精准且轻柔的装配系统

作者:雄克精密机械贸易(上海)有限公司 文章来源:MM《现代制造》 点击数:295 发布时间:2019-04-12
高性能,适用于电子工业的装配系统是大势所趋。除了传统的取放应用之外,所支持的零件种类也在日益扩展。新的技术不仅将有助于确保零缺陷生产,还可以在某些情况下无需用户干预即可自动应需求而变化。LEM在电子元件的高速生产中,充分挖掘了生产设备的潜在性能,也为非气动应用奠定了基础。
精准且轻柔的装配系统

瑞士日内瓦的LEM系统构建团队负责人Frederic Cattaneo说:“此前,我们的传感器生产系统的一个工作周期大约为9s。使用新系统后,用时降至6s,未来还可进一步减少至5s。”与原来的系统相比,产量增加了44%,而且可对组件实现监控,灵活性也更高。

图1线性电机轴实现轻柔移动
图1线性电机轴实现轻柔移动

无需手动干预,系统可生产两种不同的组件。未来将实现全天候不间断运行,年生产量预计将达到约300万个。作为全球电量传感器的知名制造商,LEM系统化地利用了装配自动化所带来的种种优势。在连接过程中稳定性是首要因素,如果具备可靠性,他们更乐意去尝试新技术

与所有高性能装配系统一样,需要考虑三个关键因素:采购和运营成本、周期与过程稳定性。LEM之所以选择雄克的高性能模块化装配系统,也是基于全面的考量:抓取、旋转或平移运动,气动或电动,模块化或紧凑型,有超过10 000种变型可供选择;配有必要的外围设备,包括标准化立柱装配系统、法兰和设计工具。只需少量工程和装配工作即可构建高效的取放单元、滑轨、旋转抓取模块、龙门系统或完整的系统。

折弯和压入过程的力控制

LEM团队仔细分析了各种组件的优势。在对时序要求严格的折弯工序至今仍使用气动机械手,而在需要力控制的压入操作开始使用机电一体化PPU-E 15快速取放单元,动作点、位置和速度都可以自由编程。单元会轻柔地移动至合适的工具处,以精密调节的力弯曲并压入元件,将部件放置在线性传输系统的托盘上,然后轴以最高速度返回初始位置。

图2 PPU-E采用线性驱动使得各个搬运系统的运动变得平滑
图2 PPU-E采用线性驱动使得各个搬运系统的运动变得平滑

PPU-E采用线性驱动,无需传动,尺寸适用于电子产品和小零件装配。宽度仅为60 mm,背板带有完整介质通道,适用于紧凑型系统设计。在负重1kg,抓取时间为2 x 50ms时,完成一个水平145mm和垂直45mm的完整行程仅需0.6s, PPU-E 15每分钟取放次数可高达100次。因此,LEM的生产节拍更短。只要有平滑的运动面,轴的重复精度可达到0.01 mm,各个搬运系统的运动越平滑,系统的振动便越小,这就是LEM所关心的事。运动曲线越平滑,电子元件的质量就越可靠。例如,四个弯曲触点的平整度公差仅为0.015 mm,正是这样的效果使LEM认可了SCHUNK PPU-E。

线性电机轴实现轻柔移动

雄克LDx系列电机轴的几乎所有模块均将绝对值传感器作为标配,确保每轴0.01mm的重复精度。系统启动和紧急停止后,无需高昂的试运行。此外,模块既不需要末端传感器也不需要参考传感器,降低了投资成本、编程工作量以及电缆数量。无间隙,无需机械传动元件。工作周期大大缩短,精度大幅上升,可长期保持过程高可靠性。模块几乎没有易损件,意外停机和维护成本几乎为零。

LEM使用了两种型号的雄克线性模块:X型面SCHUNK LDN最大驱动力为250N,基本款最高额定力为120 N。以及有紧凑型Z轴的SCHUNK LDH,专为高速装配以及测量和测试技术中的精确运动而设计。最大驱动力为125N,额定力为52N。线性轴可配置气动抱闸,在紧急停止的情况下保持位置不变。

以无气动系统为目标

LEM目前使用的更多的显然是气动系统,但Frederic Cattaneo认为 “未来,我们将主要设计带有电动机械手、线性模块和旋转模块的电动系统。现在的系统是从气动到电动设备的过渡阶段,主要考虑的是无气动可以不再使用阀门和软管,降低能源成本,保持装配过程的清洁,尤其在高速运行时显著降低振动。”LEM目前没有彻底放弃气动,而是采用折中的方式避免过度使用,再逐步使用雄克的机电一体化装置替代各个模块。接下来的计划是,由机电一体化SCHUNK EGP小型机械手代替原本的气动SCHUNK MPG-plus。