小零件装配的 神奇三角

装配和测试过程面对着三种互相矛盾的压力：质量、灵活性和成本

1971年第一款微处理器芯片因特儿4004开始量产。这标志着微电子技术发展取得了重大进步。如今，配有微处理器的电子设备已经成为日常生活方方面面的重要组成部分。所有这些电子产品所使用的微处理和元件变得越来越小，越来越精密。开发周期越来越短，同时派生产品数量不断增加。市场上主导因素是对价格和高质量要求的巨大压力。制造工艺获得竞争优势就能做到人无我有的优势，或建立一个 神奇三角 ，覆盖所有竞争因素，包括过程质量、灵活性和生产成本（总拥有成本）。

小批量生产的解决方案

这对于典型的中型生产公司（如为工业客户生产客制化印刷电路板的公司）意味着什么呢？对于生产时间较短的公司而言，制造过程自动化咋一眼看上去似乎不经济。不过，即使在这种情况下，可复制以及至少有部分自动化过程步骤是必需的，以保证一流的质量。

从小批量生产的角度来看，制造过程必须灵活。需要的是在灵活性和质量之间取得最佳平衡 – 采用一定程度的自动化。为了取得竞争优势，公司需要既灵活又经济的自动化解决方案。这里，制造商们发现身处 神奇三角 中，三个角分别是质量、灵活性和成本。

规模量产的解决方案

就规模量产而言，起点完全不同。对于大规模制造诸如智能手机、笔记本电脑或平板电脑等电子设备的制造商而言，最为经济的解决方案目前仍是在低收入国家进行生产，用人力解决所有事。

此类生产中最大的挑战就是每天会产生大量的不合格品。这种浪费和原先低收入国家快速增长的收入水平让这种生产方式愈发无利可图。所以，具有成本效益（部分）的自动化解决方案开始变得有吸引力。

成本效益

具有成本效益、灵活的自动化解决方案与产量几乎完全无关。对于机器制造，有以下要求：

· 系统灵活调节和可大可小

· 配置和设置简单

· 调试速度快

· 可靠性佳，精度高

· 采购价格优惠，维护成本低

这些要求不仅是对机器制造商提出的，而且也是对诸如Festo这样的系统和元件供应商提出的。创新的解决方案被要求能用于尽可能多的应用场合，即不同类型的机器、不同程度的自动化，以便能用于尽可能多的制造和装配过程。

用于抓取小零件的轴系统的重要性

通常，按照过程是在产品上方移动（例如，拧钉机移动到拧钉的位置）或是产品在过程下方移动（例如，分配装置底下的工件承载容器）来区分两种不同的运动或抓取顺序：

· 可用机器的类型：桌面应用、连续生产线上的单个机器或生产单元或模块

· 过程运动的自动化程度：完全人工、部分自动化、全自动化

· 可用的过程：抓放、接合、拧紧、测试、计量等

如果一个系统或元件能满足不同应用场合的要求就有很大机会取得成功，也因此能被用于各种过程中。因此，首先对不同的应用场合进行研究并识别出共性会有帮助（图1）。

前途光明的系统方法：平面门架 EXCM

Festo小型H型门架 EXCM 是智能抓取解决方案的典范，是适用于多种抓取任务的灵活、经济的自动化解决方案。采用平行运动齿形带驱动的形式，驱动电机为固定安装。

优势：Y 轴的驱动电机不必沿着轴运动。所以，造就出了这种紧凑而高性能的系统，只有非常小的移动负载。EXCM 代表着机器制造商和工厂建造商高效率自动化平台的良好基础。物料搬运和过程控制总是在相同的基础上进行。只需更换前端设备。

应用实例：具有成本效益、灵活的飞针样品测试系统

Visatronic GmbH位于法兰克福附近的美因豪森，专业从事电子模块的生产，服务内容包括开发和设计、SMD或THT元件安装和完整模块的最终测试。要保证印刷电路板的经济性，需要克服小批量和原型的挑战。

Visatronic 那时正在寻找一种经济的解决方案，实现测试过程的自动化。考虑到小批量，在不同派生型之间切换的灵活性显得尤为重要。

Visatronic 基于自己的 Visatest 功能测试机和Festo小型H型门架EXCM开发了一种飞针样品测试系统。这个新型测试机将测试飞针定位在电子模块上，检测模块是否生产合格。与规模量产一样，全自动对模块进行功能测试。

图3：Visatronic飞针样品测试系统，用于电子模块的质量测试。

小型H型门架EXCM结构紧凑，移动质量小，是这类应用场合的理想之选。其动态响应和精度完美适用于这种应用场合。EXCM其它优点包括采购价格、易于操作、通过以太网进行控制的能力。

凭借EXCM，就可开发出修长、易于编程、具有成本效益的系统，可直接输入诸如目标位置和行程速度等所有设置参数。通过EXCM控制器由基于电脑的测试系统控制两个伺服电机。

小型H型门架的运动顺序的目标位置、行程速度和方向可方便地进行编程。EXCM可方便地实现 X/Y轴定位，是模块化、紧凑型测试过程自动化技术的理想系统。

结论：自动化带来多重优势

实践经验表明，部分自动化或全自动化解决方案被越来越多地运用于小零件的制造、装配和测试系统中，在小批量生产中确保满足所需的质量标准。在规模量产中，则可解决日益上涨的人力成本。

不过，要想抓住获得成功的最大机会，自动化解决方案必须能用于多种不同的应用场合和生产过程，让终端用户能快捷地调整自动化系统适应不同的派生产品。对于需要精确和高速定位以及安装空间有限的场合，小型H型门架EXCM为系统工程师提供了一个尚佳的选择。