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Uflex – 實現自動化平臺多功能及簡易重設
來源: fbe-china.com作者: Kenny Fu 時間:2019-12-03 10:14:34點擊:2992

在智慧工廠、中國制造2025、工業4.0的號召下,中國電子制造業也紛紛加快全面自動化的步伐,各大OEM及EMS廠家除了投資在大型設備如貼片機、印刷機、回流焊爐外,在面對一些簡單如異型元件的組裝、上螺絲、點膠及檢測這些人工操作的工序時,往往碰到自動化的困難。

傳統自動化平臺的缺點

雖然市場上有不少自動化工具,可以為廠家解決異型元件的組裝、上螺絲、點膠及檢測的工序,但這些平臺縱使具備三條機械臂,也只能完成三種簡單工序,往往會占用廠房面積,實際使用率不高,經濟效益并不令人滿意。

若果OEM廠家在接到新的訂單,需要進行新的工序,需要把傳統自動化平臺,交由設備生產廠家重新設置,去滿足新的工序要求。

那么,設備廠家則要對這臺機器從大腦到手臂來個大手術不單重新設計工具爪;更加重要的,就是更換指揮機械臂的電腦操作程式,并要按客戶的具體要求重新調試。換句話說,這跟重新買一臺機器的差別,就是保留了框架而已,因而成本高昂,費時費力費錢。

傳統的自動化設備需要升級,才能真正為OEM廠家,提供從功能到電腦操作程式都比現在更靈活及多功能的方案。

自動化平臺面臨的挑戰

綜合而言,自動化平臺若要為廠家實現真正的全面自動化,則要解決以下三大難題:

取代由人工作業的各種各樣工序;

需要在同一個自動化平臺上,靈活地應對不同的工藝裝配方案;

能夠精準地控制機器動作的準確性、工藝流程和裝配力量,來應對復雜元件的裝配。

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以下有兩個案例。圖1是組裝LCD顯示屏,具有48只針腳,在組裝時需要控制針腳的平行度和插入的準確性、插入的高度和力量。

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圖2是組裝重量高達450克的大型復雜元件,需要采用特定的方式來取料和裝配。

環球儀器在美國總部的設備開發團隊,經過不斷的研究,終于研發出新一代的自動化設備Uflex,去年推出后大受市場歡迎。

新一代Uflex自動化平臺功能多樣化

Uflex自動化平臺與傳統設備比較,最大突破就是從大腦到工具如吸嘴和夾爪都可以改變,隨時 ldquo;變身  來順應市場需要。

首先,Uflex的功能較傳統自動化平臺為多,除了異型元件的組裝、上螺絲、點膠及檢測外,它可進行拾取及貼裝、剪腳及視覺檢測等等。

雖然Uflex的功能增加了,但實際上只是配備三條或者四條不同功能的機械臂,令機身的設計十分緊湊,減少占用廠房面積。每條機械臂末端的工具均可以置換,以滿足不同的生產工序。

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圖3:Uflex可兼容一整系列的標準/OEM生產工具,與及各式各樣的送料器。

現場可以切換操作程式

至于如何將對內置于機器上面的大腦動手呢?

環球儀器充分利用云端技術,將所有重置驅動程式及工藝策略都預先上傳至云端,廠家可以在需要時直接從云端下載,實行在車間現場替Uflex自動化平臺動換腦。

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圖4:廠家可自行下載環球儀器預先上傳的電腦程式

當OEM廠家想要更換工序時,先更換機械臂末端的工具,然后實時下載硬件重置驅動程式來重設機器,再針對所需進行的工藝,下載相應的策略?;旧?,廠家可按需要,任意切換程式。

現時可供下載的八大重置驅動程式,包括貼裝頭、軸針、吸嘴、夾具、相機、點膠、螺絲轉動、送料器、量度及輸送方式。一旦下載,就可以下載相應的工藝軟體程式,包括拾取、貼裝、點膠、Z軸的運動、推動、蘸浸、堆疊、延遲、插件及彎曲成型,操作人員繼而可以為產品自行編程,滿足生產需要。

待將機器的特定數據與操作員的伺服器進行同步后,就完成Uflex的大變身,可以生產下一個產品了。

在具體操作上,環球儀器本身具備龐大的工具庫,如各種吸嘴,廠家不用擔心找不到合適的工具。環球儀器也考慮到廠家想采用已有的工具,在設計上Uflex完全可以兼容第三方工具,絕對適合作為已有自動化生產線的補充設備。

可根據所處理的元件和工藝的特點,制作各種不同的治具和吸嘴,可處理高達500克以上和需要特殊預成型的的元器件。

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圖5:針對各式各樣插裝元件,設計與之匹配的夾爪,更換每副夾爪僅需拆卸四顆螺絲。

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圖6:Uflex配置三個功能頭,可同時處理高達450克的變壓器和大型的線圈

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圖7:Uflex配置四個功能頭,臥式元件的預成型和LCD顯示器的整形夾取

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圖8:大型異型元件的組裝

Uflex這個靈活的設計,不單可以隨時應對新的產品挑戰,更是一個節省成本的方案。因為所有程式都是可以 ldquo;按需購買,廠家不必購置不合用的程式,令Uflex重新設置的平均成本僅為10%,遠遠低于其他方案則的50%。

加上所有程式可以在現場重設,相較其他方案要返回原廠工程改裝,更為省時省力。

為了協助廠家應對日新月異的產品挑戰,環球儀器的研發人員,不斷開發新的應用程式,并上傳至云端,廠家可以隨時下載并使用。

Uflex減少營運成本90%

廠家可將Uflex整合至生產線中,專門應對繁復的工序,較量身定制的平臺更能減省營運成本,及保障投資價值;或者取代人手工序,來加快投資回報率,提升產品上市速度,與及改善產品質素。

Uflex緊湊的機身設計,可以適應精益生產或在線生產工序。左圖是Uflex平臺,右圖是傳統平臺,可見采用Uflex平臺,單位面積產能可以增加四倍,投資回報率提升50%,營運成本減少90%。

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圖9:Uflex(左)對應其他平臺的機身大小

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圖10:Uflex支持最大比率的工作區域,令機身更為緊湊

Uflex機身之所以能這么緊湊,寬度只有1000毫米,皆因采用了極簡的架構設計,卻可以支持最大比率的工作區域(X軸為630毫米,Y軸為960毫米),直接減少占地面積60%,產出可以增加四倍,單位面積產能成本降低40%!

雖然Uflex機身緊湊,但其功能卻絲毫不弱。在實際案例中的應用發現,在應對重達450克的元件時,也無需降慢插裝速度,也不受元件尺寸的影響。

Uflex的產品應用

Uflex的設計主要針對需要視覺識別的中等以上尺寸的元件,特別適合多量少樣的產品(普通基板最佳)、多拼板、卷帶或管裝或托盤包裝、引腳與通孔比例為0.6毫米及硬質引腳。

換句話說,Uflex特別適合應對以下元件:大電解電容、盒式電容、有源電阻、繼電器、變壓器/線圈和連接器。

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圖11:Uflex能應對大電解電容、盒式電容、有源電阻、繼電器、變壓器/線圈和連接器。

至于實際產品應用,則包括:低壓電源的驅動板及燈條板;白色家電中的洗衣機/烘干機控制板、空調控制板、電源板、鎮流器、手機充電器等等。

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圖12:白色家電中的電源及控制裝置組裝

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圖13:頂部照明的鎮流器組裝

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圖14:LED內的電源裝置組裝

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圖15:手機充電器內的電源裝置組裝

Uflex可以完全取代人工作業,給廠家帶來以下好處:

產出最高可增加四倍,對不同產品可保持速度不變

最高可以降低95%插件成本

在投資回報期中營運成本減少70%以上,投資回報期低于2年

占地面積減少60% (產能:1臺Uflex相當于4名技術工人)

降低40%以上的單位面積產能成本(cph/平方米)

超凡的品質水平(一次通過率):99% vs. 95% FPY

Uflex自動化平臺技術參數

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