DB32T-錫焊機(jī)器人 性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法編制說(shuō)明

江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《錫焊機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法》編制說(shuō)明目的意義焊接機(jī)器人已成為“智能工廠”新主角。根據(jù)伙伴產(chǎn)業(yè)研究院(PAISI)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：2017年中國(guó)焊接機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到98.2億元，同比增長(zhǎng)14.7%。2018年市場(chǎng)規(guī)模有望突破113億元?？紤]到未來(lái)消費(fèi)類電子和汽車行業(yè)增速平穩(wěn)，預(yù)計(jì)焊接機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，到2020年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到146.8億元。在市場(chǎng)銷售方面，2017年中國(guó)焊接機(jī)器人銷量達(dá)到3.02萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)12.3%；預(yù)計(jì)到2023年其市場(chǎng)規(guī)模有望突破340億元。錫焊機(jī)器人是焊接機(jī)器人的重要組成部分，并且擁有點(diǎn)焊、弧焊、激光焊所不具備的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)為焊點(diǎn)小、精度高、焊接效率高、智能化管控。目前，錫焊機(jī)器人發(fā)展非常迅速，已廣泛應(yīng)用于5G通訊、3C模組、汽車電子、智能家居等精密電子工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，占整個(gè)焊接機(jī)器人應(yīng)用30％左右。并且，隨著電子產(chǎn)品不斷向智能化、微型化方向發(fā)展，精密電子行業(yè)對(duì)精密焊接設(shè)備的需求越來(lái)越高，錫焊機(jī)器人的配套機(jī)會(huì)將會(huì)越來(lái)越廣泛。然而，目前行業(yè)內(nèi)仍未有面向錫焊機(jī)器人的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本次制定的《錫焊機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法》，在“送錫料重復(fù)特性、加熱源特性”方面，對(duì)錫焊機(jī)器人提出了詳細(xì)的性能測(cè)試條件與試驗(yàn)方法。其中，錫料重復(fù)性、溫度的重復(fù)性直接關(guān)乎精密電子部件的良率及一致性；對(duì)地電阻、對(duì)地電壓直接關(guān)乎錫焊機(jī)器人在作業(yè)過(guò)程中對(duì)精密電子部件的防護(hù)。對(duì)設(shè)備制造商而言，該標(biāo)準(zhǔn)提出了一套完整的產(chǎn)品性能測(cè)試與檢測(cè)方法，可規(guī)范產(chǎn)品開(kāi)發(fā)路徑，提升行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平。對(duì)設(shè)備使用者而言，一是可以服務(wù)于工藝數(shù)據(jù)測(cè)試驗(yàn)證，為工程驗(yàn)證分析提供參考依據(jù)，二是可以服務(wù)于生產(chǎn)端數(shù)據(jù)化管控，為生產(chǎn)管控提供依據(jù)。綜上所述，該標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)錫焊機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)空白，是構(gòu)建釬焊機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系的重要內(nèi)容，符合精密電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)，有較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。任務(wù)來(lái)源為深入貫徹落實(shí)《標(biāo)準(zhǔn)化法》，精準(zhǔn)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，進(jìn)一步健全我省高質(zhì)量發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)體系，全省開(kāi)展了2021年度省地方標(biāo)準(zhǔn)申報(bào)立項(xiàng)工作，專家根據(jù)《江蘇省標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督管理辦法》要求，對(duì)地方標(biāo)準(zhǔn)申報(bào)材料進(jìn)行立項(xiàng)論證?！跺a焊機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法》經(jīng)蘇市監(jiān)標(biāo)[2021]68號(hào)文件《省市場(chǎng)監(jiān)督管理局關(guān)于下達(dá)2021年度第一批江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃的通知》批準(zhǔn)立項(xiàng)。編制過(guò)程1、在申報(bào)過(guò)程中，我們進(jìn)行了先期準(zhǔn)備工作，針對(duì)“錫焊機(jī)器人”主要生產(chǎn)企業(yè)及其國(guó)內(nèi)市場(chǎng)等綜合情況作了充分的調(diào)研。2、收到立項(xiàng)任務(wù)后，成立了標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，工作組由江蘇省機(jī)器人與機(jī)器人裝備標(biāo)委會(huì)牽頭，常州檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證研究院、快克智能裝備股份有限公司等企事業(yè)單位、高等院校組成。主要起草任務(wù)由快克智能裝備股份有限公司承擔(dān)，其主要職責(zé)是：負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本的編寫、修改以及標(biāo)準(zhǔn)的征求意見(jiàn)、標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)批、組織會(huì)議等多項(xiàng)工作。工作組的成員具有廣泛的代表性。3、2021年4月份召開(kāi)了標(biāo)準(zhǔn)評(píng)審會(huì)議，會(huì)議上大家對(duì)討論稿進(jìn)行了認(rèn)真、細(xì)致的討論。2021年5月份進(jìn)行了專家意見(jiàn)送審，大家秉承為裝聯(lián)焊接機(jī)器人的進(jìn)步和技術(shù)水平的不斷攀升以及對(duì)市場(chǎng)、對(duì)用戶認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，紛紛發(fā)表意見(jiàn)，對(duì)工作組討論稿提出了一些修改意見(jiàn)和建議。會(huì)后，根據(jù)會(huì)議討論結(jié)果，工作組對(duì)一些性能規(guī)范做了進(jìn)一步的試驗(yàn)和測(cè)試，對(duì)討論稿進(jìn)行了修改、完善；2021年12月對(duì)《錫焊機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)稿進(jìn)行了專家征求意見(jiàn)；根據(jù)征求意見(jiàn)結(jié)果，工作組對(duì)征求意見(jiàn)再次進(jìn)了論證，結(jié)合意見(jiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)稿進(jìn)行了修改，現(xiàn)已完成《錫焊機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)送審稿，提請(qǐng)審查。4、本標(biāo)準(zhǔn)由快克智能裝備股份有限公司、常州檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證研究院、江蘇中科院智能科技應(yīng)用研究院共同負(fù)責(zé)起草。主要成員：竇小明、管志鋼、馬炘、姜加偉、王直榮、周雄偉、朱仁忠、秦富科、陳漢峰、石潔、丁申進(jìn)、劉元。所做工作：管志鋼任起草工作組組長(zhǎng)，全面協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)起草工作，竇小明、石潔、陳漢峰負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的具體起草與編寫，對(duì)各方面的意見(jiàn)和建議進(jìn)行歸納、分析處理。姜加偉、周雄偉負(fù)責(zé)收集、分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)和資料；竇小明、秦富科負(fù)責(zé)樣機(jī)型號(hào)的確定；王直榮、劉元負(fù)責(zé)樣機(jī)檢測(cè)方法的確定；陳漢峰負(fù)責(zé)檢測(cè)設(shè)備精度、測(cè)量范圍等的驗(yàn)證；石潔負(fù)責(zé)樣機(jī)檢測(cè)及數(shù)據(jù)處理；竇小明結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行資料的查證；管志鋼、丁申進(jìn)對(duì)整體標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行語(yǔ)言文字、標(biāo)準(zhǔn)化作了全面審查，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中涉及的圖片進(jìn)行修改、編輯。5、本標(biāo)準(zhǔn)主要征求單位有：江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院智能制造研究所、蘇州大學(xué)相城機(jī)器人與智能裝備研究院、東南大學(xué)、浙江大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、常州大學(xué)、江南大學(xué)、常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、遨博（江蘇）機(jī)器人有限公司、常州銘賽機(jī)器人科技有限公司、常州錢璟康復(fù)股份股份有限公司、常州金石機(jī)器人有限公司、常州固高智能控制技術(shù)有限公司、蘇州綠的諧波傳動(dòng)科技有限公司、常州智泉測(cè)試設(shè)備有限公司、江蘇圖靈智能機(jī)器人有限公司、江蘇海宏智能科技有限公司等2家研究所、8所高校、9家機(jī)器人研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)。征求單位覆蓋率之廣，共計(jì)19家征求單位。其中江蘇地區(qū)的蘇南地區(qū)14家、蘇中地區(qū)1家、蘇北地區(qū)2家，省外2家。主要征詢了朱志昆、魏洪興、駱敏舟、劉露、瞿衛(wèi)新、陳章位、曾珍、王興松、王克鴻、周明、王禹林、張秋菊、沈惠平、蔣慶斌、周斌、曲東升、樊天潤(rùn)、畢建明、劉明、張雨文、張翔、儲(chǔ)開(kāi)斌、王勇、張有斌、肖鑫、孫沖、朱文亮、羅海江等28位專家意見(jiàn)。共收到了19家征求單位：江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院智能制造研究所駱敏舟、北京航空航天大學(xué)朱志昆、浙江大學(xué)曾珍、南京理工大學(xué)王禹林、常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院周斌、常州固高智能控制科技有限公司劉明、蘇州綠的諧波傳動(dòng)科技有限公司張雨文、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院智能制造研究所劉露、江南大學(xué)張秋菊、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)王勇、江蘇海宏智能科技有限公司朱文亮、蘇州大學(xué)相城機(jī)器人與智能裝備研究院瞿衛(wèi)新、常州智泉測(cè)試設(shè)備有限公司張翔、常州錢璟康復(fù)股份股份有限公司樊天潤(rùn)、常州大學(xué)儲(chǔ)開(kāi)斌沈惠平、江蘇圖靈智能機(jī)器人有限公司孫沖、南京理工大學(xué)周明、常州金石機(jī)器人有限公司肖鑫張友斌、常州銘賽機(jī)器人科技有限公司曲東升等21位專家的40條反饋意見(jiàn)，其中完全采納24條，部分采納4條，不采納12條。標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則1.1、遵循“面向市場(chǎng)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定”原則修訂本標(biāo)準(zhǔn)。1.2、本文件修訂嚴(yán)格按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。1.3、與國(guó)家法規(guī)、法律和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致。1.4、制定依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12642《工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法》規(guī)定的試驗(yàn)原理和方法及相關(guān)要求制定的。2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容本文件主要規(guī)定了錫焊機(jī)器人的術(shù)語(yǔ)和定義、單位、縮略語(yǔ)與符號(hào)、性能試驗(yàn)條件、送錫料重復(fù)特性、加熱源特性、機(jī)器人特性。2.1標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍本文件所述的試驗(yàn)項(xiàng)目主要用于以錫料作為焊料、并安裝加熱源的操作型工業(yè)機(jī)器人的性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法。2.2、錫焊機(jī)器人基本特性錫錫焊機(jī)器人的基本特性有：送錫料重復(fù)特性、加熱源特性、機(jī)器人特性，并可實(shí)現(xiàn)自由編程。2.2.1、送錫料的重復(fù)特性測(cè)試常用的錫料有錫絲與錫膏；錫絲一般采用電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)錫絲以實(shí)現(xiàn)送錫絲的目的，具體操作：分別設(shè)定額定傳送速度的100%、50%、10%，分別在錫絲出口處截取錫絲，用游標(biāo)卡尺測(cè)量截取的錫絲長(zhǎng)度(Lt)，記錄有效實(shí)測(cè)值，用游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度，長(zhǎng)度的差值即為錫絲送錫料的重復(fù)性。錫膏一般采用點(diǎn)膠的形式呈現(xiàn)具體采用了GB/T26799—20117.6.5中的要求實(shí)現(xiàn)。2.2.2加熱源特性測(cè)試加熱源主要有接觸式與非接觸式兩種形式；過(guò)程中的焊盤間距選用的是常用的焊盤間距3mm作為被焊接對(duì)象。1）接觸式的測(cè)試方法依據(jù)了GB/T7157-20196.3試驗(yàn)要求執(zhí)行，過(guò)程中實(shí)現(xiàn)加熱控溫。圖1加熱控溫曲線焊接最佳溫度說(shuō)明：隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，對(duì)焊接技術(shù)的要求也越來(lái)越高，而焊接溫度是焊接技術(shù)的重要工藝參數(shù)之一，它不僅對(duì)焊接質(zhì)量能夠產(chǎn)生直接的影響，而且還在很大程度上影響勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此需要對(duì)焊接技術(shù)中的溫度進(jìn)行嚴(yán)格把控。早年的焊錫是錫鉛合金，如63/37

(錫63%，鉛37%)，熔點(diǎn)為183度。因鉛對(duì)環(huán)境的有毒性，ROHS等法規(guī)，具在電子商品中禁用。所以呈現(xiàn)了可代替的無(wú)鉛焊錫。一般無(wú)鉛錫絲成分為SnAgCu,Sn占比96.5%，Ag占比3%，Cu占比0.5%，熔點(diǎn)為217度。焊接作業(yè)最合適的溫度是在所用焊錫的熔點(diǎn)+50度。烙鐵頭的設(shè)定溫度，因?yàn)樽詣?dòng)焊接的效率（一般一個(gè)焊點(diǎn)約為2S,小于3S），溫度控制器的功率，烙鐵頭頭型的粗細(xì)，壽命等分析。在上述溫度的根底上還要添加X(jué)度(一般為100)為宜。即為:烙鐵頭溫度=焊錫熔點(diǎn)+50+X

(損耗)。如:有鉛焊錫63/37常用焊接溫度:

183+50+100=333度，一般設(shè)定為330度±10度，無(wú)鉛錫焊227+50+100=377度，一般設(shè)定為380度±10度。以深圳富士康某項(xiàng)目為例，產(chǎn)品制程工藝采用無(wú)鉛焊接工藝，分別通過(guò)焊接溫度330度，350度，380度，410度在焊接1S，2S，3S進(jìn)行自動(dòng)焊接驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果如圖（2）所示：圖2測(cè)試數(shù)據(jù)在精密焊接中，接觸式錫焊過(guò)程對(duì)電子原器件有著極其重要的影響，焊頭對(duì)對(duì)地電阻、對(duì)地電壓指標(biāo)對(duì)原器件壽命直呼相關(guān)。接觸式加熱的加熱源對(duì)對(duì)地電阻、對(duì)地電壓有嚴(yán)格的定義，指標(biāo)嚴(yán)格依據(jù)ANSI-ESD-S20.20—20218.3.2表3中的要求執(zhí)行。選用的是“對(duì)地電壓/電阻綜合測(cè)試儀”進(jìn)行了測(cè)試。圖3對(duì)地電阻、對(duì)地電壓測(cè)試非接觸式加熱采用激光加熱的方式進(jìn)行加熱，能量依據(jù)焊接所需熱量，實(shí)時(shí)調(diào)整激光器功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。非接觸式焊接在某些特殊要求的場(chǎng)合能夠?qū)崿F(xiàn)客戶的更高特殊工藝需求。圖4非接觸式加熱加熱過(guò)程2.2.3機(jī)器人特性的測(cè)試機(jī)器人特性“GB/T12642—2013”中有相關(guān)的試驗(yàn)方法，結(jié)合常用的實(shí)際需求，2021年10月年依據(jù)工作計(jì)劃，選取了快克智能裝備股份有限公司的9484E型錫焊器人進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，試驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)特性符合“GB/T12642—2013”中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)過(guò)程詳細(xì)闡述檢驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)試儀器：中圖激光干涉儀運(yùn)動(dòng)速度：200mm/s示教編程圖5現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程9484E錫焊機(jī)器人，采用的是X/Y/Z同步或相互直線運(yùn)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)錫焊過(guò)程,測(cè)試時(shí)X/Y/Z單獨(dú)直線運(yùn)動(dòng)測(cè)試，激光干涉儀實(shí)現(xiàn)錫焊機(jī)器人的重復(fù)精度與定位精度的精準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)量結(jié)束輸出精度測(cè)試報(bào)告。圖6X軸精度測(cè)試圖7Y軸精度測(cè)試圖8Z軸精度測(cè)試五、與相關(guān)法律法規(guī)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系1、與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)）的對(duì)比分析情況裝聯(lián)錫焊機(jī)器人在國(guó)際上尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)。2、與其它行業(yè)或領(lǐng)域的關(guān)系及跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的協(xié)調(diào)情況。2.1、根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JB/T8430-2014機(jī)器人分類及型號(hào)編制方法》的分類，焊接（所有材料）機(jī)器人共分為五大類：（1）弧焊機(jī)器人；（2）點(diǎn)焊機(jī)器人；（3）激光焊機(jī)器人；（4）釬焊機(jī)器人；（5）其他焊接機(jī)器人。2.2、自2006年開(kāi)始，弧焊、點(diǎn)焊、激光焊3類機(jī)器人已陸續(xù)形成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分別是：《GB/T20723-2006弧焊機(jī)器人通用技術(shù)條件》、《GB/T26799-2011點(diǎn)膠機(jī)通用技術(shù)條件》、《GB/T14283-2008點(diǎn)焊機(jī)器人通用技術(shù)條件》、《GB/T20722-2006激光加工機(jī)器人通用技術(shù)條件》。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容而言，《弧焊機(jī)器人通用技術(shù)條件》適用于一般氣體保護(hù)焊的弧焊機(jī)器人。2.3、《點(diǎn)膠機(jī)通用技術(shù)條件》適用于各種規(guī)格的點(diǎn)膠機(jī)器人，《激光加工機(jī)器人通用技術(shù)條件》適用于用激光對(duì)材料進(jìn)行加工的激光加工機(jī)器人。但在釬焊機(jī)器人領(lǐng)域，目前尚未形成任何國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)。因此，非常有必要制定釬焊機(jī)器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)現(xiàn)有釬焊機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的空白。2.4、錫焊機(jī)器人，隸屬于釬焊機(jī)器人的范疇，并且是釬焊機(jī)器人的重要組成部分。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前在錫焊機(jī)器人領(lǐng)域沒(méi)有形成任何國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)。制定《錫焊機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法》，可以填補(bǔ)錫焊機(jī)器人行業(yè)內(nèi)的空白，同時(shí)為日后制定釬焊機(jī)器人國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)打下一定的技術(shù)基礎(chǔ)。六、實(shí)施推廣建議1、伴隨著國(guó)內(nèi)外工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，特別是電子信息行業(yè)的發(fā)展，錫焊機(jī)器人技術(shù)不斷完善，市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大；特別是近15年來(lái)，錫焊機(jī)器人的發(fā)展速度很快。目前全球整個(gè)焊接機(jī)器人市場(chǎng)總量大概在60-70億美元，并按照每年8.8%的速度增長(zhǎng)，而錫焊機(jī)器人應(yīng)用占整個(gè)焊接機(jī)器人應(yīng)用30%左右。2、在國(guó)外，日本優(yōu)尼株式會(huì)社有限公司（JapanUnix）和日本阿波羅(Apollo)公司在錫焊機(jī)器人領(lǐng)域擁有比較先進(jìn)的技術(shù)及市場(chǎng)知名度。特別