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計畫緣起
PCB 鑽針研磨機的自動化機器設備,現在多半採用半
自動化研磨機,靠人工目視的方式進料、出料研磨鑽針,
並輔以顯微鏡等設備,以人工目視檢視研磨過後之成果。
以人工目視進料、出料方式,產能較低,此外,以人工目
視檢測作業,易造成鑽針準確性降低,影響鑽針品質與可
研磨次數。有鑑於此,我們將開發PCB全自動微型鑽針研
磨機,導入自動光學檢測(AOI),使上料、研磨、檢測、下
料,為一全自動化作業流程,提高鑽針研磨產能與品質,
以滿足國內外 PCB 產業的需要。
新產品簡介
本計畫突破目前傳統的研磨作
業,也就是研磨機加工、研磨、檢測
過程完全不用人工,使用者只需要做
簡單的基本設定,平台將會自動取
鑽、影像鑽針刃長、鑽徑、定位檢
測、自動研磨、影像鑽針刃面檢測、
自動選別分類、卸鑽出料等鑽針研磨
檢測之一貫作業,其中:
使用伺服馬達、精密滾珠導螺桿、精密線性滑軌設計作
為快速進給與最終精磨修整的機構,自動進料與出料。
變更原先在機台上修整砂輪,採離線修整砂輪,除可節
省待機整修時間外,更方便整修的動作。
計畫創新重點
本計畫產出一套利用電腦視覺自動研磨與電腦視覺自
動檢測的全自動設備,其特點是:
全自動鑽針上料與下料,提高鑽針研磨產能
自動光學檢測系統(AOI)導入,提高鑽針研磨品質,提升
PCB 板鑽孔之可靠度,降低 PCB 鑽孔製程成本
自動研磨搭配自動檢測系統,提高鑽針研磨準確性,進
而提高了鑽針可重複研磨的次數,降低 PCB 業者成本
研發成果及衍生效益
本計畫預計產出一 PCB全自動微型鑽針研磨機器設備,
其規格如下:
公司小檔案
成立日期:98 年 2 月負 責 人:曾副語資 本 額:10,000 千元員工人數:5 人經營理念:服務:以客戶需求為核心;以顧客滿意為導向,熱忱行事、積極互動、竭盡全力,提供優質高效率的
專業服務。品質:專注品質、方正踏實、精益求精的執著。創新:力求研發、服務、經營策略的創新;顧全客戶最佳利益的創新;人力資訊管理的創新,以維
持企業永續的兢爭優勢。力行:秉持著勤奮努力之態度,腳踏實地之精神,落實承諾,以期達到互助共榮之願景。
本案合作之技轉單位:金松機械股份有限公司
全自動化微型鑽針研磨機
計畫
1 重量/尺寸 1500 ㎞/1000*1000*1465 ㎜
2 測量範圍及精度鑽針直徑範圍為 0.15mm.5mm,具自動直
徑檢測的功能
3 研磨檢測速度 產能約 5 支/分
4 檢測精度 正向±0.003 ㎜;側向±0.0025 ㎜
5 檢測鏡頭組 正向 36 萬 piexl;側向 125 萬 piexl
6 待料區容量 350pcs
7 不良區容量 50pcs
8 鑽尖角 120°-140°
9 主要角 0°-20°
10 次要角 0°-30°
11 鑽柄直徑 3.175
12 作業系統 Windows XP
13 電源 AC220V 50HZ/60HZ
14 氣壓 5-6 ㎏/㎝ 2
15 鑽針刀鋒檢測項目分離、重疊、缺角、大小面、圓角、崩
角、小頭、大頭、凹凸面、長短刃
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(2)衍生效益
專案執行重要心得
一、困難點
1.取卸鑽夾爪機構取卸鑽針流暢度及效率的提升。
2.馬達以皮帶式傳動馬達造成震動問題。
3.取卸鑽夾爪機構在研磨區取卸鑽針時,刃面視覺機構必
須向後位移,閃避取卸鑽夾爪機構,導致影響整體設備
運作產能。
4.旋轉夾針座夾持鑽針偏心量過大,導致研磨出的刃面呈
現偏心、長短邊及大小面等瑕疵。
5.鑽針倒立控制馬達因慣量導致失步問題。
6.鑽針進刀座與V槽座相對位子不一問題,導致重疊及分
離瑕疵。
7.砂輪進退控制傳動螺桿背隙問題,導致補正重疊、分離
不精確。
二、解決方案
1.以雙夾模式並由同一螺桿傳動,達到鑽針取卸流暢度及
效率的提升,並可達到鑽針回到原本針盒上。
2.以內藏式變頻精密主軸直接傳動砂輪,降低震動問題。
3.更改圖面將刃面視覺機構傾斜 50 度,以利閃避取卸鑽
夾爪機構,提高整體設備運作產能。
4.修改旋轉夾針座軸承及加工件的配置,以斜角滾珠軸承
取代現有深溝滾珠軸承,配置方式參考市 售精密主軸
其中結構,將偏心量下修小於 5 m。
5.以高解析度,低慣量,高扭力伺服馬達取代現有步進馬
達。
6.因研磨不同鑽徑前,須更換 V 槽,由於 V 槽座與 V 槽
配合公差過大時,易導致V槽固定時產生偏差,更改公
差配置,V槽座以光面線割方式加工,並做表面熱處理
硬度達 HRC50 度左右,增加 V 槽座耐用度。
7.以彈簧頂拉方式,將滾珠螺桿軸向背隙頂向單邊,抑制
軸向背隙的自由度。
為了讓機台運作更順暢,我們檢討了需要改進的問
題,包含了(1)如何提升取卸鑽夾爪機構取卸鑽針流暢度及
效率、(2)馬達以皮帶式傳動馬達造成震動問題及(3)取卸
鑽夾爪機構在研磨區取卸鑽針時,刃面視覺機構必須向後
位移,閃避取卸鑽夾爪機構,導致影響整體設備運作產
能。(4)旋轉夾針座夾持鑽針偏心量過大,導致研磨出的刃
面呈現偏心、長短邊及大小面等瑕疵、(5)鑽針倒立控制馬
達因慣量導致失步問題、(6)鑽針進刀座與 V 槽座相對位
子不一問題,導致重疊及分離瑕疵及(7)砂輪進退控制傳動
螺桿背隙問題,導致補正重疊、分離不精確。
其中我們發現以雙夾模式並由同一螺桿傳動,可以達
到鑽針取卸流暢度及效率的提升,並可達到鑽針回到原本
針盒上;而馬達震動問題可以用內藏式變頻精密主軸直接
傳動砂輪,來降低皮帶式傳動馬達所造成的震動;至於閃
避取卸鑽夾爪機構,導致影響整體設備運作產能的問題,
我們更改了圖面將刃面視覺機構傾斜 50 度,以利閃避取
卸鑽夾爪機構,有效的克服機台運作上的問題。
另外發現以修改旋轉夾針座軸承及加工件的配置,以
斜角滾珠軸承取代現有深溝滾珠軸承,配置方式參考市售
精密主軸其中結構,可以將偏心量下修小於 5 m;而馬達
失步問題可以以高解析度,低慣量,高扭力伺服馬達取代
現有步進馬達;至於鑽針進刀座與V槽座相對位子不一問
題,是因為研磨不同鑽徑前,須更換 V 槽,由於 V 槽座
與 V 槽配合公差過大時,易導致 V 槽固定時產生偏差,
所以我們更改公差配置,V槽座以光面線割方式加工,並
做表面熱處理硬度達 HRC50 度左右,增加 V 槽座耐用
度;而砂輪進退控制傳動螺桿背隙問題,以彈簧頂拉方
式,將滾珠螺桿軸向背隙頂向單邊,抑制軸向背隙的自由
度有效的克服機台運作上的問題。
克服上述 7 項困難後,目前機台的運作及執行上一切
順利,若仍有遇到困難,會持續改善並一一檢討。
產生效益及具體分析 時間點 產生效益必配合措施
鑽針可重覆研磨次由 1~2次提升為4~5 次
2011/04 透過本自動化設備研磨之賺針
鑽針研磨產能提高 1.5~2 倍 2011/04 透過本自動化設備研磨
鑽針研磨產能提高到3,600 支/12 小時
2011/04 透過本自動化設備研磨
鑽針研磨產值增加 0.6 千元 2011/04 自動化設備研磨,以 12 小時作業計算
鑽針直徑精度 0.15mm~0.5mm 2011/04 透過本自動化電腦作業