鼎力自动化胡运俊,深度解析LED自动机的发展

　东莞市鼎力自动化科技有限公司总经理胡运俊

　LED灯具智能化自动化制造背景

　LED灯具自动化流水线生产是通过引入各种传感技术、图像处理技术、在线检测技术,实现光源模组(灯板、灯条、灯芯等)、电源模组,以及罩壳、散热件、灯头(座)、透镜、绝缘套等配件的自动整列及上下料、自动装配、自动老化、在线检测、自动分bin、自动打码包装等功能。同时,用信息化软件集成生产过程数据和产品检测的光色电数据,实现生产过程质量控制与釆购销售及售后服务的信息共享,管理更高效。

自动化流水线生产是为了满足LED照明产品的急剧增长需求。受全球照明市场拉动,国内LED照明行业呈现出爆发式增长态势,2013年LED照明产品出口额同比增长了 70%,一些知名的企业LED照明产品的月产量已达数百万只,甚至上千万只,很难想象这么大的产量如果采用手工生产,将需要多少生产人员和生产用地,仅仅人力资源的配置就让企业伤透了脑筋,更不用谈人力成本、产品质量的一致性等弊端。

人力成本上升为自动化流水线生产及设备制造企业带来机遇。随着中国人口红利消失,劳动密集型产业由我国沿海向内陆省份转移的步伐不断加快,长期作为劳务输出地的内陆省份变“鼓励劳务输出”为"挽留劳动力在家乡就业”。这也在一定程度上加剧了主要位于沿海地区照明产品制造业的用工荒现象,加之沿海城市的薪资吸引力下降,沿海地区照明制造企业都面临着用工成本高涨和和利润下滑的尴尬,这也倒逼有规模实力的企业考虑采用LED自动机、LED切脚机、LED检测机、LED自动切脚机等设备，虽然一次性投入较大,但从长期的投资回报来看,不失为有眼光之举。

自动化流水线生产有助于提高LED照明产品的质量。LED照明产品的良莠不齐一直为用户所诟病,质量问题除了企业因低价竞争采用低劣材料,减少生产工序以降低成本的原因之外,也有操作人员水平参差不齐引起的产品一致性不够。自动化流水线生产设备最大化减少人工参与,用各种智能传感器和自动在线检测代替各制程的人工目测和经验评判,提升了产品品质和一致性。

自动化流水线生产及其相关设备随着照明行业产品转型及产业快速发展应运而生,综上分析,LED灯具自动化流水线生产的时机已到。

LED自动化流水线生产设备现状

回顾对比传统光源生产制造的演化进程,LED灯具智能化生产及相关设备颠覆了传统。中国节能灯(CFL)制造也好,金卤灯(MHL)也罢,起步都晚于国外多年,自动化生产的过程就是引进消化吸收提高的过程。从参观访问国外的公司学到了自动化制灯工艺基础,通过引进自动化生产设备加以消化吸收,在国家攻关项目的专项资金扶持下,逐步实现了节能灯(CFL)、金卤灯(MHL)自动化生产和设备的国产化。

　　  LED灯具智能化生产及相关设备走的是完全不同的路径,中国LED照明产品大规模制造步伐并不晚于国外,没有现成的生产经验和设备可以照搬。另外,相对于气体放电灯而言,LED灯具智能化生产对生产工艺的依赖性较小,在国家有关部委项目资金的支持下,加上现有各种智能化技术更加成熟,使LED灯具智能化生产及相关设备得以快速发展。东莞市鼎力自动化科技有限公司已经针对LED灯具的诸多工序开发了专用的自动化设备，例如：LED切脚机,LED测试机,LED弯脚机,LED支架裁切等。

　　  LED智能化生产技术难点及存在的问题

　　  难点1.基于自动组装的LED灯具结构设计

目前LED灯具结构设计是手工流水线作业为基础,光源模组(灯板或灯条)皆通过螺钉与热沉固定或通过导热胶与玻璃管粘贴。驱动电源的内外引线釆用软导线,人工穿线并与光源模组正负极焊接,采用压钉或锡焊与灯头连接等,这样的灯具结构无法满足自动化生产要求,因此要实现LED灯具的自动组装,首当其冲要对灯具结构设计进行改进,需要设计适于自动化生产LED灯具结构,并使新结构下灯具热输运模型以及热输运效率满足要求,以保证经过改进设计的灯具在其品质上没有降低。

通过以上分析,适合于自动组装LED灯具需要在以下几个方面进行结构改进。(1)电源导线与灯头联接方法及结构设计。驱动电源与灯头连接导线可以釆用单丝直径为0.3?0.8mm的金属丝或合金丝,相对于多股软线,有一定强度,便于穿越灯头孔,避免多股线开叉不利于自动穿孔。(2)电源与灯板(条)联接方法及结构设计。一种方法将导线焊接方式改为接插件,一公一母两件分别做在电源和光源电路板上,接插件尺寸精确,易于自动装配。另一种方法可釆用导线为外径SI.2mm、芯丝为单股、外面包覆绝缘塑料的铜导线,导线具有一定强度,易于穿越灯板孔,实现自动焊接装配。(3)灯板与灯座联接方法及结构的设计。灯板及相应灯座连接位置应设计有2个以上安装孔以及2个定位销孔,安装孔和定位销孔均匀分布在同心圆上。安装孔和销孔设计既可以实现灯板和灯座自动装配,也为自动上料时的整列和定向提供了可能。(4)驱动电源在灯座内定位方法及结构设计。为方便驱动电源在灯座内的周向定位,灯座内圈壁应设计有2个对称分布的矩形沟槽,该长槽与灯座一次注塑成型,驱动电源自动装配时,穿槽而过,实现周向定位。

难点2. LED灯具品种规格多,制约了其自动化生产

LED灯作为一种电子产品,其特点就是式样多,更迭快。更因为LED照明产业处于快速发展时期,新材料应用、技术突破、式样结构翻新令人目不暇接,这给LED灯具自动化生产带来了难题,可能出现为某一款LED照明灯具研发制造的智能化自动化生产线还没有最终调试成功,这款灯具已更新换代,新材料、新结构使原有的组装工序不再适用,最终造成原有的资金和人力投入的浪费。

因此LED灯具自动化生产应具备两个前提,一是该款灯具应是相对成熟的产品,至少在相当长的一段时间内,其灯用材料、灯具结构及其尺寸不会发生大的变化;二是该款灯具应是LED照明中的主流产品,即要达到一定数量规模。只有具备这两个条件,LED灯具制造厂商才有可能考虑投资LED灯具智能化自动化生产,并从中受益。

难点3.智能化生产线造价不菲,令制造厂家难以定夺

LED灯具智能化自动化生产引入了各种传感技术、图像处理技术、自动装配技术、在线检测技术,设备自然造价不菲,动辄数百万的造价令灯具生产制造商望而却步。这就要求设备研发者和制造厂商把握一个“度",是不是需要把各种先进技术都应用到自动化设备上来,一项技术的应用究竟可以减少多少操作人员,提高多少效率,提高多少产品质量,设计者都需要仔细权衡。灯具制造厂商需要的是实用可靠、性价比高的生产线或设备,而不是中看不中用的美丽风景线。