Il press-fit è un metodo di assemblaggio meccanico che sfrutta la pressione per unire saldamente tra loro parti di dimensioni leggermente diverse, ottenendo una connessione sicura. Si tratta di un accoppiamento con interferenza tra due parti, in cui una viene forzata sotto pressione in un foro leggermente più piccolo
Con l'introduzione dei componenti SMD e la miniaturizzazione dell'elettronica, la densità dei sistemi di telecomunicazione è rapidamente aumentata. Di conseguenza, il caricamento selettivo di contatti press-fit a singolo pin è diminuito nel tempo. Al contrario, è aumentata la necessità di connettori press-fit a densità elevata.
Verso la fine degli anni Ottanta, i produttori di connettori introdussero un sistema di connettori con passo da 2 mm; per supportare i clienti e soddisfare le esigenze del settore,
Föhrenbach Application Tooling ha sviluppato, all'inizio degli anni Novanta, i primi sistemi della famiglia di macchine UNIPRESS tra cui il sistema UNIPRESS 2000, una macchina completamente automatizzata per l'inserimento in linea di connettori press-fit preassemblati, dove è stato riversato tutto il know-how accumulato durante l'era del press-fit a perno singolo, trasformandolo e adeguandolo a tutti i modelli oggi disponibili. Poiché non tutti i clienti hanno bisogno di una linea UNIPRESS 2000 completamente automatica, la famiglia di presse servocontrollate si è evoluta nell'ampia gamma offerta oggi.
Parallelamente alla crescita delle applicazioni di connettori press-fit preassemblati, è rinata l’esigenza per applicazioni press-fit a singolo pin nel settore automobilistico, utilizzata in applicazioni di sicurezza, nella distribuzione di potenza, nelle scatole dei fusibili e nella sensoristica.
A seconda del livello di automazione richiesto, sono disponibili sia macchine per connettori press-fit a singolo pin che per preassemblati, sia in configurazione stand-alone che in linea.
Föhrenbach, il press-fit e le tecnologie di interconnessione
È sempre importante che nessun errore di processo comporti la perdita di pin o generi un errore di inserzione. A causa dei numerosi passaggi operativi su un singolo backplane, ogni passaggio di processo deve essere controllato accuratamente.
A questo provvedono gli algoritmi di inserimento press-fit, continuamente ottimizzati nel corso deli anni; inoltre, sia standard che personalizzate in base alle singole esigenze, le macchine sono dotate di un sistema ottico di correzione per compensare le tolleranze costruttive della scheda, un sistema AOI integrato, un sistema di tracciabilità, un sistema ERP.
Dato che Föhrenbach Application Tooling, rappresentata da Packtronic, progetta internamente tutte le macchine e gli utensili, dispone della necessaria flessibilità per soddisfare anche ogni specifica personalizzazione.
Oltre alle macchine per press-fit a pin singolo e per connettori preassemblati, Förenbach offre soluzioni per altre tecnologie di interconnessione:
- Press-fit di moduli di potenza.
- Soluzioni per l’assemblaggio di circuiti flessibili, utilizzati in dispositivi elettronici avanzati.
- Direct attach, saldatura diretta di cavi a circuiti stampati, ideali per interconnessioni ad alta velocità nel settore IT e nei data center.
- IDC (Insulation Displacement Contact), per fili discreti e cavi piatti; è un metodo rapido ed economico per connettere fili singoli o cavi a nastro.
- Crimpatura su filo, tecnologia efficiente per collegare connettori a fili intrecciati.
La famiglia di macchine press-fit
Dalla pressa da banco manuale con piano di lavoro, alla macchina pick-and-press completamente automatizzata in linea, la famiglia UNIPRESS copre l'intera gamma di presse necessarie per l'inserimento di connettori press-fit preassemblati.
La famiglia UNIPRESS può essere divisa in due gruppi: presse manuali e presse controllate da servomotore. Le presse manuali sono utilizzate per la prototipazione, lavori in piccole serie e riparazioni. Le presse controllate da servomotore sono disponibili con diversi livelli di automazione: manuale, semiautomatica o completamente automatizzata.
Durante la progettazione di queste macchine, sono seguiti tre criteri cardine:
- Supporto per più tipi di connettori: i connettori press-fit preassemblati sono disponibili in diversi modelli; il design intelligente consente di gestire con successo tutti i modelli di connettori.
- Supporto per più fornitori di connettori: la maggior parte delle applicazioni contiene connettori di diversi fornitori; le macchine UNIPRESS gestiscono i connettori di numerosi produttori.
- I connettori devono poter essere utilizzati in un numero infinito di applicazioni; il sistema per pressatura è progettato per garantire che i connettori vengano inseriti senza particolari ostruzioni.
Le macchine non si limitano all’inserzione dei soli connettori press-fit, possono essere inseriti anche schermi metallici, molle e diversi componenti meccanici. In breve, tutto ciò che rientra nella capacità di pressatura della macchina può essere montato.
Il press-fit di solito è impiegato per applicazioni di backplate, daughterboard e midplane. Le applicazioni supportate sono anche molto più ampie della semplice lavorazione di circuiti stampati, i connettori o altri componenti possono essere pressati anche in alloggiamenti metallici.
Un sistema di monitoraggio forza-corsa è disponibile come opzione sulle presse manuali, mentre un sistema di analisi forza-corsa integrato è standard sulle presse azionate da servomotore.
Nel caso di presse manuali, alla fine del ciclo di pressatura il sistema di monitoraggio forza-corsa consente di valutare se la curva di forza ha seguito il percorso corretto. Le presse controllate da servomotore, d'altra parte, utilizzano l'analisi forza-corsa per regolare il processo di pressatura. Di conseguenza, le presse controllate da servomotore possono gestire tolleranze limitate sulle parti lavorate, ma il risultato finale è ancora entro le tolleranze.
Tutte le macchine con un sistema di posizionamento della scheda programmabile possono essere programmate applicando i dati ODB++ disponibili per la scheda specifica; è inoltre disponibile un moderno editor grafico per schede.
Presse manuali
UNIPRESS 500M è di tipo manuale e presenta una profondità di apertura di 300 mm e una forza di pressatura massima di 32 kN. La pressa è disponibile con un piano di lavoro o una tavola x-y. Un sistema di monitoraggio forza-corsa è disponibile come opzione. UNIPRESS 500M è disponibile con un utensile o con un'interfaccia di utensili a cambio rapido.
Presse servocomandate
UNIPRESS 500E è realizzata con una profondità di 320 mm e una forza di pressatura massima di 50 kN. La pressa è disponibile col piano di lavoro o con la tavola x-y.
Il sistema LMT, opzionale, è in grado di guidare l'operatore attraverso la sequenza dei cicli di pressatura sul singolo prodotto. L'operatore viene automaticamente guidato passo a passo sulle posizioni target dai motori del tavolo x-y. Ciò consente all'operatore di posizionare la scheda sotto la pressa in modo molto rapido e preciso.
UNIPRESS 500E Portal è una pressa a ponte realizzata appositamente per la lavorazione di prodotti "lunghi" o "alti". Ad esempio, possono essere lavorati alloggiamenti pressofusi con un'altezza fino a 600 mm. Questa pressa è in grado di sviluppare una forza di pressatura massima di 20 kN.
UNIPRESS 1000 Compact è in realtà una UNIPRESS 500E dotata di un tavolo x-y automatico con le posizioni di inserzione programmabili. Ciò consente di eseguire automaticamente una sequenza di diverse inserzioni. È una pressa semiautomatica step-and-repeat con una forza di pressatura massima di 80 kN. Le dimensioni minime della scheda sono 50 mm x 50 mm; le dimensioni massime sono 800 mm x 800 mm.
Le seguenti opzioni consentono di personalizzare la macchina in base alle proprie esigenze:
- Testa rotante motorizzata che consente l'orientamento automatico sia della testa di inserimento che del supporto scheda.
- Unità di cambio utensile automatico che accetta fino a 16 utensili di inserimento.
- Unità di cambio automatico che accetta fino a 16 supporti scheda.
- Sistema di misurazione ottica automatica dello spessore della scheda.
- Sistema di correzione delle possibili tolleranze dovute alla foratura della scheda.
- Codifica RFID sia degli utensili di inserimento che dei supporti scheda.
- Sistema di trasporto automatico in linea SMEMA compatibile.
- Regolazione automatica della larghezza della scheda.
- Scansione Data-matrix della scheda in lavorazione.
- Meccanismo supporto scheda servocontrollato.
UNIPRESS 2000 è una macchina pick-and-press completamente automatizzata con una forza di pressatura massima di 22 kN. La macchina è disponibile con cambio utensile automatico, presenta un approccio modulare e inserzione simultanea dei connettori.
Poiché i connettori sono disponibili con confezioni diverse, sono disponibili vari sistemi di alimentazione dei connettori: tubi, vassoi, nastro e bobina e sciolti.
UNIPRESS 2000 è dotato di serie di un sistema di correzione delle tolleranze di foratura del PCB mentre il sistema ottico di correzione dei componenti corregge le eventuali tolleranze dei connettori.
Anche in questo caso le opzioni consentono di personalizzare la macchina in base alle proprie esigenze:
- Testa rotante controllata da motore che consente l'orientamento automatico sia della testa di inserimento che della scheda.
- Sistema automatico di misurazione ottica dello spessore della scheda.
- Codifica RFID degli utensili di inserimento.
- Sistema di trasporto automatico in linea SMEMA compatibile.
- Regolazione automatica della larghezza della scheda.
- Scansione del Data-matrix della scheda in lavorazione.
- Sistema automatico di scarto dei componenti.
Obiettivo qualità
Progettare una macchina o uno strumento ad alte prestazioni richiede una conoscenza approfondita della meccanica, del software e dei concetti di sicurezza.
Effettuando meticolosi calcoli di potenza e costruendo modelli di macchine virtuali, è simulato un ambiente di produzione reale per creare una soluzione meccanica calzante con la realtà. L'architettura elettronica di base di una macchina Föhrenbach è progettata per garantire una distribuzione di potenza bilanciata e affidabile durante l’intero ciclo di produzione. Utilizzando componenti certificati e concetti collaudati, i guasti elettrici sono saldamente mantenuti al di sotto della media del settore.
La robotica può contribuire notevolmente all'automazione flessibile di una stazione di applicazione dei connettori, l’importante è saper tradurre perfettamente le istruzioni e i comandi generati dal computer in movimenti meccanici di precisione. I progetti di robotica diventano così un'estensione senza soluzione di continuità del software che dà vita alle inseritrici.
Föhrenbach Application Tooling è strutturata per svolgere un ruolo chiave nella trasformazione e nell'automazione dei processi di produzione. Al suo interno segue la metodologia FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) per rilevare e affrontare in modo proattivo possibili problemi già dall'inizio della fase di progettazione delle proprie macchine. Grazie a ciò, evita adattamenti costosi e complessi che potrebbero insorgere dopo la fase di sviluppo dei propri progetti. Per un ulteriore monitoraggio e convalida dell'affidabilità, utilizza tecnologie come telecamere intelligenti e scanner laser 3D. Il software HMI, che supporta ad esempio il protocollo standard del settore OPC UA, fornisce agli operatori e all’ingegneria di produzione gli strumenti e i controlli giusti per facilitare l’utilizzo e la gestione dei suoi sistemi tramite un'interfaccia utente intuitiva.
Ultimo, ma non per importanza, è la valutazione del rischio operativo, parte integrante del processo di progettazione. Sono monitorate proattivamente le normative sulla salute e sulla sicurezza per rendere i sistemi conformi agli standard più recenti. Il design ergonomico risultante degli utensili garantisce che i rischi di lesioni personali siano inferiori al minimo fisiologico.
