基本的なPCBピックアンドプレースのこの設計はどうですか？

本格的な機械設計の経験はありませんが、必要性と好奇心から、ピックアンドプレースマシン（趣味のプロジェクトと少量のPCB生産用）を構築しようとしていますが、非常に基本的なバージョンです。それは、私自身の典型的なアプリケーションに合わせてカスタマイズされています。

仕様：システムを次のように構築しようとしています。

• 費用<100米ドル（真空ピックアップ、顕微鏡などを除く）
• ボード/パネル領域：約。1平方フィート（重要ではありません）
• 約1パーツの速度が選択され、5秒以内に配置されます（重要ではありません）。
• 「プローブ」（下図を参照）は、真空ピックアップ（および小型のUSBデジタル顕微鏡が取り付けられている）を対象としています。
• 0.3 mm以下の解像度/ステップサイズ（私の最小部品フットプリントは1206抵抗器と3 mm QFNです）。
• USB顕微鏡を介してプロセスを視覚的/拡大的に監視しているため、精度と再現性はそれほど重要ではありません。

これまでのところ、3つのステッパー、3つのロッド、USB顕微鏡、真空ピックアップを含む、非常に骨組みのない構造の最初のドラフト：

操作：

• 私のPCでは、配置する各パーツごとに、対応するテープリールの（X、Y）座標と、PCB上の目標位置の座標を保存します。
• Y軸モーター/ロッド/ピックアップがテープリールに移動して部品をピックアップし、Y軸に沿ってPCB上のターゲット位置のY座標に移動します。
• X軸モーター/ロッド/ PCBはX軸に沿って移動し、X座標のアライメントも可能にします。
• Z軸モーター/ロッド/部品がPCBに下降して部品を配置し、その後上昇します。
• 完了するまで繰り返します。
• PCモニターで見たデジタル顕微鏡を使用して、位置ずれや部品ミスなどを監視します。
• このいずれかの間に調整を行う必要がある場合は、コンピューターを使用して手動で一時停止して位置/動作を調整できます。

ここにある私の質問は：

1. 上に描かれた機械的なセットアップは、動きを達成するには単純すぎますか？いくつかの文献を読んで、ピックと場所のビデオを見ると、システムはビルド形式ではるかに複雑に見え、PCBまたは真空ピックアップのどちらかのみが動きますが、両方は動きませんが、私の場合は1つが動きますX軸に沿って、Y軸に沿ってもう一方（ステージ/ビルドを簡素化するため）。

2. 0.25 mm以上の解像度を可能にする、あなたが考えることができる重要な決定要因は何ですか？ステッパー/モーター（ステップ/回転など）の適切な選択が出発点だと思います。

3. 笑い主な欠点が1つあります。3本のロッドのいずれかを回転させると、PCB、真空ピックアップ、またはピックアップした部品がそれぞれロッドとともに回転します。これを解決する簡単な変更はありますか？

多くの自家製ピックアンドプレース機は、CNCフライス盤に非常によく似ています。ここからインスピレーションを得る必要があります。

マシンは3つの直線軸で構成され、各軸は次の要素で構成されます。

• 軸が自由にスライドできるようにする何らかの種類のリニアベアリングまたはレール。
• 動きを作動させる何らかのモーター。

これらの2つの部分は、おそらくマシンのコストの大部分を占めます。あなたの予算は非常に厳しいです。軸あたり20ドル未満を見ています！私はこれは不可能だと言いたくなりますが、私は反対意見を嫌い、チャレンジが大好きです。

既に指摘したように、ねじ棒の部品の回転を妨げるものは何もないため、設計に欠陥があります。また、配置前に部品を正しい方向に回転させるために必要な重要な回転軸もありません。一部の設計では、一部の部品を配置してから、PCBを90度回転させ、さらに部品を配置するなどの操作を行うことでこれを回避します。このオプションを選択することもできます。

あなたの本当の問題は予算であり、多くの部品を自分で作る（作ることができる）か、何らかの方法でそれらの部品を安く見つける（おそらく故障した機械から）ために非常に一生懸命働かなければなりません。あなたが見ている場所の一つは、古いプリンターです。高速モーターとエンコーダーストリップなど、非常に優れたリニアレールが含まれています。

モーター：次の 2種類のモーターから選択できます。

• サーボモーター。基本的にはこれらを自分で作成します。これらは、DCモーター、モーターを駆動する電子機器、モーターの位置を測定するセンサー、モーターを適切な位置に迅速かつ正確に到達させるためにモーターに加える電力を計算するコントローラーで構成されています。
• ステッピングモーター。このタイプのモーターは自由に回転せず、一度に1ステップずつ移動するように命令できます。位置センサーは必要ありませんが、自分がどこにいるか、そして次の位置に到達するまでにどれだけ遠くまで行く必要があるかを正確に知るために、各方向にどれだけ多くのステップを実行したかを正確に追跡する必要があります。

ステッピングモーターアプローチをお勧めします。ほとんどの小型CNC機械はこれらを使用します。また、いくつかのマイクロステップをサポートするドライバーを見つけることを試みる必要があります。これにより解像度が向上するだけでなく、特定の速度での共振を克服するのにも役立ちます。速い動きが必要な場合は、加速が必要です。加速している場合は、おそらくモーターの共振速度に達し、ステップを逃します。

解像度：高解像度を達成するのはそれほど難しくありません。たとえば、1回転あたり200ステップのステッピングモーターを使用して、M8ネジ付きロッド（1.25mmピッチ）を駆動している場合、各ステップで1.25mm / 200 = 0.00625mmの動きが発生することが期待できます。しかし、それはあなたの機械が0.00625mmまで正確であることを意味しません。スレッドの非直線性、バックラッシュ、ステップドリフト、およびその他の要因は、エラーを増やすために共謀します。

ソフトウェア：この種のマシン用のソフトウェアの作成はそれほど難しくありませんが、すべて時間がかかります。Open PNP Projectをご覧ください。彼らのソフトウェアはすでに機能がいっぱいです。

複雑：残念なことに、すべてのロボットプロジェクトと同様に、シンプルさという大きな目標から始めます。多くの場合、シンプルなものをすばやく動作させることができますが、最終的には、動作を適切に、信頼性高く、長時間にわたって機能させるためには、非常に多くの複雑さが必要であることがわかります。PCBが1つの軸上を移動し、ヘッドが別の軸上を移動しても、特に問題はありません。動くPCBがコンポーネントを揺さぶると思うかもしれませんが、これは問題になりそうにありません。通常、コンポーネントは非常に軽く（大きなコネクタや非常に大きなICを配置しない限り）、はんだペーストの塊に詰まっています。私はしばしばPCBをリフローオーブンに不器用に取り扱っており、部品がずれることは一度もありません。ただし、配置するパーツがたくさんある場合は、かなり大きなテーブルを移動していることになり、

ピックアップ：これは、チューブを吸って各パーツをピックアップする場合を除き、別の高価なパーツになります。真空ポンプは驚くほど高価な場合があり（予算がわずか100ドルの場合）、バルブも必要になります。異なるサイズの部品を選択できるように、取り外し可能なピックヘッドを作成する必要がある場合もあります。小さな部品には小さなチューブが必要ですが（明らかに）、大きな部品には重く、真空が機能するためにより大きな表面積が必要なため、大きなチューブが必要です。

私が最初に飛び出したのは、機械設計の経験がないというあなたの声明です。実際にしか学べないことがいくつかあります。何かを構築します！

あなたのデザインは基本的には機能しますが、少しの経験でも改善点を思いつくと思います。安価な親ねじとナット、カプラー、またはタイミングベルトを用意し、必要な精度で前後に移動するだけの単一のステージを構築します。常にバックラッシュを押し出す場合は、おそらくハードウェアストアのネジ付きロッドとナットを使用することもできます。実際、対処することを学ぶ必要のある用語が1つあります。それはバックラッシュです。

私は本気です。これを深く考える前に、引き出しスライドとネジ付きロッドとステッピングモーターを使って簡単なものを作りましょう。コストは20ドル未満で、大量に学習します。

精密機械を動かすためのコードを扱っていますが、物事がうまくいかない機会がいくつあるかは驚くべきことです。