转换思路――谈设备机构改造两例

之前做设备工程师时，很大一部分工作就是做机台设备改善，改造的程度也有的很大，包括PLC程序的修改，人机界面的完善，机械结构的变更等等。从很多改善案中，使我认识到即使是非常先进，自动化程度很高，生产使用很久的设备，随着新产品的发展，其原有的机构，电气，PLC程序也会变得的不符合生产和制程的需要，成为造成设备当机，良率下降的主要原因。 因此，我们就必须对原有设备的结构，电气系统进行改造以适应新产品的生产需要。以下，我就以之前进行TFT－LCD制造行业中改善的两个案例来说明一下，如何转换思路解决设备机构改造的问题。 案例一，将对PCB板的夹取搬移方式改为真空吸取方式，降低PCB板的报废率及设备维修时间： 问题描述： 机台：日本SHIBARUA TTS－1550型 PCB BONDER机台。 机构功能：将PCB板与LCD面板上的FPC对位后进行自动化压合作业。 问题：之前其中一个搬移机构动作是将PCB板从PCB tray盘中取到工作台（Backup）上，方法是机械手臂移动到tray盘位置，气缸夹取机构下降到位，由汽缸控制的两组金属夹（chuck）从打开状态变为关闭状态，从而将tray盘中的PCB夹取起来（如下图1所示）。 图1 这种工作方式存在的缺点是如果PCB板在tray盘中的位置不稳定，在夹子下降过程中很容易造成PCB板压伤而报废；另外由于不同机种的PCB板形状不一样，也造成在换线（更换机种）时，需要更换不同的夹子（chuck）或是调节位置，增加换线时间，降低了生产效率！ 而且，随着LCB面板行业不断朝轻薄化的方向发展，新产品的PCB板也越来越轻薄柔软，而原有PCB的取放方式容易造成PCB边缘的夹伤，掉漆，变型（金属夹合上后有一定力度）；因此原有设备的机构设计已无法达到新产品的生产需要。 改造方案：取消气缸配金属夹的夹取方式，改为真空吸盘式机构，采用真空吸取的方式取放PCB板，这种方式有如下有点： A） 不会压伤或夹伤PCB板（即使PCB板定位不佳）； B） 对轻薄PCB板机种效果更好； C） 取放动作平稳，PCB板无变形现象发生； D） 换线无需更换治具，通用性较好； E） 无需气缸等机构，节省备件成本； 改造的机构示意图及实物效果图如下2，3所示： 图2 图3 之前面对PCB板夹伤报废问题，都是从原有机构出发，想的是怎样稳定PCB板定位，标准化夹子治具，夹取位置，深度等等。很少想到这种机构设计是否合理，是否还有更好的取放方式，所以当我们换一种思路，跳出原有机构的拘泥限制，我们会发现很多想法。就是因为能够大胆的设想和对设备变更，我们尝试了使用真空这种方式来解决PCB板报废的问题，因此取得了良好的效果。 案例二，修改玻璃面板Panel的搬移机构，减少备品使用及降低当机 同案例一样，使用的机台是日本SHIBARUA TTS－1550型 PCB BONDER机台，在生产过程中Panel有一个搬移动作，实现的功能是将产品Panel从前一站工作台搬移到当站工作台上，实现动作很简单，但搬移的机构却很复杂，其搬移示意图和实际机构图如下所示： 图4 动作流程：移载机构的chuck1，2 打开后，机构下降到A载台，到位后chuck1，2机构闭合，真空吸附OK后，机构上升，则Panel置于移载机构中；移到B载台后，机构下降，载台B真空吸附OK后chuck1，2机构打开，移栽机构上升，完成搬移Panel的工作； 图5，6 由上实物图中可以看到chuck1，2机构由气缸配合线性导轨完成机构打开闭合动作，因为是单边导轨设计以及动作频繁，所以导致气缸磨损较严重，经常需要更换，大大增加了维修成本和当机时间。而原来这种机台这样设计的原因是原来LCD面板因为集成度不够高，所以在Panel的X，Y两边都有PCB搬，该设计是为了将上一站带有PCB板的Panel能够搬移起来，而随着产品设计的发展已经取消了Y边有PCB板的设计品种，因此原有机构设计已经没有这种必要了，反而成为当机的根源。 采用如下示意图所示的真空吸盘式机构后整个动作流程变为：移载机构下降，真空吸附Panel，机构上升移动到B载台后下降，放掉真空后上升，即可完成搬移动作。 这种方式有如下优点： 1：减少机构气缸损耗，减少气缸，滑轨，检测sensor等备品 ；（已无需气缸） 2：减少机构动作，降低tact time，提高产量； 3：降低cell真空不良等当机； 图7 下图为改造后的实物图，真空吸盘机构： 图8 在此我介绍这两件改善案例的目的主要是想说明我们在做设备改善活动时，可以开阔自己的思路，可以不用拘泥于现况，能够转换思维角度大胆想象，然后在论证其可行性；通过仔细观察思考，你也会发现原有机台设备上的很多“鸡肋”，可以尝试一下新的改善！