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工業機器人（rén）在PCB行業的（de）應用

2018-11-1 來源：- 作者：-

　　PCB行業是技術密集型和資金密集型行業，但也依然是勞動密集型行（háng）業，大量的自動化設備（bèi）是需要（yào）人工操作和流水線作（zuò）業的，一個中等規模的PCB企業就有數千名員工。隨著產業轉移與升級、新勞動合同（tóng）法的實施，經濟結構轉變帶來的城市生活成本上升，以及80、90後員工隊伍管理難度和流動性大等因（yīn）素，PCB廠商正經受著越（yuè）來越嚴重的用工短缺與勞動力成本上升的挑戰，及隨之帶來的（de）對生產（chǎn）計劃、產品質量和（hé）盈利能力的影響。與此同時（shí），隨（suí）著機（jī）器人性能（néng）的提升和（hé）價格的下降，以“自動化設備+工（gōng）業機器人操作”取代傳統的“自動化設（shè）備+人工操作”的生產模式將成為PCB行業轉型發展的趨勢。

　　一、工業機器人的種（zhǒng）類（lèi）及特點

　　工業機器（qì）人是一種通過重複編程和自動控製，能（néng）夠完成製造過（guò）程中某些操作任務的多功能、多自由度（dù）的機電一體化自（zì）動機械裝備和（hé）係統（tǒng），它結合製造主（zhǔ）機或生產線，可（kě）以組成單機或多機自動（dòng）化係統，在無人參與下，實現搬運、焊接、分揀、裝配和（hé）噴塗等多種生產作業。

　　自20世紀60年代初第一代機器人在美國問世以來，工業機器人（rén）的研製和應用發展迅速，在生產（chǎn）中應用日（rì）益廣泛，已成為現（xiàn）代製造（zào）業重要的高（gāo）度自動化裝備。

　　工業機器人主要由（yóu）本（běn）體(包含機械軀（qū）幹部分、電機、減速機)和電控(包括（kuò）驅動和控製係（xì）統)兩部分構成，其作用是（shì）利用末端的執行機構代替人手抓取物品或工具，完（wán）成不同（tóng）的任務。目（mù）前主流（liú）的工業機器人有三種（zhǒng），包括：SCARA(四軸平行關節機器人)、DELTA(並（bìng）聯（lián）機器人)和六軸多關節機器人(包括六軸以上的多關節機器人及衍生的雙臂（bì）機器人)。

　　工業機器人最顯著的特點歸納有以下三點：

　　1、可編程。生產自動化的（de）進一步發展是柔性自動化。工（gōng）業機器人可隨其工作任務和環境變化（huà）的需要而再（zài）編程，因此它在小批量多品種具有均（jun1）衡高效（xiào）率的柔性（xìng）製造過程中能發揮很好的功用，是柔性製造係統(FMS)中的（de）一個重要組成部分。

　　2、擬人化。工業（yè）機（jī）器人在（zài）機械結構上有類似人的行走、腰轉（zhuǎn）、大（dà）臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控製上有電腦。此外，智能化工業（yè）機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸（chù）傳感器（qì）、力（lì）傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業機器人對周（zhōu）圍環境的自適應能力。

　　3、通用性。除了專門設（shè）計的專用的工業機器人（rén）外，一般工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的（de）通用性。比如，更換工業機器人手部（bù）末（mò）端操（cāo）作器(手爪、工具等)便可執行不同的作業任務。

　　二、工業機器人在PCB行業應（yīng）用案例（lì）

　　工業機器人早（zǎo）期主要應用（yòng）於汽車製造業，在汽車生產過程中（zhōng）完成焊接、裝配、搬運、噴塗等工作，這些（xiē）環（huán）節對機器人的精度、速度（dù）要求並不（bú）高。但（dàn）PCB行業情況相對複雜，機器人在PCB行業的應用主要體現（xiàn）在各工（gōng）序的（de）上下料（liào）、翻轉、分揀、定位（wèi）及檢測等功能上，要替代人工（gōng）配合PCB板加（jiā）工設備和檢測（cè）設備的（de）操作。由於PCB板的多樣性（xìng）和複雜性，有單層板、雙層板、多層板、柔性板、軟（ruǎn）硬結合板、無孔板和多孔板等，導（dǎo）致了對前端執行機構要求較多；還有對定位精度的要（yào）求和對工（gōng）作節拍的要求，所以在工業機器人應用時對機器人技術和集（jí）成技術的要求也較高（gāo）。我們經過近兩年在行業裏的摸索和實踐，努力幫助客（kè）戶解決問題，滿足客戶的需求，也積累了行業應用的經驗。目前，針對（duì）PCB行業中的很多工序環節，我們都有成（chéng）熟的解決方案，如AOI、曝光機、鑽（zuàn）靶機(OPE、XZ)、銀漿（jiāng）灌孔、文字噴墨、棕化預（yù）疊、成品裝盤、OSP、成品清洗、DOME片反包膜、LCD組裝等（děng）。

　　下麵重點介紹三種機器人有代表（biǎo）性的應用案例：

　　1、六軸多關節機器人用於（yú）AOI檢測工序

　　傳統的（de）AOI掃描機器都是靠人工放板、翻板和（hé）收板，一個人（rén）看管兩台機器，每天做著重複單調的動作，而（ér）且剛（gāng）製作好的線路板還（hái）會散發出刺鼻的氣味對人體帶來一（yī）定的傷害，AOI掃描機器（qì）散發的紅外光也是一個隱形的殺手。我們（men）用一台六軸多關節（jiē）機器人（rén），替代工人負責兩台（tái）AOI的放板、翻板和收板，每班可以完成七百（bǎi）多塊PCB硬板的收放，綜合效率可以達到1塊/min(其中（zhōng）包括AOI機器掃描時間)。若（ruò）能進一步（bù）將與收放板機配合的上下料運輸（shū）線（xiàn），連接上AGV做固定線路（lù）轉運（yùn），就可以實現上下工序的完全自動化生產了。

　　2、scara機器人用於線路（lù）板線圈（quān）檢測工序

　　目前（qián）多層板線圈短路的整套檢測設備市麵上還寥寥無幾，大多數檢測（cè）設備都是依賴於人工，孔（kǒng）徑大的PCB板子是人工將板子放到檢測設備上麵然後開啟設備檢測，孔徑小的PCB板子需（xū）要人工拿著設備(探頭)去對每一個線圈進行檢測。我（wǒ）們（men）利用SCARA機器（qì）人可以完成配合檢測設備的上（shàng）下料和（hé）對（duì）位放置，實現一次性對大孔徑的板子所有的線圈經行檢測；對小孔徑的板子，我們利用SCARA設備執行端固定探頭，通過視覺（jiào）定位，用探頭對每一個線圈（quān）進行檢測，我們的設備也有效地避免了人工操作時因為（wéi）線圈（quān）孔徑小或孔徑多而出現漏檢。與人工操作相比可以顯著提高檢測測效率，並避免因漏檢導致的質量問題。

　　3、DELTA機器人用於小線路板成品裝盒工序

　　現有的FPC裝盤都是靠人工一個（gè）一個撿起來（lái）並（bìng）放到（dào）吸塑盤裏麵，由於FPC軟而且（qiě）薄在撿的時候（hòu）很不方便因此效率會大大降低，Delta800加上（shàng）一套視覺係統可（kě）以從淩（líng）亂的（de）FPC堆裏麵挑出合格的然後按照（zhào）要求擺放到吸塑盤裏麵，效果不遜於人工。他的速度可以達到60片（piàn）/min，完（wán）全可以取代人工去進行分揀裝盤。

　　三、工業機器人在（zài）PCB行業（yè）代替人工的優勢

　　與汽車行業及其他製造業一樣，工業機（jī）器人在（zài）PCB行業代替人工（gōng）給企業帶來諸多的優勢。

　　1、減少用（yòng）工，加快工作節（jiē）拍，提高工作效率。機器人可以實現較高速度的（de）重（chóng）複性操作，可以遠高於人工的工作節（jiē）拍，從而帶來（lái）工作效（xiào）率（lǜ）的大幅提升和人（rén）工成本、管理成本的降低。

　　2、提升作業精度，提高產品質量。機器人可以利用編程（chéng）及視覺係（xì）統，實（shí）現（xiàn）準確定位和重複精度，有效地提升了產品的質（zhì）量。

　　3、避免作業環境（jìng）對工人健康和安全的潛在威脅，節約了環境安全（quán）方麵的投入。

　　4、減少重複（fù）、枯燥工序對工人狀態影響而導致的效率和質量的下降和（hé）事故率；

　　5、優化作業流程，減（jiǎn）少了作業空間。

　　6、有效降低料耗率。

　　7、可24小（xiǎo）時連續作業及在黑燈環境下作業；

　　8、可以使製造過程柔性化。未來PCB行業將會出現（xiàn）越來越多小批量的訂貨（huò），使用工業機器人可以（yǐ）大（dà）大提升生產的柔性，實現訂單的快速（sù）交付。

　　9、品牌形象和信譽的提（tí）升。工業機器人（rén）的應用使得PCB廠家的自動（dòng）化水平得以進一步提升，帶動（dòng）產（chǎn）品質量、生（shēng）產效率、成本（běn）控製、響應能力等方麵的進步，提高了廠家在行業內的（de）整體競爭實力（lì）。

　　四、工業機器人在（zài）PCB行業應用前景

　　目前工業機器人在PCB行業的應用還剛剛起步，還麵臨很多（duō）需要解決的問題。PCB行業很多作業線（xiàn）是非標產（chǎn）品，在機器人應用過程中要受到現有作（zuò）業空間的局限，受到原有設備能力的限製，麵對（duì）不同PCB板（bǎn）材質因素的影（yǐng）響，還要考慮應用各種傳（chuán）感器提高機器（qì）人的智能化，同時還要考慮為（wéi）廠（chǎng）家培訓一（yī）批可以操作和維護機器人的員工。

　　未來工業機（jī）器人在PCB行業的應用將呈現以下趨勢：

　　1、從單站或單線應用（yòng），到多線（xiàn）應用。現有PCB企業想全麵引入機器人（rén）實現（xiàn）自（zì）動化生產較為困難，需投入大量資金進行改造，但可（kě）以就具備（bèi）條件的（de）單站和單線進行分步改造，待取得明（míng）顯收效後（hòu），再逐步擴（kuò）大應（yīng）用範圍。

　　2、從單純機器人的（de）應用到與（yǔ）AGV等其他智能裝備相結（jié）合的應用。現有個工序生產線間的物料（liào）傳送大部分為人工操作，可以分布實（shí）施以機器人和AGV結（jié）合實現物料的有序傳送。

　　3、現有工廠以局部應用為主，新廠（chǎng）建設將做整體規劃，直接導入機器人及AGV的應用。

　　4、通過工業機器人與物聯網的（de）結合，將使製造過程更智能化和柔（róu）性化。

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