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      3C產品自動貼輔料機

      放大字體  縮小字體 發布日期:2020-04-06 20:19:16    瀏覽次數:34    評論:0
      導讀

      分析了目前國內3C產品輔料貼裝設備的缺點,設計了一款3C產品自動貼輔料機,實現5工位同時貼合,通過PLC程序控制多模組多工藝協同貼裝,從而實現自動化生產,提高效率,降低成本。

      0 引言

      根據IDC公布數據,2018年全球智能手機出貨量為14.094億臺,中國出貨量為3.97億臺,東莞作為國內智能手機主要生產基地,2018年的出貨量為3.68億,占全球的四分之一。隨著國產手機在國內外的市場占有率快速提高,對于國內各代加工工廠來講既是發展機遇也是很大的挑戰。

      在3C產品生產過程當中,特別在智能手機組裝的貼裝工藝中,由于輔料種類多,大小不一,貼裝精度要求高,需要大量的熟練女工進行作業,造成組裝線上常常配有大量的人力而設備很少,而且極易出現不良。因此貼裝工藝成為制約企業效益的關鍵環節。

      為了解決3C產品柔性輔料貼裝問題,本研究設計開發自動貼輔料機,可廣泛運用于智能手機組裝中的各種貼裝工藝,其優點:使勞動相對密集型行業能夠減少人力成本,提高產能;多工位設計可縮短生產時間,提高生產效率;主體結構可通用,可實現產線快速架線,且實現自動化連線,達到省時提效。

      1 國內3C產品輔料貼裝設備概況

      在開發研制自動化專機過程中需要解決多種類輔料無基準貼裝而造成的貼合誤差大、位置偏移“爬墻”等問題。為了能快速、準確地完成3C產品柔性輔料的貼裝問題,自動化設備必須滿足如下要求:

      (1)量輕、低負載,且具有較高的靈巧度;

      (2)能夠準確抓取柔性的3C產品輔料。

      目前國內一些公司已經開發了相關的適用于3C產品的柔性輔料貼裝設備。如市面上主流的貼標機、全自動貼合機、自動貼標機、手機殼輔料貼標機[1-4],雖然在一定程度上改善了3C產品的輔料裝貼工藝,但仍存在不足和需要改進的地方[5]

      (1)占地面積大,生產產線改變要求高,不能對于3C產品貼裝生產線進行很好的適應;

      (2)生產成本高,3C產品治具不通用且需求量大,輔料種類多且手機換線期短,對于自動化產線改造增加了額外的經濟負擔;

      (3)換線時間長,調試復雜,機械式調整進行定位,完全不能滿足手機輔料貼裝工藝快速換線的要求。

      2 自動貼輔料機設計

      2.1 自動貼輔料機平臺設計

      如圖1所示,自動貼輔料機采用高效精準柔性自動上下料機構、自動貼裝多工位平臺、輔料供料貼合模組、納米點焊模組及CCD全過程視覺定位,構成一個柔性自動貼裝生產線。機械臂從流水線上抓取加工產品,放置在夾治具上,可同步完成5個貼裝工藝,通過各工位的循環運作,實現設備自動化加工生產,提升貼合輔料的效率、精度和品質。

      圖1 自動貼輔料機平臺設計

      2.2 高效精準柔性自動上下料

      高效精準柔性自動上下料機構包括機器人、通用取料抓手、連接柄、感應器等組件。機器人采用六軸機器人,負載8 kg,工作半徑818 mm,重復定位精度達到±0.02 mm。通用取料抓手有6個面,最多可同時抓取6個產品,通過連接柄安裝在機器人上,每個抓取面帶有真空吸盤,吸盤位置可以調節,可以適應大部分的產品上下料。配合流水線上安裝導料架,先對產品在流水線上進行粗定位,再由機器人抓到設備內部做精定位,實現產品自動上下料的功能,勞動強度小,生產效率高,可減少安全隱患。

      2.3 自動貼裝多工位平臺

      多工位平臺設計為轉盤式,設有8個產品放置臺。轉盤由凸輪分度器驅動轉盤轉動,凸輪分度器的入力軸每旋轉一周,其出力軸便同時完成一次分度運動,使轉盤轉動一個工位,入力軸的一端由電機帶動,另一端處設置停止位置感應開關和停止位置調節片,當停止位置感應開關感應到停止位置調節片,電機停止工作,以此實現轉盤每轉動一個工位后的定位停止。

      8個治具帶有夾持對位功能,且可多產品通用。產品可以通用為兩邊及底面作為基準,兩邊夾持保持X、Y定位,加上由上而下的夾持力保持水平,這樣的結構在產品更換時,只需要更換治具板及夾持塊,基準邊及下壓塊可調。治具設計的壓料機構和產品組裝裝置可實現產品和輔料的固定與釋放,全程自動化,效率高且穩定可靠。

      轉盤上搭載自動定位治具,自動上下料部分將產品放到自動定位治具后,轉盤將產品逆時針依次高精度進給,產品依次經歷過1~5號貼裝模組后進入到點焊模組進行點焊加工。如圖2所示。

      2.4 多種輔料高精度貼合模組

      采用高精度伺服馬達配合高精度絲桿完成高速高精度貼合,吸頭及供料模組可更換;設備能快速重組,貼裝模組通用化設計,當加工內容變更時,線體切換更快捷方便,可以使工藝快速導入量產,而設備不需重新設計加工及組裝。如圖3所示。

      面對輔料供應商供應料帶尺寸不同的問題,該設備可以適應不同尺寸的來料內圈及不同寬度的料帶,而不需要增加任何零件。當料帶寬度變更時,調節流道的卡位尺寸即可,設備可以兼容φ75~φ145 mm的來料內圈。

      圖2 轉盤部分示意圖

      輔料貼裝和鋼片焊接使用同一套控制程序,可自由切換使用,無需變更電控點位。從設計上使兩種工藝的加工動作同化,使程序上只需屏蔽或開啟部分動作即可繼續使用,使產品加工更加智能,使生產技術人員更加容易上手操作及維護。

      圖3 貼裝模組示意圖

      2.5 柔性納米點焊模組

      當柔性自動貼裝多工位平衡平臺轉搭載產品經過1~5號貼裝模組貼裝輔料或鋼片后,到達點焊工位,由納米點焊機進行點焊,再由機器人將產品送回產線。其生產過程中無需人工操作,可節省人力成本,且達到多款產品通用效果;通過機器人自動上下料,實現無人自動化連線生產。

      自動點焊機設計成開放式,可適應不同型號的點焊機,并通過分料機構設有梳理軌道,對簧片載帶進行梳理,再通過輸送軌道將簧片吸取至手機后殼上,接著由簧片壓頭對簧片壓緊,以便于激光焊接機焊接,整個過程都通過控制系統控制,實現自動化生產。

      2.6 CCD全過程視覺定位

      設備全過程采用視覺定位,相比其他的輔料貼裝設備采用部分視覺定位(相機跟著機械臂走,在剝料前照相定位本次待吸輔料),本設備輔料貼合最高精度可達到±0.05 mm,綜合貼合精度小于±0.1 mm,良品率高達99.8%,輔料拋料率降低到1%。

      2.7 自動貼輔料機無人生產線

      本設計可以實現相同工藝多臺設備串聯,按產品工藝需求可以增加或減少設備排布,在本設備的通用設計下,可實現快速加工,做無人生產線體連接設計,使產線更先進高效,以滿足生產需求。

      自動化無人生產線工作流程:

      (1)人工將裝有產品的吸塑盤放入自動上下料機中,自動上下料機自動定位;

      (2)自動取放機器人在自動上下料機上抓取產品放到自動循環流水線上;

      (3)自動循環流水線將產品輸送到相應位置,機器人自動抓取產品放到轉盤治具上,轉盤治具感應自動固定產品;

      (4)轉盤轉動,實時檢測多工位轉盤上的各工位運動狀態,產品依次經歷過1~5號貼料模組進行貼裝;

      (5)當轉盤搭載產品經過1~5號貼裝模組貼裝輔料或鋼片后,到達點焊工位,由點焊機進行點焊;

      (6)產品點焊完成后,由自動取放機器人將完成的產品放到自動循環流水線,后將產品輸送到相應位置,進行下一步貼裝點焊流程;

      (7)按產品型號及加工工藝的不同,依次完成最后加工后,自動取放機器人將產品放入自動上下料機中的空吸塑盤中,工作人員取走。

      3 與國內外貼合設備的對比

      高效率高精度:設備多工位設計可形成多個加工工序,提高生產效率,全過程采用視覺定位,貼合精度高,良率達99.8%。國內外同設備多為單一式貼裝,且未全部采用視覺定位,貼合精度不高,良率低。

      通用性:本項目供料器通用。各種供料器可以切換,不需要重新接線??蓴U展外接設備,設有通用接口,實現產線快速架線。國內外同設備專用化的設計,導致不可外接設備或需要在電控箱內接線,不同工藝不可切換或切換后需要改線。

      4 結束語

      目前多工位技術的采用越趨成熟,視覺技術也越來越重視[6-7]。本文提出的多工位貼輔料設計推廣率還比較低,針對快速發展國產智能機市場及5G商用時代快速推進,本文提出的自動貼輔料機可有效解決3C產品加工中柔性輔料貼裝問題,提高生產效率,降低成本,實現自動化生產,利于建設無人車間。

      參考文獻:

      [1]孫元忠,黎展亮.手機輔料貼標機及應用該貼標機的流水線:CN205045108U[P].2016.

      [2]侯立新.貼標機及貼標方法:CN105564756A[P].2016.

      [3]陳世德,陳振宇.貼標機:CN104528088A[P].2015.

      [4]曹云.一種手機殼輔料貼標機:CN106005640A[P].2016.

      [5]郭東碩.3C柔性輔料貼裝系統運動規劃與可控制系統研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學,2017.

      [6]唐興兵.貼標機控制系統設計及視覺檢測應用[J].機械工程師,2016(06):149-151.

      [7]喻永康,俞經虎.一種具有視覺定位功能的智能貼標機控制系統設計[J].機床與液壓,2018(23):105-108.


       
      關鍵詞: 貼標機 標簽吸盤
      (文/小編)
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