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(chǎn)品上,讓產(chǎn)品起到黏貼、灌封、絕緣、固定、表面光滑等作用。這種工藝應(yīng)用范圍非常廣,在汽車生產(chǎn)制造過程中,也是不可缺少的一部分。
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(chǎn)中,由于產(chǎn)量大、節(jié)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(shù)難度也很大。自動點膠一般來說是用氣壓控制的,在設(shè)定時間內(nèi)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(diào)節(jié)好氣壓、時間和選擇適當?shù)尼樧?,便可控制每次的注滴量。但在實際生產(chǎn)中,可能發(fā)生的問題層出不窮,是一項關(guān)鍵技術(shù)難點。
調(diào)研發(fā)現(xiàn),以下幾點是他們認為在點膠過程中最容易出現(xiàn)問題的因素:
·點膠的一致性;
·點膠的準確性;
·設(shè)備維護;
·如何加快節(jié)拍;
·膠的浪費;
·操作員培訓(xùn);
·返工和維修;
·點膠的一致性
進行小批量生產(chǎn)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(chǎn),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(zhàn)。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(shè)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(zhàn)。使用氣動閥系統(tǒng)(pneumatic valves systems)的受訪者中有32%認為一致性問題是一個挑戰(zhàn),而使用容積式點膠系統(tǒng)(positive-displacement dispensing system)的受訪者中只有26%表示這是一個挑戰(zhàn)。
當然,我們不能把所有復(fù)雜問題都用自動化設(shè)備替代手工操作來解決,盡管改善點膠設(shè)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(jié)的膠水,以防止膠水凍結(jié)后解凍而出現(xiàn)大量的凍融空隙。
點膠精度
點膠精度也是一個容易出現(xiàn)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(tǒng)(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(tǒng),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(xiàn)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(chǎn)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(guān)鍵。
設(shè)備維護
設(shè)備維護一直都是一個難點。它主要包括設(shè)備的拆卸、清洗、潤滑,還有停機保養(yǎng)。和上述兩點不同的是,自動化點膠的方式反而增加了設(shè)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(tǒng)的維護視為頭號難題。
與此同時,對氣動閥系統(tǒng),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(tǒng)設(shè)備維護上困難很大。
與氣動閥和噴射閥系統(tǒng)相比,更多的受訪者將容積式點膠系統(tǒng)視為問題一點也不奇怪。正排量點膠設(shè)備(例如容積泵)通常具有更復(fù)雜的零件,需要更多的時間來拆卸和清潔。正排量系統(tǒng)的優(yōu)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(xù),可重復(fù)的點膠。相比于其它類型的點膠系統(tǒng),其好處大于花費更長的時間進行清理的弊端。
點膠技術(shù)的最新進展,包括氣動閥和壓電噴射閥,通過創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計減少了維護時間。集成在閥門設(shè)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(tǒng)的同時快速移除流體,不必拆卸閥門即可將其清洗再恢復(fù)使用,從而節(jié)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(chǎn)節(jié)拍
對于某些零件供應(yīng)商來說,由于產(chǎn)品供不應(yīng)求,生產(chǎn)出來就一定能賣掉,所以提高生產(chǎn)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(chǎn)節(jié)拍是他們心中的第一挑戰(zhàn)。使用臺式自動化系統(tǒng)的受訪者中有43%表示急迫需要加快生產(chǎn)速度。
通常,當需要更高的生產(chǎn)量時,如果我們適用臺式自動化系統(tǒng),機器人可以通過分配流體的方式實現(xiàn)批量的點膠,從而取代一對一的模式,從而大大提高了生產(chǎn)速度。
受訪者認為生產(chǎn)速度是自動點膠系統(tǒng)的一個痛點,原因之一可能是點膠系統(tǒng)的制造商有意將機器人的移動速度設(shè)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(tǒng)中。
最新式的臺式點膠機器人是專門為縮短點膠周期而設(shè)計的。這些新型機器人采用滾珠絲杠驅(qū)動而不是皮帶驅(qū)動,可以更快,更精確地定位。某些型號可以實現(xiàn)±0.003毫米的位置重復(fù)精度。
浪費和培訓(xùn)
最后值得一提的就是是膠水的浪費,操作員培訓(xùn)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(shè)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(shè)計為可以減少浪費的結(jié)構(gòu)。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(xùn)在任何設(shè)備或工藝的應(yīng)用上一直是難題,點膠當然也不例外,對于復(fù)雜的噴射系統(tǒng)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(shè)備供應(yīng)商合作,在供貨、測試、調(diào)試設(shè)備時幫助進行員工培訓(xùn),并在測試設(shè)備時生成文檔化的參數(shù),以在培訓(xùn)操作員時用作指導(dǎo)文件。軟件的升級也可以大大減少培訓(xùn)操作員的時間。一些設(shè)備供應(yīng)商投入了大量資金來開發(fā)直觀的軟件界面,以簡化點膠機器人的設(shè)置和編程,從而減少操作員培訓(xùn)的需求。