CmPrint: Dynamische Messung von Rakelkräften

CmPrint

Die CeTaQ CmPrint Messsysteme sind auf die Untersuchung des Verlaufes der Rakelkraft beim Lotpastendruck zugeschnitten. Dabei erfolgt die Messung dynamisch während des Druckvorgangs über den gesamten Rakelweg. Die Messung erlaubt Aufschlüsse über die aufgebrachte Kraft und deren Verhalten über den Druckbereich.

Als erstem Prozessschritt in der SMT-Fertigung kommt dem Lotpastendruck eine besondere Bedeutung zu. Seine Qualität beeinflusst alle nachfolgenden Prozessschritte entscheidend. Abweichungen der tatsächlich übertragenen Kraft im Vergleich zur im Programm vorgegebenen, Unterschiede zwischen den Druckrichtungen und die Kraftverteilung über den Weg werden mit einer CmPrint Messung schnell und einfach sichtbar. Das erlaubt es notwendige Wartungs-, Reparatur- bzw. Optimierungsmaßnahmen gezielt vorzunehmen. Ferner erleichtern die gewonnenen Erkenntnisse die Planung neuer Produkte, die Einführung neuer Technologien und helfen bei Investitionsentscheidungen. Nicht zuletzt ist ein Nachweis der tatsächlichen Rakelkräfte immer öfter Bestandteil von Audits.

Neue Erfahrungen, Erkenntnisse und Anforderungen aus unserem Messservice bilden eine Grundlage für die ständige Weiterentwicklung. Unser reichhaltiger Erfahrungsschatz aus der Vermessung von Tausenden von Anlagen hilft ihnen, ihre Messaufgaben effizient zu erfüllen.

  • Spezialisiert auf die Anforderungen der SMT
  • Messungen direkt in der Fertigung
  • Auswertung auf Finden von Fehlerursachen optimiert
  • Schnelle und detailierte Dokumentation der Ergebnisse
  • Kompetente und mit den Messsaufgaben bestens vertraute Beratung durch umfangreiche Erfahrungen aus unserem Meßservice
  • Einfache Antwort auf die bekannte Frage: "Wie stellen Sie sicher dass ...?"

Eine häufige Aufgabenstellung für unseren Meßservice ist die Überprüfung der Positionsgenauigkeit gedruckter Depots. Bei den Messungen zeigt sich oft folgende Phänomen. Es werden mehrere Drucker gleichen Typs mit dem gleichen Material, Board, Schablone, Rakel und Paste, hintereinander gemessen. Für ein optimales Druckbild müssen dennoch an manchen Anlagen die Druckparameter wie Rakelkraft und z. T. Rakelgeschwindigkeit angepasst werden. Diese von uns bei der Prüfung gemachten Erfahrungen decken sich mit Beobachtungen unserer Kunden aus der realen Fertigung. Bei einer Verlagerung eines funktionierenden Produktes auf eine andere ggf. sogar identische Linie werden z. T. Anpassungen in der Rakelkraft notwendig. Das deutet darauf hin, dass sich dies Drucker hinsichtlich ihres Kraftverlaufes unterscheiden.

Vor diesem Hintergrund entstand die Forderung, mit CmPrint ein Messmittel zu schaffen, dass eine schnelle und einfache Beurteilung der Rakelkraft über den Rakelweg erlaubt.

Eine Messung mit CmPrint erlaubt Aussagen über den Kraft-Zeit-Verlauf einzelnen Drucke, als auch über das Verhalten der Kräfte über mehrere Drucke. Für ein optimales Druckbild sollte die Rakelkraft gleichmäßig über den gesamten Druckbereich wirken.

Beispiel Kraft-Zeit-Verlauf
Im Ausgangszustand ist der Kraftverlauf nicht gleichmäßig über den Druckbereich.

Das Beispiel zeigt den Kraft-Zeit-Verlauf über eine Rakelbewegung. Im Ausgangszustand ist diese nicht konstant. Nach einem Anstieg von 60 auf 65 N im vorderen Bereich, fällt die Kraft im zweiten Drittel des Druckbereiches um 25 % von 65 auf 50 N ab. Der Herstellerservice stellte Verschleiß an der Rakelverstelleinheit fest. Nach der Wartung dieser Einheit verläuft die Kraft gleichmäßig über den Druckbereich.

Eine weitere wichtige Fragestellung ist, wie genau stimmt die im Druckprogramm vorgegebene Kraft mit der tatsächlich eingetragenen überein. Dies ist besonders bedeutend in Fertigungen, in denen die gleichen Produkte auf unterschiedlichen Linien produziert werden.

Beispiel Abweichung von Nominal
Im Ausgangszustand weicht der eingestellte Wert stark von tatsächlichen Wert ab.

In dem obigen Beispiel sind im Druckprogramm 60 N eingestellt. Tatsächlich übt der Rakel eine Kraft von 130 N aus. Dies entspricht einem Unterschied von rund 110 %. Derartige Abweichungen lassen sich in der Regel durch eine Kalibrierung der Anlage beheben. Diese setzt natürlich voraus, dass sie durch Messungen bekannt sind.

Neben der Abweichung zum Sollwert sind auch Unterschiede zwischen den Rakelrichtungen von Bedeutung. Die folgenden Beispiele verdeutlichen dies.

Beispiel Unterschiede zwischen Rakelrichtungen
Im Ausgangszustand sind die übertragenen Kräfte abhängig von der Rakelrichtung.

Bei einem einstellten Sollwert von 50 N ist die Abweichung beim Druck nach vorn 20 N oder 40 %.

Beispiel Drift Vorwärtsdruck
In der Druckrichtung von hinten nach vorn zeigt die Anlage eine Drift von 5 N über einen Zeitraum von 25 Drucken. Der Rückwärtsdruck zeigt diesen Effekt nicht.

Auch bei diesem Beispiel ist ein Unterschied zwischen Vorwärts- und Rückwärtsdruck von rund 10 % vorhanden. Weiterhin driftet die Rakelkraft des Vorwärtdruckes um 5 N im Verlauf von 25 Drucken.

Sensorboard

Zentraler Bestandteil des Messsystems ist ein Sensorboard mit einer rechteckigen Messfläche von 330 x 240 mm. Dieses wird auf den Drucktisch des zu messenden Druckers fixiert. Je nach Druckertyp gibt es verschiedene Unterstützungshöhen. Die notwendige Messelektronik ist über ein USB-Kabel mit den Sensoren verbunden. Auf die Sensorfläche wirkende Kräfte werden durch die CmForce Software aufgezeichnet und analysiert.

Das Sensorboard erlaubt die Vermessung aller gängigen Pastendrucker und funktioniert vollkommen herstellerunabhängig.

Software CmForce

Die zugehörige Software CmForce analysiert und speichert die Messergebnisse. Die wichtigsten Features sind:

  • Live Anzeige des Kraft-Zeit-Verlaufes
  • Analyse des Kraft-Zeit-Verlaufes
    • Konstanz der Rakelkraft über den Rakelweg
    • Auftrennen und Vergleichen der beiden Rakelrichtungen (vor- und rückwärts)
  • Statistische Auswertungen
    • Messen der Rakelkraft und vergleichen mit den eingegebenen Werten
    • Analyse der Reproduzierbarkeit über mehrere Drucke
    • Berechnung von Fähigkeitskennwerten
  • One click HTML-Protokoll mit allen Ergebnissen
  • Datenexport für CmCStat6.0 Expert

Ablauf einer Messung

Vor der ersten Messung muss ein entsprechendes Druckprogramm vorhanden sein, bzw. neu erstellt werden. Wir empfehlen mindestens 25 Messungen für jede Rakelrichtung. Die erforderliche Messzeit ist im Wesentlichen gleich der Zeit, die der Drucker für die Bearbeitung benötigt. Nach Beendigung der Messung werden die Daten direkt analysiert. So kann z. B. Abweichungen vom eingestellten Sollwert, Unterschiede zwischen der Druckrichtungen oder Inkonsistenzen in der Kraftverteilung feststellen. Zu empfehlen ist es die Messung mit den in der Fertigung typischen Kraftstufen zu wiederholen.

Am Ende kann mit einem Klick ein Protokoll erzeugt und damit der Zustand der Ausrüstung dokumentiert werden.

Kunden die einen CmController mit CmCStat6.0 Expert besitzen, haben auch die Möglichkeiten die Daten zu exportieren und die diese in CmCStat6.0 zu analysieren, dokumentieren und archivieren.

Technische Daten

  • Messfläche des Sensorboards: 330 x 240 mm
  • Höhe: abhängig von der Druckhöche des Pastendruckers
  • Messbereich: 2 - 500 N
  • Messunsicherheit (U): \(\pm 0,5\) N