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      點膠工藝的主要挑戰和解決辦法

      發布時間: 2021-06-29
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        點膠,英文稱Dispensing,是一種工藝,也稱打膠、施膠、涂膠、灌膠、滴膠等,是把膠水、油或者其他液體涂抹、灌封、點滴到產品上,讓產品起到黏貼、灌封、絕緣、固定、表面光滑等作用。這種工藝應用范圍非常廣,在汽車生產制造過程中,也是不可缺少的一部分。


      點膠工藝的主要挑戰和解決辦法


        點膠工藝可以是人工操作,也可以用自動化機器人。一般情況下,在汽車生產中,由于產量大、節拍高,基本都選擇機器人自動點膠。這項工藝效率高,但是成本也較高,同時技術難度也很大。自動點膠一般來說是用氣壓控制的,在設定時間內把膠液推出。由儀表控制每次注滴時間,理論上,確保每次注滴量一樣。調節好氣壓、時間和選擇適當的針嘴,便可控制每次的注滴量。但在實際生產中,可能發生的問題層出不窮,是一項關鍵技術難點。


        也正因為此,Nordson EFD,這家精密點膠系統全球領先的制造商贊助了一項調查,并由Clear Seas Research實行,研究歷時5年,從2014年到2018年分三批進行。研究使用了大致相同的問題,以及來自相似行業的相似規模的受訪者,然后將這三次研究的結果進行合并,獲得了結果數據。最終,總共有890名美國各地需要用到點膠系統的制造公司的受訪者參加了調查,這些受訪者都是公司內對點膠工藝、設備、膠型有權威的人士,他們有資格參與決定其組織的制造過程中使用什么膠、適用什么設備。


        根據數據,以下幾點是他們認為在點膠過程中最容易出現問題的因素:


        · 點膠的一致性;


        ·?點膠的準確性;


        ·?設備維護;


        ·?如何加快節拍;


        ·?膠的浪費;


        ·?操作員培訓;


        ·?返工和維修;


        點膠的一致性


        進行小批量生產時,這個問題最為常見和棘手。約44%的受訪者表示,由于是小批量生產,往往采用手工操作,而非自動化機器人。而使用手工方法時,每個工件之間的一致性是最大的挑戰。由于操作人員隨時會變動,能夠有一致性才是奇怪的事情。


        而當制造商使用更先進的自動化設備進行點膠時,一致性問題稍有改善。使用氣動臺式點膠機(air-powered benchtop dispenser)的采訪者中有37%認為,一致性問題是一個挑戰。使用氣動閥系統(pneumatic valves systems)的受訪者中有32%認為一致性問題是一個挑戰,而使用容積式點膠系統(positive-displacement dispensing system)的受訪者中只有26%表示這是一個挑戰。


        當然,我們不能把所有復雜問題都用自動化設備替代手工操作來解決,盡管改善點膠設備可以改善一致性的問題,但是遵循一些簡單的準則也可以有所進步,例如氣泡問題。因為氣泡是破壞膠水性能和一致性的罪魁禍首之一,我們可以想辦法減少流體中的氣泡。比如,在點膠之前,使用離心機將流體中的空氣清除;或者盡量避免解凍凍結的膠水,以防止膠水凍結后解凍而出現大量的凍融空隙。


        點膠精度


        點膠精度也是一個容易出現問題的點。與點膠一致性非常類似,41%的手工操作受訪者和35%的氣動點膠使用者認為點膠精度是一個難點;


        使用氣動閥系統(例如隔膜閥和針頭分配閥)時,精度問題就比較不明顯了。部分制造商使用了先進的噴射系統,例如電子氣動噴射閥和壓電噴射閥,精度也得到大大地提高。


        氣動點膠機的最新進展也有助于提高精度。軟件的改進,讓現在許多機器可以進行多點點膠功能的操作,還可以幫助加快生產速度。


        膠水里的氣泡也會影響每次點膠的準確性。使用前從流體中清除空氣是準確點膠的關鍵。


        設備維護


        設備維護一直都是一個難點。它主要包括設備的拆卸、清洗、潤滑,還有停機保養。和上述兩點不同的是,自動化點膠的方式反而增加了設備維護的難度。


        2017年和2018年,分別有46%和45%的受訪者對容積式點膠系統的維護視為頭號難題。


        與此同時,對氣動閥系統,2017年和2018年分別有39%和33%的受訪者將其同樣視為難題。


        另外,2018年有35%的受訪者認為在氣動噴射閥系統設備維護上困難很大。


        與氣動閥和噴射閥系統相比,更多的受訪者將容積式點膠系統視為問題一點也不奇怪。正排量點膠設備(例如容積泵)通常具有更復雜的零件,需要更多的時間來拆卸和清潔。正排量系統的優勢在于,無論流體粘度或粘度隨時間的變化如何,它們都可提供連續,可重復的點膠。相比于其它類型的點膠系統,其好處大于花費更長的時間進行清理的弊端。


        點膠技術的最新進展,包括氣動閥和壓電噴射閥,通過創新的產品設計減少了維護時間。集成在閥門設計中的快速釋放扣使操作員可以在將閥門安裝到自動化系統的同時快速移除流體,不必拆卸閥門即可將其清洗再恢復使用,從而節省了大量的維護時間。實際上,如果制造商提前準備了一種以上的流體,是可以做到無縫切換的,從而將停機時間降至最少,只需幾分鐘。


        如何加快生產節拍


        對于某些零件供應商來說,由于產品供不應求,生產出來就一定能賣掉,所以提高生產速度是頭等大事,沒有之一。任何的停線、停工都相當于在燒錢。2018年約有44%的受訪者表示加快生產節拍是他們心中的第一挑戰。使用臺式自動化系統的受訪者中有43%表示急迫需要加快生產速度。


        通常,當需要更高的生產量時,如果我們適用臺式自動化系統,機器人可以通過分配流體的方式實現批量的點膠,從而取代一對一的模式,從而大大提高了生產速度。


        受訪者認為生產速度是自動點膠系統的一個痛點,原因之一可能是點膠系統的制造商有意將機器人的移動速度設計為慢速,由此不超過安全閾值,從而不需要將其封閉在安全保護系統中。


        最新式的臺式點膠機器人是專門為縮短點膠周期而設計的。這些新型機器人采用滾珠絲杠驅動而不是皮帶驅動,可以更快,更精確地定位。某些型號可以實現±0.003毫米的位置重復精度。


        浪費和培訓


        最后值得一提的就是是膠水的浪費,操作員培訓以及返工和報廢。


        廢液廢膠貌似是一點點浪費,但日積月累下來花費不小。減少膠水浪費的一種常見方法是使用一次性點膠部件,類似注射器筒和活塞,其設計為防止點膠后在筒中留下任何膠水。還有一些零件是專門設計為可以減少浪費的結構。儲液罐和分配閥之間采用較短的供料管也可以幫助減少浪費。使用特殊的分配閥也可以幫助合理分配膠水,從而將浪費降至最低。


        工人培訓在任何設備或工藝的應用上一直是難題,點膠當然也不例外,對于復雜的噴射系統和臺式機器人來說尤其如此??朔@一問題的一種方法是與點膠設備供應商合作,在供貨、測試、調試設備時幫助進行員工培訓,并在測試設備時生成文檔化的參數,以在培訓操作員時用作指導文件。軟件的升級也可以大大減少培訓操作員的時間。一些設備供應商投入了大量資金來開發直觀的軟件界面,以簡化點膠機器人的設置和編程,從而減少操作員培訓的需求。


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