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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(dòng)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(jí)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(jì)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(jī)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?cè)趤喼薜囊粋€(gè)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(jī)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(shí)間變長，但產(chǎn)能仍維持高水平

智能手機(jī)生產(chǎn)商每年都會(huì)推出一些新機(jī)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(jī)使用的高端元器件也更多。“隨著智能手機(jī)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(shí)說道，因?yàn)榈谝淮?IMS 生產(chǎn)線顯然已不再能夠滿足這些要求。“另一個(gè)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(shí)間是以前平均節(jié)拍（2 秒）的兩倍左右。”Henri Paus 說道。

結(jié)合實(shí)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(shí)間意味著如果使用現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，產(chǎn)量將會(huì)大幅減少。而實(shí)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(gè)靈活的生產(chǎn)平臺(tái)，才能應(yīng)對(duì)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(gè)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(jì)，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(dòng)子不再需要互連，因此可以作為單獨(dú)的伺服軸單獨(dú)移動(dòng)。”IMS 因此能夠在較快的工藝步驟之后對(duì)動(dòng)子進(jìn)行緩沖，并讓大量動(dòng)子同時(shí)進(jìn)入多個(gè)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(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為后續(xù)擴(kuò)展提供靈活性

Henri Paus 在介紹 XTS 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的其它優(yōu)勢(shì)時(shí)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(shí)擴(kuò)展，只需要在生產(chǎn)系統(tǒng)中插入新的單元，同時(shí)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(duì)輸送系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)展。操作人員可以在短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)用轉(zhuǎn)換后的系統(tǒng)恢復(fù)生產(chǎn)。“我們的競爭對(duì)手提供的解決方案完全沒有這個(gè)選項(xiàng)。”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(jì)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(bǔ)充說道：“這不僅要求機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)這一精度，還需要考慮溫度以及 XTS 動(dòng)子的最小振動(dòng)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(bǔ)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(bǔ)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(huì)出現(xiàn)變化，需要進(jìn)行補(bǔ)償。

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

第一套系統(tǒng)的巨大靈活性在實(shí)踐應(yīng)用中得到驗(yàn)證

IMS 對(duì)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(jì)，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(dòng)化控制系統(tǒng)一樣多的 3PX 生產(chǎn)平臺(tái)。這是由于像智能手機(jī)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(jī)和汽車中。此外，IMS 平臺(tái)的靈活性、模塊化和可擴(kuò)展性在其它完全不同的裝配應(yīng)用中也具有優(yōu)勢(shì)，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(gè)系統(tǒng)證明了 3PX 生產(chǎn)平臺(tái)的靈活性。“就在我們準(zhǔn)備發(fā)貨時(shí)，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(jì)系統(tǒng)，只需要把一些零部件做得大一點(diǎn)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(kuò)展的小型光模塊微組裝生產(chǎn)線

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

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