3C领域迎来革新:SCARA机器人技术的新篇章

3C领域迎来革新:SCARA机器人技术的新篇章
2024年03月27日 17:03 界面新闻

文|MIR睿工业

近期,华为发布新型小折叠屏手机Pocket 2,上演全新折叠屏“折痕消失术”,一经发布便受到广大消费者的热捧,尤其抢占高端女性市场,2024年前6周,华为销量暴涨64%,重回国内智能手机第一宝座。

随着科技的飞速发展,3C行业已经成为我国国民经济的重要支柱产业,在过去的几十年里,3C行业取得了举世瞩目的成就。随着换机周期的到来,手机、笔记本等新技术突破、价格下行,高性价比及新技术变革,逐步拉动终端消费欲,带动整体市场逐步回暖,据MIR统计,3C行业2023年全年市场销售额达到17972亿元,预计2024年消费电子市场仍会保持增长。

2017-2025年中国3C电子产品市场销售规模(亿元)

(数据来源:MIR DATABANK)(数据来源:MIR DATABANK)

一.SCARA机器人在3C行业的应用

3C行业一直处于科技的最前沿,同样产品非常多样化,从电脑、手机到智能穿戴设备,每种产品都有不同的型号和功能,这也造成了生产线一天之内需要数次更换生产机种,浪费成本、生产效率低下,且每年一次的更新迭代,需要生产线上的机器人,既能保证形态以及功能上的创新,也要确保低成本、高品质制造。

手机整机制造工艺及使用机器人情况分析

(数据来源:MIR DATABANK)(数据来源:MIR DATABANK)

3C行业产品零部件尺寸小,精密度高,并且制作流程较为复杂,因此对工艺有着较高的要求。相比工业机器人与协作机器人来说,拥有着更高精度、更小体积和更高灵活度的SCARA机器人,在3C行业领域更具优势,因此成为了3C行业领域应用最多的机器人之一,2023年市场占比高达54%,占据3C行业过半数市场。

2023年3C电子行业机器人机型市场分布(台)

(数据来源:MIR DATABANK)(数据来源:MIR DATABANK)

MIR预计,随着2024年细分行业自动化投资复苏,整体市场将逐渐回暖。未来随着经济环境回暖、手机迭代加速,3C行业市场逐步增长,目前组装、上下料、测试等较多工艺可通过SCARA实现自动化,未来将拉动SCARA机器人市场快速增长。

二.3C行业持续创新,SCARA机器人升级的脚步从未停止

随着3C行业的的技术迭代,SCARA机器人做出的努力远不止于此:

① 优化SCARA机器人刚性结构,采用更先进的控制算法,从而实现更高的精度和稳定性。

② 缩短Cycle time的实际加工时间以及必要的准备、装载和卸载时间,优化流程效率,节省每个步骤循环所需要的时间,使能效最大化。

③ 实现大扭矩和小减速比

④ SCARA机器人结构轻量化

随着SCARA机器人技术创新,通用版SCARA产品竞争加剧,越来越多的厂商加速布局大负载、高速机等特殊机型,工业机器人“四大家”都已完成SCARA产品的布局,未来SCARA市场竞争将更加激烈。

在被外资厂商统治的时间里,国产SCARA厂商并没有停下前进脚步,而是通过对机器人本体不断的创新,加快SCARA市场渗透,提升市场占有率。

2023年内资份额占比情况

(数据来源:MIR DATABANK)(数据来源:MIR DATABANK)

根据MIR DATABANK数据,2023年,内资SCARA销量首次突破50%,这也意味着在SCARA市场激烈的竞争中,国产厂商的技术变革迎来了“曙光”。

2023年工业机器人销量TOP10

(数据来源:MIR DATABANK)(数据来源:MIR DATABANK)

值得关注的是,根据MIR DATABANK数据显示,2023年有3家国产厂商以销量过万的优秀成绩进入工业机器人TOP10行列,其中埃夫特增速最高,达到了84.1%。

在当今的制造行业中,提高生产效率和减少运营成本成为企业追求的核心目标。然而,面对快速变化的市场需求和日益复杂的生产任务,许多制造商面临着显著的挑战。特别是在高速自动化生产线上,机器人在执行任务时常常因为高速启动和停止过程中产生的抖动,导致精度下降,这不仅影响了产品质量,也延长了生产周期,进而增加了生产成本。此外,传统机器人系统在处理多品种、小批量生产时的灵活性和效率低下,以及在复杂作业环境下的定位和搬运能力不足,进一步限制了其在现代制造业中的应用范围和效率。

面对这些痛点,专注于工业机器人本体研发的埃夫特针对性地开发了新一代ESR系列SCARA机器人,主要应用于3C行业。相关资料显示,ESR系列具备高节拍,3kg-50kg的负载能力,400~1200mm的工作半径,其高刚性和轻量化的设计,重复定位精度可达±0.01mm。除了具备高刚性和轻量化设计外,该系列产品在抖动抑制和传送带跟踪方面表现更为亮眼。

抖动抑制功能

众所周知,SCARA机器人在以最高速度进行启动、停止过程中,SCARA的负载给SCARA本体带来的颤动,大约需要0.5~0.8s才能稳定在±0.02mm之内,而ESR系列配备的抖动抑制功能,可以优化高速定位抖动及解决机器人低速运动过程中的抖动,节拍提升20%~28%,从消除颤动节约的时间来看,可以很大程度上发挥SCARA最大能效,还可以进一步压缩生产周期。

(图片:埃夫特SCARA机器人抖动抑制效果展示)(图片:埃夫特SCARA机器人抖动抑制效果展示)

传送带跟踪

除此之外,ESR配备的传送带跟踪功能,在可靠和高效的基础上可以完全胜任各传送单元之间、传送单元和工装以及工装和工装之间的搬运、上下料任务,支持光电传送带跟踪,2D视觉跟踪、3D视觉跟踪,可实现多品种、多类型产品的混线实时监控跟随功能,在搬运物料过程中,水平面和垂直面的运动稳定性和节拍相对以往产品有显著的提升。

三.3C产品发展与SCARA应用

2023年3C电子行业细分市场分布(台)

(数据来源:MIR DATABANK)(数据来源:MIR DATABANK)

手机是3C行业中最大的单一市场之一,2023年手机市场份额占比超过57%。手机产业链涵盖了从上游的元器件供应商到下游的组装厂商、渠道商和运营商等,同时也是3C行业中最为复杂的产业链之一,可以说手机的生产和销售环节对整个3C产业链的繁荣与发展起到了关键作用,手机市场的环境的好坏也是影响机器人发展的重要因素。

近几年来,智能手机、笔记本电脑等3C产品不断追求创新,以提升产品性能、降低成本、提升品质及用户体验来争得市场优势。

在手机端,随着柔性OLED和AMOLED屏幕的普及,手机制造商也正在追求更“薄”的显示技术;

为了追求更极致的手感和视觉效果,手机屏幕设计更加异形,曲面屏、柔性折叠屏、超微孔式前摄等屏幕方案应运而生,近两年市场份额正在逐步提升。

在电脑端,笔记本电脑越来越轻、薄、小,许多新款笔记本采用了全面屏设计,提供了更震撼的视觉体验和更高的屏占比;

在手机中使用的电池技术被应用在笔记本电脑中,为电脑提供了更大电池容量和更快的充电技术。

随着3C行业越来越“卷”,SCARA机器人在3C行业越来越多的精细操作和自动化测试中,扮演着越来越重要的角色。

例如在搬运手机屏幕、电池时,其易碎易爆的特性对机器人的精度和力控要求非常高,以确保装配过程中的力度精准可控,避免对部件造成损坏。埃夫特ESR系列具备优越的速度、精度、线性度及垂直度性能,且水平面和垂直面的运动稳定性及节拍相对以往产品有显著提升,在高效可靠的基础上可以完全胜任各传送单元之间,传送单元和工装,工装和工装之间的搬运任务。

此外,由于3C产品电路设计复杂,尺寸小,密度大,所以通常采用高性能元器件,因此生产过程中需要对PCB进行外观、功能性、参数、可靠性等多道程序进行检测以确保品质。ESR 系列SCARA机器人拥有良好的空间利用率,可以灵活的集成在检测设备内,通过与传送带和检测单元的信息交互,配合工业相机实现传送带物料精准抓取,即使对复杂的精密检测夹具,也可以完成精准放料,避免部件边缘划伤,并且检测程序完成后,SCARA根据检测单元的输出结果可以自动分拣不良品并进行回收。

ESR系列SCARA机器人的大范围负载与工作半径,适用于不同大小和重量的电子组件,这意味着ESR系列SCARA机器人可以处理多种类型的产品,无需频繁更换或调整设备;SCARA机器人还可以与MES系统集成,实现生产过程的实时监控和管理,提高生产透明度和效率,这对于质量控制和工艺优化具有重要意义。

总结

2024年,随着3C行业的逐步复苏,预计中国制造在全球电子高端产品市场依旧占据主导地位,继而迎来了一波强劲的复兴浪潮。回顾过去,国产SCARA机器人在过去几年中取得了显著的进步,不仅在性能上逐渐接近或超越国际品牌,而且在成本控制和售后服务上具有明显优势。随着国内制造业的转型升级,对高端装备的需求日益增长,国产SCARA机器人正逐步实现对进口产品的替代,迎来新的发展机遇,国产SCARA机器人大有可为。

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