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智能產(chǎn)品輸送系統(tǒng)在微組裝中的應(yīng)用

荷蘭 IMS 公司在為全自動電子模塊組裝系統(tǒng)尋找高精度輸送系統(tǒng)的過程中，在倍福找到了合適的解決方案。XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)的重復(fù)定位精度達(dá)到了 ±10 μm 的級別，這能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)定位。此外，XTS 組件的模塊化設(shè)計為方便系統(tǒng)適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)需求提供了基礎(chǔ)。

總部位于荷蘭阿爾默勒的 IMS 公司，近十年來一直致力于研發(fā)用于微小零件生產(chǎn)（比如智能手機中使用的光模塊）的高科技裝配線。IMS 公司技術(shù)總監(jiān) Henri Paus 參與研發(fā)并見證了數(shù)十條此類生產(chǎn)線的成功：“我們在亞洲的一個客戶目前是這類系統(tǒng)的市場領(lǐng)導(dǎo)者。可以說，數(shù)代智能手機中的攝像頭模組都極有可能是在我們的其中一條裝配線上生產(chǎn)出來的。”

盡管工藝時間變長，但產(chǎn)能仍維持高水平

智能手機生產(chǎn)商每年都會推出一些新機型。生產(chǎn)商如果想要與這些產(chǎn)品的短開發(fā)周期保持步調(diào)一致，必須擁有靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)，才能適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)需求。此外，現(xiàn)代智能手機使用的高端元器件也更多。“隨著智能手機內(nèi)使用的元器件越來越多，體積也越來越小，這就需要我們改變現(xiàn)有的裝配方式。”Henri Paus 在說明研發(fā)新裝配線的必要性時說道，因為第一代 IMS 生產(chǎn)線顯然已不再能夠滿足這些要求。“另一個因素是，現(xiàn)在生產(chǎn)線的加工節(jié)拍為 4 至 5 秒/件，所需時間是以前平均節(jié)拍（2 秒）的兩倍左右。”Henri Paus 說道。

結(jié)合實際情況來說：2 秒的節(jié)拍相當(dāng)于年產(chǎn)量約 1000 萬件。現(xiàn)在光學(xué)器件所需的進(jìn)料時間意味著如果使用現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計，產(chǎn)量將會大幅減少。而實際上，在流水線型生產(chǎn)系統(tǒng)中，整體系統(tǒng)性能取決于最慢的環(huán)節(jié)。Henri Paus：“產(chǎn)量減半是絕不允許的，因此必須開發(fā)出一個靈活的生產(chǎn)平臺，才能應(yīng)對產(chǎn)品規(guī)格更換和較慢的工藝步驟帶來的挑戰(zhàn)。”Henri Paus 總結(jié)道。生產(chǎn)線上布署的各個工藝模塊和工站必須具有足夠的性能，這意味著只需要在精度方面做一些改進(jìn)。“最大的障礙是我們一直以來所使用的輸送系統(tǒng)。”Henri Paus 回憶道。倍福的 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，配備了高性能軟件和EtherCAT 現(xiàn)場總線，可以解決我們的難題。

Henri Paus 概述了 XTS 系統(tǒng)與他們之前自主研發(fā)的輸送系統(tǒng)之間的主要區(qū)別：“現(xiàn)在動子不再需要互連，因此可以作為單獨的伺服軸單獨移動。”IMS 因此能夠在較快的工藝步驟之后對動子進(jìn)行緩沖，并讓大量動子同時進(jìn)入多個較慢的工站。“通過這種方式，盡管生產(chǎn)線上有些環(huán)節(jié)速度很慢，但我們依然能夠維持高產(chǎn)能。”Henri Paus 說道。

PC 運動控制系統(tǒng)為后續(xù)擴展提供靈活性

Henri Paus 在介紹 XTS 自動化控制系統(tǒng)的其它優(yōu)勢時說道：“模塊化的 XTS 輸送系統(tǒng)非常靈活，滿足了我們客戶生產(chǎn)各種復(fù)雜產(chǎn)品的需求。”如果裝配線需要根據(jù)新的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整，可以隨時擴展，只需要在生產(chǎn)系統(tǒng)中插入新的單元，同時增加工站即可。IMS 公司通過 250 毫米小網(wǎng)格尺寸的模塊化 XTS 系統(tǒng)的對輸送系統(tǒng)進(jìn)行了擴展。操作人員可以在短短幾個小時內(nèi)用轉(zhuǎn)換后的系統(tǒng)恢復(fù)生產(chǎn)。“我們的競爭對手提供的解決方案完全沒有這個選項。”Henri Paus 說道。

IMS 公司與倍福的 XTS 技術(shù)專家合作，通過經(jīng)過預(yù)裝和測試的模組形式設(shè)計了一款定制化的解決方案，其中還集成了海普克公司（HepcoMotion）的 GFX 環(huán)形導(dǎo)軌系統(tǒng)。Henri Paus 補充說道：“這不僅要求機械部分可以快速拆卸分離，還要求電氣和控制可以通過接頭脫開。同時可以將軟件劃分為相應(yīng)的模塊，這也為我們提供了極大的靈活性。”

定位精度高達(dá) ±10 μm

需要安裝的光模塊尺寸通常只有 5 到 18 毫米，輸送定位精度至少需要達(dá)到 ±50 μm。若要實現(xiàn)這一精度，還需要考慮溫度以及 XTS 動子的最小振動等影響因素。“XTS 深度集成在我們的控制架構(gòu)中，因此，我們可以輕松地補償此類影響因素。”倍福恩斯赫德辦事處負(fù)責(zé)人 Bernard Gerdes 解釋道。例如，IMS 公司額外使用了傳感器以補償溫度變化帶來的影響。盡管設(shè)備位于恒溫潔凈室中，但 XTS 輸送系統(tǒng)的溫度會出現(xiàn)變化，需要進(jìn)行補償。

“我們與倍福和海普克一起，成功實現(xiàn)了精確的產(chǎn)品輸送定向和定位。”Henri Paus 強調(diào)道。現(xiàn)在，IMS 通過減振和上述的溫度補償功能，能夠以高達(dá) ±10 μm 的極高精度定位工站上的運載裝置。

第一套系統(tǒng)的巨大靈活性在實踐應(yīng)用中得到驗證

IMS 對其第二代光模塊生產(chǎn)線有很高的期望，Henri Paus 解釋道：“我預(yù)計，在未來幾年內(nèi)，我們將能夠在市場推出至少與第一代自動化控制系統(tǒng)一樣多的 3PX 生產(chǎn)平臺。這是由于像智能手機中使用的小型光學(xué)器件現(xiàn)在也越來越多地被應(yīng)用于顯示器、無人機和汽車中。此外，IMS 平臺的靈活性、模塊化和可擴展性在其它完全不同的裝配應(yīng)用中也具有優(yōu)勢，例如醫(yī)療器械和制藥設(shè)備的零部件生產(chǎn)。”

IMS 已經(jīng)通過其第一個系統(tǒng)證明了 3PX 生產(chǎn)平臺的靈活性。“就在我們準(zhǔn)備發(fā)貨時，客戶突然問我們，是否可以將系統(tǒng)用于生產(chǎn)比最初指定的規(guī)格大得多的產(chǎn)品。” Henri Paus 說道，“我們完全無需重新設(shè)計系統(tǒng)，只需要把一些零部件做得大一點即可。僅需幾周，重新組裝后的設(shè)備就能準(zhǔn)備發(fā)貨了。”

IMS 公司基于倍福的 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)開發(fā)了一款高度靈活、可擴展的小型光模塊微組裝生產(chǎn)線

IMS 公司的新生產(chǎn)平臺可以在需要時通過添加工站的方式輕松區(qū)分和擴展生產(chǎn)線

倍福官網(wǎng)：https://www.beckhoff.com.cn/zh-cn/