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焊膏智能实用管理机开发及应用综述
  2022-02-22      125

刘传习 浙江大华智联有限公司

1、选题:

1)目前国内电子制造业呈现高速发展的态势,而自动化、信息化及智能制造在制造业人工成本不断升高、生产工艺越来越复杂、品质要求越来越严格的背景下显的尤为重要,只有不断提升自动化,代替人工节约成本,才能增强竞争力。

2)锡膏是一种均质混合物,由合金焊粉和助焊剂等添加剂混合而成的膏状体,普遍应用于电子行业对元器件与电路板的焊接。锡膏使用需要重点管控以下几点:保存温度为0-10摄氏度,保质期6个月,回温时间需4H以上(室温回温),但不得超过24H,锡膏开封使用后24H内未使用完需报废处理,不同品牌锡膏不能混合使用。

3)锡膏的品质直接影响到电子产品焊接可靠性,直接影响SMT一次良率水平,对锡膏储存以及使用进行有效监控至关重要。先进先出、储存时间、回温时间是关键管控要素;

4)现有锡膏通过常规冰箱冷藏,先进先出与回温时间的管控全部由人工操作,回温时间无法准确管控,无法做到防呆化管理。

5)锡膏管理方式为手抄记录使用情况,流程复杂,不易管理和追溯,改善后能清楚记录并追溯锡膏的流向; 

6)市面上未有成熟的锡膏管理设备在售。

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2、内容:自主研发设计生产智能锡膏管理机及系统应用

通过机械手、伺服电机配合PLC、传感器、制冷模组等应用开发实现锡膏冷藏、自动回温、先进先出、全过程追踪等功能的自动化管理设备。

操作流程:锡膏扫码→置于冷藏区→需求取料时,电脑输入需求数量及时间→机械手会自动将冷藏区内的锡膏抓取到回温区→在回温区回温4小时→操作员输入需求指令→识别自动机械手将回温好的锡膏抓取到取料区—取锡膏完成                   

方案介绍:设备由冷室储存区和温室回温区构成,冷室储存区储存量最大为600瓶,温室回温数量可人为设定,设定范围0-30,设备满足先进先出功能,锡膏库存量、回温数量、储存温度、回温温度、室内温度均可在界面显示。

主要实现以下功能:

1)储藏功能:储藏区温度管控在0~10℃;可同时储藏600瓶锡膏;

2)回温功能:回温区存储的数量可以手动设置,保证回温区的数量不少于设定值;回温区温度与室温相同,锡膏在此温区停留时间可12H—24H自由设定,回温时间超时自动提醒。锡膏回温时间必须大于4小时才流向取料区;回温区锡膏倒立放置,回温区一出一进,当回温区锡膏数量大于设定值时只出不进,自动补料(回温区与取料区分开),回温区设置机械锁和人机界面管理员权限控制闭合开关;

3)先入先出功能:冷藏区按批次具有先入先出功能,先放入的锡膏优先使用(通过扫码确定锡膏的时间节点);

4)扫码功能:可对锡膏瓶上的二维码进行信息扫描,以便追踪;

5)预约功能:操作人员可提前预约使用的时间,当达到预约时间时,设备会自动将预约的锡膏数量从冷藏区放置回温区;

6)自动预警功能:1)可设定冷藏区的安全存储值(200瓶常用锡膏),低于安全库存时会进行声光报警,提示加料; 2)超期预警(回温超期预警,保质期超期预警);

7)多品牌型号锡膏管控:把储藏区分隔成多个区,每个区放置不同型号的锡膏。设备能对每个区的锡膏进行管控(先进先出,预约到回温区,)每个区锡膏使用完显示红灯报警;

8)界面显示内容:1.储藏区与回温区的温度值2.储藏区锡膏的数量3.储藏区锡膏的批次;

9)MES系统对接:MES计划工单创建时对锡膏有特殊要求的,锡膏管理机能得到响应,预约特殊锡膏的回温时间。

3、预期价值: 

智能锡膏管理机是在工业4.0的时代背景下研发出来的,它符合工厂对锡膏管理和使用的要求,需求定制化可使用批量生产或研发类小批量生产企业,摒弃了低效的人工管理方式,这种智能设备运用了多种先进科学技术,包含MES系统、传感技术和视觉识别技术,为企业管理、SMT生产制造创造价值。

设计模型与概念:

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4、试验投产:

制造完成首台设备,投入工厂试用。

1)设备外观布局:

左侧为管理机主体,右侧为制冷设备,通过管道将冷气输送到管理机底部的储存区,管理机上部为补料、回温、取料区。储存区包含两套储料滚筒,各配有上料口和取料口。

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2)操作界面:

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启动:设备断电重启后启动运行:

停止:停止按钮用于所有的机械运动将会立刻停止。

初始化:初始化用于设备发生故障,电机报警,或开机后第一步骤为初始化操作。

3)焊膏上料至料仓进行冷藏:

管理员在上位机上料界面输入账号密码,界面显示三种功能:普通上料、特殊物料A上料、特殊物料B上料、根据不同的上料需求进行操作。

常规焊膏上料:

上料数量为20的整数倍,且上料总量不超过设备的空余量。上位机操作界面输入正确的上料数量将信号发送到PLC程序,由PLC先执行自检流程,检测核对冷藏区焊膏数量,随后设备将进入上料流程;由PLC判断提示员工左侧或右侧上料,操作人员将扫码后的物料正确存入气缸打开的上料口,上料10个后,另一个气缸将自动打开,员工将物料正确存放,当上料数与设定值相同时,上料气缸关闭,PLC执行上料后自检流程,判断上料后冷藏区焊膏数量是否准确。

特殊焊膏上料:

上位机操作界面输入正确的特殊焊膏(特殊焊膏上料数量+冷藏区已有的特殊焊膏的数量≤20),上料数量满足上料流程,将信号发送到PLC程序,其动作流程与普通焊膏上料一致。

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冷藏区滚筒料仓

4)预约取料:

管理员操作上位机进行预约取料,设定取料时间,由上位机计算时间达到设定值后发出信号由PLC执行回温与取料流程。

回温区物料满足回温时间后,上位机发出信号,由PLC执行取料流程。管理员在上位机界面点击取料界面,登录账号密码,根据上位机管理界面回温区显示物料状态,操作取料流程。

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回温区取料夹爪

5)异常分析与处理:

试运行阶段收集问题点并给出处理方案

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通过软硬件优化,解决了试运行阶段暴露的问题。

6)兼容性改造提升:

随着工厂业务的拓展,需要引进不同品牌不同外形尺寸的焊膏,首台焊膏管理机无法满足兼容需求。为此需要重新进行设备改造,结构上更换了料筒和上料口工装以满足不同直径不同高度焊膏的上料和存储,软件程序上对应修改,对于高度尺寸较大的焊膏适当减少单筒存储数量。

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