Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Design of Pick and Place machine

Bartosz Mikołaj Szkoda

Abstract

The purpose of this thesis is to design a semi-automatic Pick and Place technological machine dedicated to assembly of electronic components with surface mount leads on printed circuit boards with a learning-mode feature for quick prototyping of small series of devices. The machine ought to serve as a base for future, fully automatic machine of this kind – based on conclusions drawn from design process and construction, an improved version will arise, free of defects of its predecessor, with extended functionality. Pick and Place machines are mainly used for mass production of electronic devices. Automatic versions practically eliminate the need of human interference into the assembly process. They are fast and precise which makes the assembly very efficient. In the theoretical part of this thesis, the fundamental issues from the technology of production of electronic devices were discussed. Issues touched upon include: printed circuit boards, classification of electronic components given assembly technology, classification of assembly technology given used method and given component types, and description of particular processes of assembly. Subject of Pick and Place machines, their classification, functions, features and examples of commercially available units with their specification were also presented. This allows to specify what changes need to be made in previous design of the machine in order to convert it into fully automatic device. The thesis also includes an overview of existing solutions, in which possible designs of particular systems of the machine are presented. The control was covered using solutions derived from 3D printers industry. The following were also a subject of discussion: stepper motor constructions and their features, realization of linear motion and subpressure system. Material strength calculations were devised in order to select proper shaft diameter. Framework components were presented. All the elements were selected in such a manner, that majority of them is commercially available, limiting the use of custom-made elements to minimum. In design part of the thesis the integration scheme is included and an assembly of the machine is demonstrated, which was created using Autodesk Inventor. Pictures of particular modules were also presented with description of their operation which allows to understand functionality of the device in a simple manner. Bills of materials were also included.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Bartosz Mikołaj Szkoda (FM) Bartosz Mikołaj Szkoda,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Projekt maszyny Pick and Place
Supervisor
Andrzej Skalski (FM/IMBE) Andrzej Skalski,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)
Study subject / specialization
, Mechatronika
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
13-05-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Andrzej Skalski (FM/IMBE) Andrzej Skalski,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM) Grzegorz Wróblewski (FM/IMBE) Grzegorz Wróblewski,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
maszyna, pick and place, montaż powierzchniowy
Keywords in English
machine, pick and place, surface-mount technology
Abstract in Polish
Celem niniejszej pracy jest zaprojektowanie półautomatycznej maszyny technologicznej Pick and Place służącej do montażu elementów elektronicznych o kontaktach powierzchniowych do płytek obwodów drukowanych z funkcją uczenia do szybkiego prototypowania małych serii urządzeń. Maszyna ta ma w przyszłości posłużyć za bazę do stworzenia automatu tego typu – na podstawie wniosków wyciągniętych przy projektowaniu oraz budowie powstanie udoskonalona wersja pozbawiona wad konstrukcyjnych swojej poprzedniczki z rozszerzoną funkcjonalnością. Maszyny Pick and Place są stosowane głównie przy masowej produkcji układów elektronicznych. Automatyczne wersje praktycznie eliminują potrzebę ingerencji człowieka w proces montażu. Są szybkie i precyzyjne przez co montaż jest bardzo wydajny. W części teoretycznej omówione zostały podstawowe zagadnienia z technologii produkcji urządzeń elektronicznych. Poruszone są takie kwestie jak płytki obwodów drukowanych, podział elementów elektronicznych ze względu na technologię montażu, podział technologii montażu ze względu na zastosowaną metodę oraz ze względu na rodzaj komponentów, a także opisane zostały poszczególne procesy montażu. Przybliżono również tematykę maszyn Pick and Place, przedstawiono ich podział, funkcje, właściwości oraz przykładowe komercyjnie dostępne urządzenia wraz z ich specyfikacją. Pozwala to określić jakie zmiany będą musiały zajść w dotychczasowym projekcie maszyny aby stała się ona w pełni automatycznym urządzeniem. Praca zawiera również przegląd rozwiązań, w którym przedstawiono możliwości zrealizowania poszczególnych systemów maszyny. Sterowanie zostało opracowane z wykorzystaniem rozwiązań typu open-source zaczerpniętych z branży drukarek 3D. Omówiono rodzaje silników krokowych oraz i ich właściwości, sposób realizacji napędów liniowych oraz system podciśnienia. Przeprowadzono również obliczenia wytrzymałościowe w celu dobrania odpowiedniej średnicy wałków oraz wyjaśniono z czego powstanie szkielet konstrukcji. Całość została dobrana w taki sposób, aby w największym możliwym stopniu korzystać z części handlowych, ograniczając potrzebę wykonania własnych elementów do minimum. W części projektowej zawarty został schemat integracyjny oraz złożenie urządzenia wykonane w programie Autodesk Inventor. Zamieszczone zostały zdjęcia poszczególnych modułów wraz z opisem ich działania co pozwala w prosty sposób zrozumieć pracę urządzenia. Uwzględnione zostały również wykazy części handlowych.
File
  • File: 1
    MT_1st_278288.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 34094

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTb49e142e7aa14203b4a7ee806bd9f867/
URN
urn:pw-repo:WUTb49e142e7aa14203b4a7ee806bd9f867

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page