就地成型(FIP)垫圈具有o形环或预成型密封所没有的许多优点。

与预制垫圈不同，FIP垫圈确保至少一个接触面是由粘合剂密封的。机器人可以快速高效地分配FIP垫片。预成型的垫圈通常是手工放置的，这是一个耗时且容易出错的过程。预制垫圈通常是平的，厚度一致。FIP垫圈的厚度可以改变。预制垫圈必须保存在库存中。FIP垫圈可按需制造。此外，如果一个工程变化改变了垫圈的形状，没有必要扔掉过时的预制密封。

尽管有这些优势，分配FIP垫圈并非没有挑战。人们很容易把密封垫分配当作一个黑盒子。事实上，我们把牙膏放在牙刷上或在浴缸上填缝剂的经验掩盖了自动配药的难度。我们很容易识别零件的偏差，并本能地进行补偿。但对我们来说很容易的事对机器人来说却很困难。为了确保自动配药的成功，工程师必须限制工艺变化的影响。

在自动化点胶中，变化可以来自四个来源:部件、设备、材料和环境。管理这些变量对于盈利是至关重要的。当一行失去了对它们的控制时，你总能看出来。这是一个有一个常驻的“knobologist”——一个不断监控和调整过程控制以确保质量的操作员。

变化的第一个来源是零件本身:夹具中的碎片，错误装载的零件，不同的零件尺寸。这些问题中的任何一个都可以改变的高度的部分，当它呈现给分配器的头。

这很糟糕，因为在FIP垫片应用中，零件和点胶头之间的间隙可能是最关键的变量。尖端太长或部分太高导致垫圈短于预期。太短的尖端或太低的部分产生的垫圈“拉”角和不充分的针织线。在大多数其他点胶应用中，如粘接或灌封，点胶材料的体积是首要考虑的问题。在密封中，珠的体积和高度都是重要的。

与设备相关的不良品通常源于维护。例如，在预防性维护后，配药阀经常会从它以前的位置偏移。除最粗糙的应用外，点胶头应始终调整到机器的零点，特别是在处理可以在点胶头上设置的材料时。简单地交换技巧可以是变化的来源。即使在同一批次的一次性针尖中，也会有足够的长度变化来区分好珠和坏珠。

限制这些问题的一种方法是使用一种不需要阀门维护或尖端更换的化学物质，例如紫外线固化材料。但即便如此，你也不能忽视与设备相关的变化。例如，如果针头撞到什么东西，你仍然需要重新调整针头。

环境和材料的变化影响衬垫材料的流变性能。如果由于温度变化或批次不一致导致材料变厚或变薄，设备将难以保持一致的珠高。

压铆螺母柱

有几种方法可以用自动化设备保持一致的分配高度。其中最简单的就是对峙。通常用于点胶材料，垫片很少用于点胶垫片。原因是僵局可能会碍事，特别是在分配闭环模式时，比如一个圆。

如果这个问题可以解决，一个对峙是最一致的方法控制分配高度。通常，使用对峙时高度变化的主要贡献者是分配尖端的终点。除此之外，垫圈高度的一致性是一个功能，如何准确的对峙定位与小费，以及在对峙的任何合规性在分配。只要物料流动一致，点胶路径无杂物和磕碰，垫片高度可保持在±12微米以内。

与其他高度控制方法相比，使用对峙器需要更少的周期时间，后者需要额外的几秒钟来测量间隙和定位分配器头。因为它是严格机械的，对峙不需要额外的时间。

有两种方法来解决交叉问题:旋转喷嘴周围的对峙，或旋转喷嘴下面的部分。都有问题。旋转尖端，和分配器头变得笨重。旋转部件，你将不得不调整速度和加速度，因为分配路径从旋转中心移动。当零件的尺寸超过16 × 16英寸时，惯性就会发挥作用，使零件无法旋转。

为配备对峙装置的机器编写点胶路径的程序可能是复杂的。理想情况下，使用CAD数据来编程分配路径。然而，CAD文件不太可能包括关于对峙如何从分配提示偏移的信息。为了解决这个问题，点胶系统必须能够将XYZ CAD数据转换为Y, Z和Q机器坐标。至少，它必须能够自动计算出与移动方向相对应的Q值。它还必须考虑到点胶路径与旋转中心的距离，并调整速度和加速度来进行补偿。

最终，僵局可以解决与零件和夹具一致性相关的分配问题，但它们不是万灵药。事实上，他们可能会引入新的变量来担心，比如脚的清洁和保持脚尖与脚尖之间的正确偏移。工程师们可能会发现，具有自动高度测量功能的系统可能值得在周期时间上进行权衡。

自动测高

自动高度测量可以通过多种方式实现，包括激光三角测量、触觉传感器、超声波和3D立体视觉。无论采用何种技术，高度测量系统通常有两种操作模式。

模式更新模式在每个部分进入系统时提供一个连续的高度数据流。当机器测量零件时，由夹具造成的任何变形都被消除。如果你的零件在成型或加工后是稳定的，你不应该经常需要这种模式。如果它们不是，这个模式可以是一个解决方案，但它会增加循环时间。

模式运行时模式允许机器进行全局或局部偏移校正。通常，这些都是简单的z轴修正。更有效的是平面偏差校正，它可以重置零件的平面以达到最佳配合。

由系统收集的高度测量数据可以不仅仅用于调整点胶头的位置。工程师可以使用这些数据来监控上游的成型或加工过程，或者系统可以测量关键点，以确保零件已正确组装。插入是否到位?安装了弹簧吗?涂了涂料吗?事实上，仅仅知道fixture中存在某个部件本身就是一种好处。将一个空的夹具呈现给一个自动分配器是一个确保停机的配方!

高度测量系统的一个复杂之处是需要软件来充分利用数据。除了一般的高度偏移外，更新传统的3D点云数据变得非常困难。准确应用歪斜要求运动控制系统能够处理X, Y, Z, Q，滚转，俯仰，偏航，速度和加速度的矩阵。这些操作，称为关节运动学，将托盘和零件坐标带入机器的位置参考系中。

建议校准

任何人都可以目测到点胶头的位置，但对齐方式将是主观的。实际测量结果要好得多。像自动高度测量一样，自动尖端校准可以基于多种技术，包括激光、触觉和视觉传感器。

校准点胶尖端的末端消除了大量的公差堆积。它抵消了由于尖端，阀，甚至轴的位置误差，他们是附加的!针尖校准系统应用X、Y和Z的偏移量，将其视为局部偏移量。这种偏移不受部分旋转或平移或尖端形状的影响。

在某些情况下，该校准系统可以作为材料探测器发挥双重作用。一旦发现尖端，可以扫描尖端的存在或缺乏的材料。这一“特性”指出了许多校准技术的一个潜在缺陷:针尖末端的多余材料可能会影响结果。如果这成为一个问题，应该在校准前擦掉尖端，或者可以内置一个自动清洁过程。

自动校准解决了与更换阀头或阀门维修有关的校准问题。它还可以提醒工程师减少或切断流量。

关闭循环

通过尖端校准系统和高度测量系统，点胶设备可以获得绝对高度测量而不是相对高度测量。只有一个或另一个的问题是，必须首先确定相对偏移量，然后才能分配任何流体。通常用量规或千分尺调整尖端或阀门。操作人员将尖端移动到第一个点，使用点动控制或千分尺降低它，然后再将它抬起，使尖端在部件上方的预期高度移动。

如果系统可以校准高度测量仪和点胶尖端，所有的测量都可以完全固定到实际尖端到基板的距离。不需要其他测量。这告诉机器人它离衬底有多高。有了精确的校准和高度测量，就有可能在基片上方持续分布51微米。

事实上，唯一的限制是针尖校准系统和高度测量系统的精度。因为高度系统往往是更准确的两个，最终限制是尖端校准系统。由于校准需要复杂的运动，该系统的精度仅与定位平台的分辨率和精度相同。

鉴于这些传感器的功率，无固定分配现在是可能的。通过视觉系统提供零件旋转和平移的信息，以及非接触传感提供零件高度的信息，分配程序可以动态调整，以匹配一组受约束的环境。夹具的更换、夹具的维护以及装进和装出夹具的零件的损坏将成为历史。

虽然额外的过程控制会增加点胶设备的成本，但这是一次性成本，而密封材料是经常性成本。对于任何项目，工程师都必须考虑拥有的总成本。关键因素是初始机器成本、年度材料成本、年度报废损失和年度产量。这四种成本有许多微妙的联系。未能充分评估它们将导致过度的硬件支出，过度的材料使用，或由于返工而导致过度的成本超支。

这些只是我们在配药过程中带来的一些工具。然而，它们解决了我们在自动配药中看到的一半以上的问题。如果你的配药过程包括一次性技巧，夹具和零件的变化，以及其他车间实际情况，这些工具将减少操作上的麻烦。

关闭循环是有好处的

对于直径为0.125英寸，允许偏差为±0.01英寸的圆形垫圈的要求，适应公差的成本是多少?

公平地假设一个0.115英寸直径的垫圈将产生规格内的密封。因此，超过这个数字就是成本超支了。一颗0.115英寸的珠子的横截面为0.01039平方英寸。一颗0.125英寸的珠子的横截面为0.01227平方英寸，或多18.1%。

如果材料成本为每立方英寸10美元，并且垫片长14英寸，那么生产直径为0.125英寸的垫片每件成本为1.71美元。如果每年生产10万个零件，一个装配商每年在密封材料上的花费将是1710美元。如果每年生产100万个零件，每年的成本将是17100美元。

如果分配过程允许垫片仅在高度0.0005英寸变化，并选择了一个设定点，提供了一点缓冲(例如，0.116英寸而不是0.115英寸)，实际节省将是1.546美分每个部件。在高产量时，节省14%的材料是非常重要的。

我们没有考虑到这些方法也会减少废品。每一个不合格的垫圈都是材料丢失，也可能代表一个丢失的部件。

教训

多年来，我们都学到了一些花费巨大的教训!这里有一个我学到的关于FIP垫圈。

通常，一个原型组件是使用o形环线作为垫圈。当原型机进入全面生产阶段时，o形环被转换为FIP垫圈，而无需考虑开关的影响。不可避免地，这会产生一个性能差，非常昂贵的垫圈。

不幸的是，许多设计围绕垫圈与垂直墙或对峙。这些是必要的，以防止垫圈的过度压缩。然而，如果墙体靠得太近，就会出现两个问题:墙体沾湿和剪切剥离。当FIP材料沾到墙壁上时，额外的区域被垫圈占据。当产品组装时，剪切组件应用于垫圈平行于夹紧力。这可能导致垫圈在墙壁分离甚至撕裂。

理想的设计应该有足够的壁与垫圈偏移，以防止潮湿。FIP垫圈是实心的。当被挤压时，垫圈必须能在某处挤出来。对于一个两边都有壁的垫圈，壁之间的面积，减去任何侵入的凸台，必须大于垫圈本身的横截面。

我们可以估计出一个最佳的设计是什么样的。然而，考虑到涉及的变量的数量，实际测试对于确定密封面的设计是至关重要的。事先进行一些简单的计算肯定会减少设计周期的迭代。