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Epson助車用電子廠加速自動化

基於提高生產效率、降低勞動成本等等理由,使自動化成為製造業界的頭號顯學。但有一種類型的製造商,在導入自動化的過程,經常面臨難解的挑戰,那便是車用電子業者。

看到這裡,肯定讓不少人百思不解,汽車製造業是自動化的先驅,最早將機器人引進產線,既然車廠對自動化駕輕就熟,車用電子製造商比照辦理便是,何來挑戰?Epson台灣愛普生機械手臂事業部總經理王亮國解釋,相較一般消費性產品動輒數百萬批量,車用電子產品頂多數千,是典型的少量多樣生產型態,不時需要在產線上頻繁更換夾治具,以如此小的生產量體換算自動化投報率,顯然不划算,但即便如此,在原廠的高規要求下,仍不得不走自動化。

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Epson機械手臂事業部服務部解決方案服務處經理陳子軒。

萬用自動鎖螺絲方案。

力覺快換夾爪方案。

有鑑於此,Epson積極設計一些不需增加財務負擔的高CP值自動化方案,協助製造商大幅提升產能,亦在作業過程自動記錄生產履歷,迎合國外客戶要求,車用電子業正是主要受惠族群。機械手臂事業部解決方案服務處經理陳子軒指出,前述物超所值的自動化方案,包含「萬用螺絲機」方案,及力覺組裝與快換夾爪方案。

螺絲刀裝於手臂旋轉軸中心  發揮40%提速效果

陳子軒表示,過去製造商為推動螺絲鎖附作業自動化,經常借重XYZ Table,算是專用機型式,假使隨著產線轉換、產品尺寸生變,原有XYZ Table便難以即時調整及滿足需求,有彈性不佳之虞,因此不少用戶開始轉向「機械手臂+螺絲刀」運作模式,但過往的配置仍有缺點,即是鎖附品質不如預期。

車用電子產品不比3C產品,承載更高的安全性、穩定性要求,並非有鎖到就好了。以鎖車燈應用為例,通常被嚴苛要求需精準控制扭力,達到一定的力量輸出,增減一分都不行;但以往機械手臂搭配的螺絲刀,多屬於直流馬達型態,存在扭力控制不佳的罩門,連帶影響鎖附良率,堪稱車用電子廠的一大痛點。

另一個常見狀況,因機械手臂、螺絲刀源自不同供應商,假使其間系統整合做得不到位,易導致兩者速度搭配不良,造成一快一慢,亦會影響螺絲鎖附良率與穩定性。

為協助用戶解決痛點,Epson與第三方夥伴合作,確保其機械手臂與對方的螺絲刀緊密整合,彼此之間順暢通訊,持續回饋有關轉速、扭力值等完整訊息,為扭力的精準控制扎穩基礎;更重要的,此合作方案所用的螺絲刀為伺服馬達類型,具有高性能扭力且自動化擰緊之利基,鎖附品質優於一般直流電動螺絲刀。

陳子軒歸納Epson螺絲機方案的關鍵特色,首先是鎖附品質高,藉助智慧型伺服馬達螺絲刀,不僅易於達到扭力精準控制,也能在鎖附時採集資料,方便用戶累積成為可供日後追溯問題的文件。

其次是速度上的改進,一般機械手臂要整合螺絲刀起子,皆透過延伸軸,導致手臂旋轉軸距離過長,易出現偏心現象,此時手臂在設計上為了保護本體,避免因手軸受力過大造成關節或零組件損毀,便採取降速措施;反觀Epson方案,則將螺絲刀裝載於旋轉軸的正中心,消弭距離過長的疑慮,確保可憑藉更高速度進行螺絲鎖附,依目前觀察平均可增速40%。

再者可減少介面開發負擔。從前用戶透過手臂整合市售螺絲刀,需要同時學習手臂控制軟體、螺絲刀設定軟體,且為了追蹤鎖附結果,需額外開發另一套介面;如今藉由Epson螺絲機方案,用戶可直接利用手臂操作介面執行螺絲刀參數設定,降低學習門檻,幫助工程師加快設定速度,且手臂操作介面一併顯示鎖附結果,例如今天鎖附的螺絲有幾顆合格、幾顆不合格,不合格原因是浮鎖、滑牙、吸力不良或扭力不足,通通一目瞭然,可累積成為大數據,而用戶也不再需要費時開發顯示介面,算是一舉多得。

用戶在啟用此螺絲機方案時,可搭配Epson視覺系統,針對來料的位置偏移做即時補正,避免產生斜鎖等不良現象。該款螺絲刀的起子周圍有襯套設計,足以確保作業穩定性。

至於起子的設計,會經由Epson或夥伴提供完整顧問服務,瞭解用戶端產品屬性,再客製化提供星形、六角、十字、梅花等等各式規格,亦將根據M3.0、M2.0、M1.0等等不同螺絲直徑大小,變更起子或扭力,使之更加適應現場環境,故Epson將它稱為萬用螺絲機,道理便在於此。

結合力覺快換夾爪 自動補正產品公差

談到夾治具轉換,是製造商的另一痛點。一般會依照不同產品設計不同夾治具,當同一產線上需要取放不同尺寸的產品,以往需要透過人工手動更換夾治具,例如將吸盤置換為夾爪,另一種方式,則為了求快而複製兩套線體,但兩種做法皆有缺陷。

手動更換夾治具的歷程甚長,需拆螺絲、鎖上,再經過一段時間校正,確保點位及教點正確,少則耗時20∼30分鐘、多則浪費1天,連帶折損可觀產能;至於複製兩套線體,則徒增沈重成本負擔。

一旦啟用Epson力覺組裝與快換夾爪方案,為機械手臂迅速裝上不同治具,且精度高達±0.01 mm內,進而搭配Epson力覺系統,不需額外撰寫程式,便可針對不同產品的公差做自動補正;因此包括諸如車用電子業經常換線、或組裝時往往面臨較大公差的用戶,都非常適用此方案,其餘面對像是上下料、精密插件等應用場景,也能派上用場。

深究此方案因搭配力覺,對於用戶的最大意義,在於蘊含自動教點能力,5分鐘內完成調教點位,且不需仰賴資深工程師執行,意謂用戶原本基於換線或複製工站所需投入的大量資源、揹負的產能犧性,皆可降至微乎其微,顯見該方案的投資酬率甚高。

如欲瞭解更多萬用自動鎖螺絲歡迎至以下連結:https://youtu.be/vFYhYhmAd84,力覺快換夾爪方案:https://youtu.be/DP9Tt1KAEOA


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