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3C职业中SCARA运用实践及未来展望

时间:2021-09-17 02:59:01 来源:漂悼楼核CNC加工中心,数控机床,铝压铸件五面体加工中心 作者:首页 阅读:856次



经过对手机、家电、PC机、笔记本电脑、服务器等EMS企业和工厂实践事务进行总结,从事务需求动身,得出了一些以SCARA为根底的智能制作出产线的规范化、智能化、通用化以及运用技能人才培养等方面的经历,以期让更多有志者加入到进步我国智能制作作业中来。



自2017年,在我国制作2025方针趋动下,各地政府连续推出机器换人的鼓舞方针。3C职业各类工厂智能制作演进进程中,也活跃选用机械手臂代替人手,来应对制作职业劳动力价格上涨和职工难招聘的状况。笔者团队经过近5年的各种测验和实践,与机器人制作、机器人集成运用、运用单位团队逐步构成一个一起知道:SCARA四辆机械手愈加合适3C制作业。并且其在许多知名企业的手机、家电、PC机、笔记本电脑和服务器等出产线许多成功实践,取得较好效益,并引起同行的留意。


本文从3C职业制作特色、SCARA习惯3C职业制作特色的演进及未来发展趋势、民间本钱参加等三方面来归纳论述SCARA在3C职业智能制作发展趋势。



01。

3C行。业制作特色。


3C产品特色是每一两年进行一次产品更新换代。一年迭代周期现已是根本无限挨近制作周期、产品研制、制作投入与出售收回本钱、取得赢利的平衡点了。也正是这样高效的更新换代,让我国的3C职业充溢无限生机,成为我国机电产品出口生力军。近些年来,工业级产品更新速度也呈现相似3C类产品的趋势。下面以手机制作流程来阐明3C职业制作特色,这些特色正是3C职业许多EMS工厂挑选大批量选用SCARA的技能原因。


(1)固化节拍时刻。 手机制作流程如图1所示。关于手机总装EMS工厂来说,最大设备出资是SMT设备,因而要最大化进步SMT出产线运用功率,而SMT出产线以瓶颈工位锡膏印刷机最快出产速度15s/pcs为基准来设定SMT出产线产能及设备装备。跟着精益制作的理念深化运用,EMS工厂最大化寻求工程中半成品或许在制品数量最少化(俗称零WIP在制品),装配工厂构成以15s或15s的倍数作为每个工站节拍(Cycle time)的方式。

图1  手机制作流程。


(2)频频换线。 顾客对3C职业产品挑选多样化的需求,直接给EMS厂家的课题是:同一代的同一系列产品有多种装备和类型,构成出产线一天之内需求数次替换出产机种。这种频频换线是EMS制作功率低下、糟蹋本钱的主要要素。如安在完结为所欲为满意商场多样化需求的一起,又能在最短时刻完结换线成为机器换人推行进程中的重要课题。


(3)两年换一代。 3C职业产品是立异构思会集地,各大品牌厂家为坚持商场竞争力,构成两年换一代,有些小家电到达一年换一代产品。这给EMS工厂带来的课题是:投入到出产线上的机器换人的设备怎么做到最大化适用各种产品功用和形状上的构思以及制作工艺上的进化,保证企业能以低本钱、高品质制作优势,来满意多样化商场需求和可持续发展。



02。

SC。ARA在3C职业运用演进。


面临巨大的商场需求,经过近10年来,我国各大EMS工厂技能人员和机器人公司、机器人集成商、各相关专业厂商的尽力,逐步开宣布习惯3C职业制作需求的技能计划,并在实践进程中取得杰出作用。下面以笔者团队参加过的一些项目中的几个典型事例,会集阐明SCARA在3C职业界技能演进和完善进程。SCARA相关技能道路演进趋势,如图2所示。


图2  SCARA相关技能道路演进趋势。


(1)Cycletime最短化趋势。 目前商场占有率比较高的品牌SCARA标称的规范Cycletime大约在0.37~0.50s。可是这个数值在实践活动中仅能作为参阅,很少有工程师将厂商供给的规范Cycletime作为规划输入的根据。在实践活动中,SCARA以最高速度进行发动、中止进程中,SCARA的负载给SCARA本体带来颤抖,需求大约0.5~0.8s才干稳定在±0.02mm之内。关于3C职业,精度是必需求充沛考虑的要素。在这种条件下,SCARA完结一个重复精度在±0.02mm运动时,工程师必需求考虑给1.5~2.0s的时刻。因而出产线Cycletime为15s时,一个SCARA工站大约可以完结五六个动作(减去产品进上班站的移动时刻3s)。而一位娴熟的作业员完结一个500mm规模动作时刻大约需求1.5s。二者从时刻来比较,SCARA技高一筹。可是1s左右的时刻用来消除颤抖,很大程度上影响SCARA能效最大化发挥,还需进一步紧缩Cycletime。SCARA颤抖图如图3所示。


图3  SCARA颤抖。


许多SCARA机器人厂商采纳各种方法来紧缩SCARA的实践Cycletime时刻,比方:①进步伺服电动机转速:平等功率状况下,将伺服电动机的最高转速调整到7000r/min以上,或许部分关节轴直接收购直驱电动机。②进步SCARA本体刚性而选用更大直径的减速机和丝杠,更小减速比。如SCARA更多选用φ20mm、φ25mm,减速比30、50的减速机,φ20mm花键丝杠作为第三、第四轴的装备等。③选用特别的驱动器算法,让驱动电流能随负载和方位改变做出跟从呼应,让SCARA停得更稳,以消除颤抖。


(2)通用性最大化的处理计划。 通用性必定要从运用者、体系集成运用的维度来下手化解3C职业产品快速迭代与产线出资最少化抵触。笔者团队采纳硬件组织规范化、软件架构智能化两个办法来处理。


1)硬件组织规范化。图4是SCARA比较常见的运用暗示图。由机架及传送组织、SCARA本体、SCARA东西端、控制体系四部分组成。


图4  SCARA运用暗示之涂胶工站。


因为3C职业的工艺特色,咱们将机架及传送组织的有用作业规模尺度规范化为:L350mm×W400mm、L510mm×W590mm、L750mm×W610mm三种,别离对应SCARA臂长500mm、600mm、800mm。东西端的法兰也相同规范化为能满意工艺需求的尺度,这样最大化进步SCARA设备的通用性。图5、图6是给出的一些实例。


图5 SCARA运用暗示之某品牌空调PCBA出产线。


图6 SCARA运用暗示之某品牌手机测试工站。


2)软件架构智能化。笔者团队堆集SCARA运用各种实践经历提出如图7所示的软件架构图,针对3C职业工艺特色,以SCARA运用为根底,从低层PLC代码到体系集成企业云,逐步构成面向智能制作的软件开发、运用渠道,构成一个企业软件规范化、智能化渠道,一起为企业技能堆集沉积、人才培养、技能晋级供给一个一致沟通交流的渠道。


图7 SCARA运用软件架构。


构建这个软件渠道最根本的作业之一便是做好软件功用模块的界说和区分,保证软件接口方式规范化、接口品种多样化、运用程序图形化。团队经过许多出产实践项目、工程师们耐性仔细分析和解析实践场景,逐步打造出不同功用模块,可便利拼接成合适详细项目的软件,如图8所示。


图8 SCARA运用软件模块暗示。


(3)换模时刻最短化。 在实践出产活动进程中,换模存在以下两种操作进程。


1)第一次在智能出产线出产,需求发动NPI流程,编制设备工艺程序,制作特定工冶模具等,再按流程作业。


2)现已完结NPI流程,现已有经过验证的设备工艺程序和特定工冶模具,按出产指令要求,替换指定工艺程序和工冶模具,完结出产换型活动。


在实践进程中这两种景象都要充沛进行考虑。1)的处理计划中心点便是建立成离线编程和仿真体系,这方面商场都有较老练的软件渠道,充沛利用好这些老练软件就能很好地处理这类问题。关于2),充沛利用硬件规范化、软件智能化的优势,做到由MES体系引导智能出产线无缝换模。其动作流程是:经过产品ID扫码触发,扫码完结后,智能工站体系获取完好、精确的数据信息,再向企业的MES发送相关数据;企业MES将出产指令下发后,由智能工站体系解析,再将指令分类传输到各设备履行,如图9所示。如果在没有二维码、条码、RFID的状况下,选用CMOS相机从产品外观上辨认类型也能取得很好的作用。



图9 智能工站体系快速换型暗示。


(4)保护本钱最小化。 综上所述,以SCARA作业站组成如此杂乱的出产线,在运用单位来看需求较多高技能人员进行保护和支撑。带来两个直接问题:一是这些人才从哪里取得;二是人力本钱有无添加。


投入一个本钱约16万元运用SCARA的智能工站代替两名作业员(薪酬6万元/年•人),一起配套一个智能设备技能员(薪酬9万元/年•人)保证智能设备正确运用。实践中呈现出来的数据如图10所示:跟着智能设备台数添加,本钱收回年数会控制在两年以内。


图10  智能工站投入与本钱收回联系。


在5年以内出资回报率高达100%,这也引吸了民间小本钱的重视,近一两年在华南地区连续呈现智能设备租借商业形状。娴熟智能设备运用人才是遍及SCARA推行的关键要素,政府、高校、企业都非常重视这类人才的培养作业。笔者团队连续与一两家职业技能、一般高等教育院校展开一些协作,派驻专业的技能人员编制试验教材、供给试验设备,帮忙院校教师展开学生的实践活动,引发学生爱好,加速学生对智能制作设备的了解,快速把握根本保护、调整技能,为SCARA推行运用预备人力资源,也为运用单位可以低本钱运用起SCARA运用设备打下根底。



03。

结语。


3C职业制作流程的特别需求点与SCARA机器人天然生成具有的技能特性非常匹配,这是SCARA机器人在3C职业制作进程自动化、智能化中占有优势的关键要素。跟着运用企业、机器人制作商、机器人运用集成及相关技能开发企业不断尽力进步性能指标、降低本钱,信任在不久的将来,3C职业将呈现大批量机器人。


本文发表于《金属加工(冷加工)》2020年第11期6-9页,作者: 东莞技研新阳电子有限公司华伟,东莞新友智能科技有限公司刘焱、张英军,原标题:《3C职业中SCARA运用实践及未来展望 》。

(责任编辑:资讯)

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