapes de processus y étant reliées doivent être surveillées de façon fiable. Les sous-ensembles mal positionnés ou positionnés de façon imprécise peuvent également entraîner des problèmes lors du processus de brasage sélectif. La surveillance de leur position et leur correction éventuelle sont également décisives.


La précision nécessaire pour ce processus de brasage ne peut être garantie que par un robot moderne

Krzysztof Kamiński, président de la société ALNEA Sp. Z.o.o.

Outre le développement de la commande, il était également nécessaire pour ALNEA d’installer un robot exécutant l’opération de brasage et positionnant les composants avec exactitude. Lors de sa recherche du modèle approprié, ALNEA a opté pour la collaboration avec KUKA. « Pour nous, le rapport qualité-prix approprié et l’assistance technique remarquable fournie par l’équipe KUKA ont été décisifs », explique-t-il.

ALNEA souhaitait en outre que le contrôle du processus soit effectué avec un appareil de commande simple. Cette condition a été remplie avec le contrôleur KR C4 KUKA. Son architecture ouverte permet l’intégration technique sans problème dans des environnements de machine existants.

Petit, rapide et précis : le robot KUKA KR 6 R900 sixx

ALNEA a opté pour un KR 6 R900 sixx de la série KR AGILUS en tant que prototype. La série convainc par des vitesses extrêmes combinées avec une reproductibilité et une précision élevées. Les robots KR AGILUS utilisent le volume de travail de façon optimale grâce à la structure symétrique. En intégrant l’alimentation en énergie, KUKA a permis d’obtenir des contours extrêmement sveltes pour l’utilisation dans des espaces étroits.

Le KR 6 R900 sixx ne garantit pas uniquement une précision et une vitesse de travail maximum avec une construction de faible encombrement. Avec une capacité de charge de 6 kg et une portée maximum de 900 mm, ce robot atteint une précision de répétabilité inférieure à ± 0,03 mm. Il est donc parfaitement approprié pour les exigences du processus de brasage. En règle générale, outre le KR 6 R900 sixx, il est également possible de combiner d’autres modèles de robots KUKA avec le nouveau système de commande ALNEA-ZEUS.

Cellule de brasage avec le KR 6 R900 sixx.

Instructions transmises directement via l’appareil de commande

« Lors de l’intégration de la solution d’automatisation robotisée, la communication entre l’appareil de commande du dispositif de brasage et l’appareil de commande du robot a du être parfaitement adaptée », explique M. Kamiński. Pour ce faire, on a chargé dans la mémoire du robot un progiciel pour le contrôle du processus de brasage sélectif. Ainsi, les clients d’ALNEA peuvent guider directement le robot dans le processus de production à l’aide de l’appareil de commande KUKA smartPAD.

Les instructions sont transmises à l’appareil de commande ALNEA-ZEUS via communication Ethernet. L’appareil de contrôle exécute ensuite l’instruction en se basant sur le matériel et le logiciel spécifique du client correspondant. La solution se passe de PLC ou de panel HMI et ne nécessite aucune interface supplémentaire

Le résultat : une réduction de 50 pour cent des durées de processus avec élimination simultanée des défauts

Le robot KUKA KR 6 R900 sixx répond de façon précise aux tâches à effectuer lors du processus de brasage sélectif. D’un côté, il pilote les mouvements du fer à souder d’un côté, et de l’autre, il maintient la platine sur une position fixée. Grâce à la solution d’automatisation robotisée développée par ALNEA, tous les paramètres du processus de brasage sélectif peuvent être surveillés de façon fiable avec l’appareil de commande. De plus, toutes les données fournies par le robot KUKA sont fournies au système et utilisées par celui-ci.

La surveillance de l’arrivée des composants et leur positionnement ainsi que la commande d’autres équipements externes en font également partie. Ceci a non seulement permis de réduire nettement les défauts mais également d’augmenter sensiblement la production. « Grâce à la nouvelle solution, la durée de processus a été réduite de 50 pour cent », souligne Kamiński.

Grâce à la surveillance du processus avec l’appareil de commande, la formation nécessaire des employés est gérable. Il n’est plus nécessaire de recourir à trois différentes personnes : spécialistes des processus, des robots et des commandes. Après une courte formation, l’ouvrier est également en mesure de commander le processus et le robot de brasage.

Le robot maintient la platine en place et dirige le déplacement du fer à souder.

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