點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)膠工藝可以是人工操作,也可以用自動(dòng)化機(jī)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(jī)器人自動(dòng)點(diǎn)膠。這項(xiàng)工藝效率高,但是成本也較高,同時(shí)技術(shù)難度也很大。自動(dòng)點(diǎn)膠一般來說是用氣壓控制的,在設(shè)定時(shí)間內(nèi)把膠液推出。由儀表控制每次注滴時(shí)間,理論上,確保每次注滴量一樣。調(diào)節(jié)好氣壓、時(shí)間和選擇適當(dāng)?shù)尼樧欤憧煽刂泼看蔚淖⒌瘟?。但在?shí)際生產(chǎn)中,可能發(fā)生的問題層出不窮,是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。
也正因?yàn)榇?,Nordson EFD,這家精密點(diǎn)膠系統(tǒng)全球領(lǐng)先的制造商贊助了一項(xiàng)調(diào)查,并由Clear Seas Research實(shí)行,研究歷時(shí)5年,從2014年到2018年分三批進(jìn)行。研究使用了大致相同的問題,以及來自相似行業(yè)的相似規(guī)模的受訪者,然后將這三次研究的結(jié)果進(jìn)行合并,獲得了結(jié)果數(shù)據(jù)。最終,總共有890名美國各地需要用到點(diǎn)膠系統(tǒng)的制造公司的受訪者參加了調(diào)查,這些受訪者都是公司內(nèi)對點(diǎn)膠工藝、設(shè)備、膠型有權(quán)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(shè)備。
根據(jù)數(shù)據(jù),以下幾點(diǎn)是他們認(rèn)為在點(diǎn)膠過程中最容易出現(xiàn)問題的因素:
· 點(diǎn)膠的一致性;
·?點(diǎn)膠的準(zhǔn)確性;
·?設(shè)備維護(hù);
·?如何加快節(jié)拍;
·?膠的浪費(fèi);
·?操作員培訓(xùn);
·?返工和維修;
點(diǎn)膠的一致性
進(jìn)行小批量生產(chǎn)時(shí),這個(gè)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(dòng)化機(jī)器人。而使用手工方法時(shí),每個(gè)工件之間的一致性是最大的挑戰(zhàn)。由于操作人員隨時(shí)會變動(dòng),能夠有一致性才是奇怪的事情。
而當(dāng)制造商使用更先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)膠時(shí),一致性問題稍有改善。使用氣動(dòng)臺式點(diǎn)膠機(jī)(air-powered benchtop dispenser)的采訪者中有37%認(rèn)為,一致性問題是一個(gè)挑戰(zhàn)。使用氣動(dòng)閥系統(tǒng)(pneumatic valves systems)的受訪者中有32%認(rèn)為一致性問題是一個(gè)挑戰(zhàn),而使用容積式點(diǎn)膠系統(tǒng)(positive-displacement dispensing system)的受訪者中只有26%表示這是一個(gè)挑戰(zhàn)。
當(dāng)然,我們不能把所有復(fù)雜問題都用自動(dòng)化設(shè)備替代手工操作來解決,盡管改善點(diǎn)膠設(shè)備可以改善一致性的問題,但是遵循一些簡單的準(zhǔn)則也可以有所進(jìn)步,例如氣泡問題。因?yàn)闅馀菔瞧茐哪z水性能和一致性的罪魁禍?zhǔn)字唬覀兛梢韵朕k法減少流體中的氣泡。比如,在點(diǎn)膠之前,使用離心機(jī)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(diǎn)膠精度
點(diǎn)膠精度也是一個(gè)容易出現(xiàn)問題的點(diǎn)。與點(diǎn)膠一致性非常類似,41%的手工操作受訪者和35%的氣動(dòng)點(diǎn)膠使用者認(rèn)為點(diǎn)膠精度是一個(gè)難點(diǎn);
使用氣動(dòng)閥系統(tǒng)(例如隔膜閥和針頭分配閥)時(shí),精度問題就比較不明顯了。部分制造商使用了先進(jìn)的噴射系統(tǒng),例如電子氣動(dòng)噴射閥和壓電噴射閥,精度也得到大大地提高。
氣動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)的最新進(jìn)展也有助于提高精度。軟件的改進(jìn),讓現(xiàn)在許多機(jī)器可以進(jìn)行多點(diǎn)點(diǎn)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(diǎn)膠的準(zhǔn)確性。使用前從流體中清除空氣是準(zhǔn)確點(diǎn)膠的關(guān)鍵。
設(shè)備維護(hù)
設(shè)備維護(hù)一直都是一個(gè)難點(diǎn)。它主要包括設(shè)備的拆卸、清洗、潤滑,還有停機(jī)保養(yǎng)。和上述兩點(diǎn)不同的是,自動(dòng)化點(diǎn)膠的方式反而增加了設(shè)備維護(hù)的難度。
2017年和2018年,分別有46%和45%的受訪者對容積式點(diǎn)膠系統(tǒng)的維護(hù)視為頭號難題。
與此同時(shí),對氣動(dòng)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(rèn)為在氣動(dòng)噴射閥系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)上困難很大。
與氣動(dòng)閥和噴射閥系統(tǒng)相比,更多的受訪者將容積式點(diǎn)膠系統(tǒng)視為問題一點(diǎn)也不奇怪。正排量點(diǎn)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(shí)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(shí)間的變化如何,它們都可提供連續(xù),可重復(fù)的點(diǎn)膠。相比于其它類型的點(diǎn)膠系統(tǒng),其好處大于花費(fèi)更長的時(shí)間進(jìn)行清理的弊端。
點(diǎn)膠技術(shù)的最新進(jìn)展,包括氣動(dòng)閥和壓電噴射閥,通過創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)減少了維護(hù)時(shí)間。集成在閥門設(shè)計(jì)中的快速釋放扣使操作員可以在將閥門安裝到自動(dòng)化系統(tǒng)的同時(shí)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(hù)時(shí)間。實(shí)際上,如果制造商提前準(zhǔn)備了一種以上的流體,是可以做到無縫切換的,從而將停機(jī)時(shí)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(dāng)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(dòng)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(dāng)需要更高的生產(chǎn)量時(shí),如果我們適用臺式自動(dòng)化系統(tǒng),機(jī)器人可以通過分配流體的方式實(shí)現(xiàn)批量的點(diǎn)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(rèn)為生產(chǎn)速度是自動(dòng)點(diǎn)膠系統(tǒng)的一個(gè)痛點(diǎn),原因之一可能是點(diǎn)膠系統(tǒng)的制造商有意將機(jī)器人的移動(dòng)速度設(shè)計(jì)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(hù)系統(tǒng)中。
最新式的臺式點(diǎn)膠機(jī)器人是專門為縮短點(diǎn)膠周期而設(shè)計(jì)的。這些新型機(jī)器人采用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)而不是皮帶驅(qū)動(dòng),可以更快,更精確地定位。某些型號可以實(shí)現(xiàn)±0.003毫米的位置重復(fù)精度。
浪費(fèi)和培訓(xùn)
最后值得一提的就是是膠水的浪費(fèi),操作員培訓(xùn)以及返工和報(bào)廢。
廢液廢膠貌似是一點(diǎn)點(diǎn)浪費(fèi),但日積月累下來花費(fèi)不小。減少膠水浪費(fèi)的一種常見方法是使用一次性點(diǎn)膠部件,類似注射器筒和活塞,其設(shè)計(jì)為防止點(diǎn)膠后在筒中留下任何膠水。還有一些零件是專門設(shè)計(jì)為可以減少浪費(fèi)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(fèi)。使用特殊的分配閥也可以幫助合理分配膠水,從而將浪費(fèi)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(diǎn)膠當(dāng)然也不例外,對于復(fù)雜的噴射系統(tǒng)和臺式機(jī)器人來說尤其如此??朔@一問題的一種方法是與點(diǎn)膠設(shè)備供應(yīng)商合作,在供貨、測試、調(diào)試設(shè)備時(shí)幫助進(jìn)行員工培訓(xùn),并在測試設(shè)備時(shí)生成文檔化的參數(shù),以在培訓(xùn)操作員時(shí)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(shí)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(diǎn)膠機(jī)器人的設(shè)置和編程,從而減少操作員培訓(xùn)的需求。