研磨、拋光、產品、技術、解決方案

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自動化研磨拋光的趨勢與思考



2017年12 月 5 日,全球知名的多元化科技創新企業3M攜手德國庫卡(KUKA)機器人有限公司、FERROBOTICS公司,於3M上海研發中心舉辦了以「科技創新,助力製造」為主題的聯合打磨站揭幕儀式。儀式上,三方領導宣布將攜手共同打造亞洲首家研磨領域的聯合打磨站,強強聯手聚焦研磨工藝的技術創新與研發,推動研磨領域的革命發展。

引用自中華工控網http://www.com/item/news/2017/12/92550.html

 







       自動化打磨拋光的需求    

自動化打磨及拋光是近年來一直沒有衰退的需求。起因來自於打磨拋光的工藝非常消耗人力。

而由於作業環境粉塵多環境不佳,教育訓練時間也長。不但不易招募員工,人員的流動性也高。

這些問題就構建了一個促使相關企業積極尋找解決方案的背景。

而機械人或機械手臂,就正好滿足了這樣一個想像空間。



 
       自動化打磨拋光的組成    


自動化打磨拋光,硬體方面由三個元素組成,這次在上海組成聯合打磨站的三家國際公司,就是這三個元素的指標型企業。

分別是3M ---研磨耗材  ,KUKA--機械手,FERROBOTICS---輔助機械設備。




研磨耗材與機械手容易理解,但如果缺少輔助機械,自動化磨拋系統是無法互相連繫並構成循環。

常見的輔助機械是負責夾持工件或者研磨耗材,甚至作到連繫各個工作站之間的橋樑。

FERROBOTICS著名的產品,是一個能夠自動補償的設備,安裝在機械手臂後,能讓機械手模擬自然人觸覺。

這樣一來,便可以改善打磨時,機械手無法像自然人一樣,依順著打磨工件曲面施加同一壓力的問題。



然而,雖然包含我們在內,相關業者、學者努力不懈地研究開發。自動化拋光發展至今,我們認為仍有下列幾個重要關卡需要突破。


       自動化打磨拋光的關卡    


一、軟件編程(程式撰寫)


軟件編程本身並不困難,甚至現在很多機械手發展出教導式編程方法,讓編程更容易上手。

但是磨拋工藝本身,就是一個很需要經驗的工作。
這裏說的經驗,包含了研磨拋光的力道,手勢,方向,對每一個磨拋工作物材料的問題,特性,以及其對應方法。
這些即使用說的,都不容易三言兩語能夠說明清楚。



再加上經驗豐富的磨拋從業人員,通常不了解軟件編程;
而軟件工程師,對於研磨拋光作業這種很隱晦主觀的問題判斷,也很難理解。

而兩者的專業訓練背景又截然不同,也增加了彼此對話的難度。



另外,需要大量磨拋的產品,通常有著樣式材質會隨著時間以及設計一直變換的現象。
在自動化磨拋作業時,每一個形狀的改變,甚至材質的改變,一定需要重新編程。



然而,由於上述的問題,一個針對新產品的磨拋編程,耗費時間可能長達1~3個月,甚至更久。
以現今產品的的生命週期來看,這樣的編程時間自然緩不濟急。






二、機械手臂的精度極限及慣性


由於減速器等關鍵零組件的物理限制,使得機械手的精度受到先天的限制。
而機械手移動產生的慣性,也會影響動作的精度。
機械手愈大型重量愈重,這個問題就愈難被克服。



因此,目前對於尺寸精度要求愈高的研磨拋光製程,就愈難達到要求。
從另一個角度來說,應用切削力愈強的工具的難度也會提高。
所以,目前相對容易成功上線的,多屬於較後段移除量較低、對尺寸精度容忍度度相對較高製程。



這是一個未臻完美的狀況,也造成了現在自動化磨拋成功的難度。
說實話,我們不知道何時能達到成熟的狀態。

不過,就如同馬雲所言:

“我相信人類一定有辦法能夠提出答案,就算這一代不行,未來世代也一定可以”  


同時,我們也堅信,未來大部份的研磨拋光勞力工作能被機械取代。





       自動化打磨拋光_現階段的解決方向    

實務面上來說,在機械人未達十全十美的情況下,研磨拋光相關業者的人力問題卻已是迫在眉睫,是不是有更好的解決方案?
仔細審思及研究後,我們發現或許有其它思考的角度。

 

①縮減製程
自動化的困難程度,會因為製程的多寡而有截然不同的差異。

製程愈多,軟體編程的難度不但愈高,而且是倍數地提高。
這是因為除了編程的時間增加外,在編程設計動作的過程,難以避免地為了牽就軟硬體的限制,對製程作出或多或少的修改。

當製程愈多時,這些微小的修改就會累積成巨大的偏移。
因此,如果我們能夠愈大幅度地簡化原先製程,就能夠愈大幅度地提高自動化實現的可能性。


②減少操作人員技術及經驗的依賴性

相對於其它製造工藝,磨拋作業的特色之一,就是高度的技術經驗依賴性。
然而如前所提,這成為自動化過程中的一大挑戰。如果能減少這樣的依賴性,自然就能大幅降低自動化的困難度。

 



       結語    

自動化磨拋計劃,就好像教導一個初生的嬰兒,去駕駛一部汽車。
在生理(硬體)、心智(軟件)都還沒有完全成熟的情況下,很多時候難免會有無力感,可揠苗助長通常也無濟於事。

這時,我們是不是能夠反過來思考,能不能先讓事情變的簡單一些,更直覺一些。
更重要的是,不論最後自動化成功與否,當我們往縮短製程,降低操作人員技術依賴性的努力後,
不也正好與自動化提高效率及減少人事成本的目標相同了嗎?



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