KUKA KR AGILUS 로봇을 이용하여 부품의 셀렉티브 솔더링

제어 시스템 ALNEA-ZEUS에서 로봇 정밀성이 오류 없는 생산을 지원하다

50% 단축된 생산 시간

폴란드 바르샤바(Warszawa)에 본사가 있는 ALNEA Sp. z.o.o.는 특정한 고객 요구사항에 맞춰 기계, 전기 또는 공압식, 반자동 또는 완자동 테스트 장치를 개발하고 생산합니다. 이 폴란드 회사는 셀렉티브 솔더링 공정을 전문으로 다룹니다. 하지만 앞으로도 인쇄회로기판 및 전자산업 국제협회(IPC)에서 요구하는 표준에 부합하기 위해 몇 년 전 ALENA가 개발한 제어장치 ALNEA-ZEUS는 전반적인 개정이 필요했습니다.

새 버전의 납땜 컨트롤 유닛은 이제 모든 공정 변수에 접근할 수 있어야 했습니다(예: 납땜 공정에 필요한 재료 준비, 정확한 위치 설정 또는 땜납 방울이 작업 영역에 떨어지지 않도록 방지). ALNEA는 독일 아우크스부르크(Augsburg)에 위치한 KUKA Roboter와 긴밀하게 협력하여 새로운 개발을 구현해냈습니다. KUKA KR AGILUS 로봇 덕분에 납땜 공정의 정밀성을 상당히 개선하고, 오류의 원인을 제거하며, 생산 시간을 50% 단축할 수 있었습니다. 

이른바 스루홀 기술(THT, Through Hole Technology)의 납땜 기술에는 매우 높은 정밀성이 필요합니다. 플럭스 양, 예열 시간과 온도, 습윤 시간 또는 납땜 온도와 같은 다양한 변수는 품질에 결정적인 영향을 미칩니다. 게다가 재료와 관련된 영향도 고려해야 합니다. 젖으면 안 되는 부품 사이의 간격이 좁고 구조가 작으므로 오류가 발생하면 안 됩니다. THT에서는 수리에 많은 시간과 비용이 소모되며 종종 재현되지 않습니다. 일부는 전혀 수리할 수 없습니다.

따라서 전자 산업의 목표는 오류가 없는 공정입니다. “확실하게 제어되는 셀렉티브 솔더링 공정은 우리 고객에게 오류 없는 생산을 향해 나아가는 중요한 첫걸음입니다.” ALNEA Sp. z.o.o. 회장 크지슈토프 카민스키(Krzysztof Kamiński)의 설명입니다. 

공정 모니터링과 보정을 통한 오류 방지

셀렉티브 솔더링 공정에서 발생하는 오류의 주요 원인 중 하나는 예를 들어 솔더 합금의 무게가 낮거나 플럭스 적용이 불충분해서 무연 솔더링에서 발생하는 솔더 브리지입니다. 따라서 관련된 모든 공정 단계를 신뢰할 수 있게 모니터링해야 합니다. 잘못 또는 부정확하게 배치된 모듈은 셀렉티브 솔더링 공정에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 위치를 모니터링하고 필요한 경우 보정하는 것도 매우 중요합니다.


현대적인 로봇만이 이 납땜 공정에 필요한 정밀성을 보장할 수 있습니다

크지슈토프 카민스키(Krzysztof Kamiński), ALNEA Sp. z.o.o. 회장

이러한 이유로 ALNEA는 제어장치 추가 개발 외에도 납땜 공정을 수행하고 구성요소를 정확하게 배치할 수 있는 로봇을 설치해야 했습니다. 적합한 모델을 찾는 중에 ALNEA는 KUKA와 협력하기로 결정했습니다. “KUKA 팀의 조화로운 가격 대비 성능과 탁월한 기술 지원은 우리의 선택에 결정적인 요소였습니다.” 그는 설명합니다.

KUKA 제어장치 KR C4간단한 조작 장치로 공정을 제어해야 한다는 ALNEA의 요구사항을 충족했습니다. 이 제어장치의 개방형 아키텍처는 기존 기계 환경에 기술적으로 문제없이 통합할 수 있도록 지원합니다.

작고 빠르고 정밀함: KUKA KR 6 R900 sixx

ALNEA는 KR AGILUS 시리즈의 KR 6 R900 sixx를 프로토타입으로 선택했습니다. 이 시리즈는 매우 빠른 속도와 동시에 높은 반복 정확도 및 정밀성을 자랑합니다. KR AGILUS 로봇은 대칭적 구조를 통해 작업 공간을 최적으로 활용합니다. KUKA는 제한된 공간에서 로봇을 사용할 수 있도록 에너지 공급 시스템을 내부 공간에 통합함으로써 슬림한 구조를 극대화하는 데 성공했습니다.

KR 6 R900 sixx는 최고의 정밀성뿐만 아니라 공간 절약형 설계로 최고의 작업 속도 또한 보장합니다. 이 로봇은 최대 6kg의 가반하중과 최대 900mm의 작동 범위로 반복 정확도가 ± 0.03mm보다 작으며, 이에 따라 납땜 공정에 사용하기 매우 적합합니다. 그러나 원칙적으로 KR 6 R900 sixx 외에 다른 KUKA 로봇 모델도 새로운 ALNEA-ZEUS 제어 시스템과 결합할 수 있습니다.

KR 6 R900 sixx와 납땜 셀.

조작 장치를 통해 직접 명령

“로봇 기반 자동화 솔루션을 통합하는 동안 납땜 장치 컨트롤 유닛과 로봇 컨트롤 유닛 사이의 통신을 최적의 상태로 조정해야 했습니다.” 카민스키는 도전 과제 중 하나를 떠올립니다. 이를 위해 셀렉티브 솔더링 공정의 매개변수를 제어하기 위한 소프트웨어 패키지가 말하자면 로봇의 메모리에 로드되었습니다. 이러한 방법으로 ALNEA의 고객은 KUKA smartPAD 조작 장치를 통해 로봇을 생산 공정에서 직접 제어할 수 있습니다.

명령은 이더넷 통신을 통해 ALNEA-ZEUS 제어장치로 전송됩니다. 그런 다음 제어장치는 고객별 하드웨어와 소프트웨어를 기반으로 명령을 실행합니다. 이 솔루션은 PLC 또는 HMI 패널 없이 구현되며, 추가 인터페이스 또한 필요하지 않습니다. 

그 결과 50% 단축된 공정 시간과 동시에 오류 최소화

KUKA KR 6 R900 sixx는 셀렉티브 솔더링 공정에서 요구되는 과제를 정밀하게 충족합니다. 로봇은 납땜 인두의 움직임을 제어하는 동시에 기판을 고정 위치에 고정합니다. ALNEA에서 개발한 로봇 기반 자동화 솔루션 덕분에 오늘날 조작 장치를 이용하여 셀렉티브 솔더링 공정의 모든 매개변수를 완벽하게 모니터링할 수 있습니다. 또한, KUKA 로봇이 전달하는 모든 데이터가 시스템으로 전달되고 사용됩니다.

여기에는 구성요소의 공급 및 위치 설정을 모니터링하고 기타 외부 장비를 제어하는 것이 포함됩니다. 이 덕분에 오류가 눈에 띄게 줄어들 뿐만 아니라 생산성도 확실하게 향상됩니다. “새 솔루션으로 우리는 공정 시간을 50% 단축할 수 있었습니다.” 카민스키는 강조합니다.

조작 장치를 통해 공정을 모니터링하게 되어 고객의 직원에 대한 교육 요구도 적절한 수준으로 유지됩니다. 이제 다음과 같은 세 명의 서로 다른 요원을 투입할 필요가 없습니다. 공정 전문가, 로봇 전문가, 제어 전문가. 짧은 훈련만으로 작업자는 공정과 납땜 로봇을 제어할 수 있습니다.

로봇이 기판을 정확한 위치에 고정하고 납땜 인두의 움직임을 제어합니다.

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