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全自动研磨抛光(自动化研磨抛光的趋势与思考)

全自动研磨抛光(自动化研磨抛光的趋势与思考)由于减速器等关键零组件的物理限制,使得机械手的精度受到先天的限制。而机械手移动产生的惯性,也会影响动作的精度,机械手愈大型重量愈重,这个问题就愈难被克服。因此,目前对于尺寸精度要求愈高的研磨抛光制程,就愈难达到要求。从另一个角度来说,应用切削力愈强的工具的难度也会提高。所以,目前相对容易成功上线的,多属于较后段移除量较低、对尺寸精度容忍度度相对较高制程。机械手臂的精度极限及惯性软件编程(程式撰写)软件编程本身并不困难,甚至现在很多机械手发展出教导式编程方法,让编程更容易上手。但是磨抛工艺本身,就是一个很需要经验的工作。这里说的经验,包含了研磨抛光的力道,手势,方向,对每一个磨抛工作物材料的问题,特性,以及其对应方法。这些即使用说的,都不容易三言两语能够说明清楚。再加上经验丰富的磨抛从业人员,通常不了解软件编程,而软件工程师,对于研磨抛光作业这种很隐晦主观的问题判断,也很难理解。而两者的专业

全自动研磨抛光(自动化研磨抛光的趋势与思考)(1)

2017年12月5日,全球知名的多元化科技创新企业3M携手德国库卡(KUKA)机器人有限公司、FERROBOTICS公司,于3M上海研发中心举办了以「科技创新,助力製造」为主题的联合打磨站揭幕仪式。仪式上,三方领导宣布将携手共同打造亚洲首家研磨领域的联合打磨站,强强联手聚焦研磨工艺的技术创新与研发,推动研磨领域的革命发展。(新闻来源:http://www.gkong.com/item/news/2017/12/92550.html#)

全自动研磨抛光(自动化研磨抛光的趋势与思考)(2)


自动化打磨及抛光是近年来一直没有衰退的需求。起因来自于打磨抛光的工艺非常消耗人力。而由于作业环境粉尘多环境不佳,教育训练时间也长。不但不易招募员工,人员的流动性也高。这些问题就构建了一个促使相关企业积极寻找解决方案的背景。而机械人或机械手臂,就正好满足了这样一个想像空间。

自动化打磨抛光,硬体方面由三个元素组成,这次在上海组成联合打磨站的三家国际公司,就是这三个元素的指标型企业。分别是 3M ---研磨耗材 ,KUKA--机械手,FERROBOTICS---辅助机械设备。研磨耗材与机械手容易理解,但如果缺少辅助机械,自动化磨抛系统是无法互相连繫并构成循环。常见的辅助机械是负责夹持工件或者研磨耗材,甚至作到连繫各个工作站之间的桥樑。FERROBOTICS着名的产品,是一个能够自动补偿的设备,安装在机械手臂后,能让机械手模拟自然人触觉。这样一来,便可以改善打磨时,机械手无法像自然人一样,依顺着打磨工件曲面施加同一压力的问题。

然而,虽然包含我们在内,相关业者、学者努力不懈地研究开发。自动化抛光发展至今,我们认为仍有下列几个重要关卡需要突破。

软件编程(程式撰写)

软件编程本身并不困难,甚至现在很多机械手发展出教导式编程方法,让编程更容易上手。但是磨抛工艺本身,就是一个很需要经验的工作。这里说的经验,包含了研磨抛光的力道,手势,方向,对每一个磨抛工作物材料的问题,特性,以及其对应方法。这些即使用说的,都不容易三言两语能够说明清楚。再加上经验丰富的磨抛从业人员,通常不了解软件编程,而软件工程师,对于研磨抛光作业这种很隐晦主观的问题判断,也很难理解。而两者的专业训练背景又截然不同,也增加了彼此对话的难度。

另外,需要大量磨抛的产品,通常有着样式材质会随着时间以及设计一直变换的现象。在自动化磨抛作业时,每一个形状的改变,甚至材质的改变,一定需要重新编程。然而,由于上述的问题,一个针对新产品的磨抛编程,耗费时间可能长达1~3个月,甚至更久。以现今产品的的生命週期来看,这样的编程时间自然缓不济急。

机械手臂的精度极限及惯性

由于减速器等关键零组件的物理限制,使得机械手的精度受到先天的限制。而机械手移动产生的惯性,也会影响动作的精度,机械手愈大型重量愈重,这个问题就愈难被克服。因此,目前对于尺寸精度要求愈高的研磨抛光制程,就愈难达到要求。从另一个角度来说,应用切削力愈强的工具的难度也会提高。所以,目前相对容易成功上线的,多属于较后段移除量较低、对尺寸精度容忍度度相对较高制程。

这是一个未臻完美的状况,也造成了现在自动化磨抛成功的难度。说实话,我们不知道何时能达到成熟的状态。不过,就如同马云所言: “我相信人类一定有办法能够提出答案,就算这一代不行,未来世代也一定可以” 同时,我们也坚信,未来大部分的研磨抛光劳力工作能被机械取代。

然而,实务面上来说,在机械人未达十全十美的情况下,研磨抛光相关业者,人力问题却已是迫在眉睫,是不是有更好的解决方案? 仔细审思及研究后,生尧发现或许有其它思考的角度。

缩减制程

自动化的困难程度,会因为制程的多寡而有截然不同的差异。制程愈多,软体编程的难度不但愈高,而且是倍数地提高。这是因为除了编程的时间增加外,在编程设计动作的过程,难以避免地为了牵就软硬体的限制,对制程作出或多或少的修改,当製程愈多时,这些微小的修改就会累积成巨大的偏移。因此,如果我们能够愈大幅度地简化原先制程,就能够愈大幅度地提高自动化实现的可能性。

减少操作人员技术及经验的依赖性

相对于其它製造工艺,磨抛作业的特色之一,就是高度的技术经验依赖性。然而如前所提,这成为自动化过程中的一大挑战。如果能减少这样的依赖性,自然就能大幅降低自动化的困难度。

自动化磨抛计划,就好像教导一个初生的婴儿,去驾驶一部汽车。在生理(硬体),心智(软件)都还没有完全成熟的情况下,很多时候难免会有无力感,即揠苗助长通常也无济于事。这时,我们是不是能够反过来思考,能不能先让事情变得简单一些,更直觉一些。更重要的是,不论最后自动化成功与否,当我们往缩短制程,降低操作人员技术依赖性的努力后,不正好与自动化提高效率及减少人事成本的目标相同了吗?

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