DB32T-锡焊机器人 性能规范及其试验方法编制说明

江苏省地方标准《锡焊机器人性能规范及其试验方法》编制说明目的意义焊接机器人已成为“智能工厂”新主角。根据伙伴产业研究院(PAISI)统计数据：2017年中国焊接机器人市场规模已达到98.2亿元，同比增长14.7%。2018年市场规模有望突破113亿元。考虑到未来消费类电子和汽车行业增速平稳，预计焊接机器人市场规模将保持平稳增长，到2020年市场规模达到146.8亿元。在市场销售方面，2017年中国焊接机器人销量达到3.02万台，同比增长12.3%；预计到2023年其市场规模有望突破340亿元。锡焊机器人是焊接机器人的重要组成部分，并且拥有点焊、弧焊、激光焊所不具备的优势，表现为焊点小、精度高、焊接效率高、智能化管控。目前，锡焊机器人发展非常迅速，已广泛应用于5G通讯、3C模组、汽车电子、智能家居等精密电子工业设备领域，占整个焊接机器人应用30％左右。并且，随着电子产品不断向智能化、微型化方向发展，精密电子行业对精密焊接设备的需求越来越高，锡焊机器人的配套机会将会越来越广泛。然而，目前行业内仍未有面向锡焊机器人的技术标准。本次制定的《锡焊机器人性能规范及其试验方法》，在“送锡料重复特性、加热源特性”方面，对锡焊机器人提出了详细的性能测试条件与试验方法。其中，锡料重复性、温度的重复性直接关乎精密电子部件的良率及一致性；对地电阻、对地电压直接关乎锡焊机器人在作业过程中对精密电子部件的防护。对设备制造商而言，该标准提出了一套完整的产品性能测试与检测方法，可规范产品开发路径，提升行业企业的产品开发水平。对设备使用者而言，一是可以服务于工艺数据测试验证，为工程验证分析提供参考依据，二是可以服务于生产端数据化管控，为生产管控提供依据。综上所述，该标准填补锡焊机器人标准行业空白，是构建钎焊机器人标准体系的重要内容，符合精密电子产业发展趋势，解决产业发展痛点，有较好的经济社会效益。任务来源为深入贯彻落实《标准化法》，精准实施标准化战略，进一步健全我省高质量发展标准体系，全省开展了2021年度省地方标准申报立项工作，专家根据《江苏省标准监督管理办法》要求，对地方标准申报材料进行立项论证。《锡焊机器人性能规范及其试验方法》经苏市监标[2021]68号文件《省市场监督管理局关于下达2021年度第一批江苏省地方标准项目计划的通知》批准立项。编制过程1、在申报过程中，我们进行了先期准备工作，针对“锡焊机器人”主要生产企业及其国内市场等综合情况作了充分的调研。2、收到立项任务后，成立了标准制定工作组，工作组由江苏省机器人与机器人装备标委会牵头，常州检验检测标准认证研究院、快克智能装备股份有限公司等企事业单位、高等院校组成。主要起草任务由快克智能装备股份有限公司承担，其主要职责是：负责标准文本的编写、修改以及标准的征求意见、标准的报批、组织会议等多项工作。工作组的成员具有广泛的代表性。3、2021年4月份召开了标准评审会议，会议上大家对讨论稿进行了认真、细致的讨论。2021年5月份进行了专家意见送审，大家秉承为装联焊接机器人的进步和技术水平的不断攀升以及对市场、对用户认真负责的态度，纷纷发表意见，对工作组讨论稿提出了一些修改意见和建议。会后，根据会议讨论结果，工作组对一些性能规范做了进一步的试验和测试，对讨论稿进行了修改、完善；2021年12月对《锡焊机器人性能规范及其试验方法》标准稿进行了专家征求意见；根据征求意见结果，工作组对征求意见再次进了论证，结合意见对标准稿进行了修改，现已完成《锡焊机器人性能规范及其试验方法》标准送审稿，提请审查。4、本标准由快克智能装备股份有限公司、常州检验检测标准认证研究院、江苏中科院智能科技应用研究院共同负责起草。主要成员：窦小明、管志钢、马炘、姜加伟、王直荣、周雄伟、朱仁忠、秦富科、陈汉峰、石洁、丁申进、刘元。所做工作：管志钢任起草工作组组长，全面协调标准起草工作，窦小明、石洁、陈汉峰负责标准的具体起草与编写，对各方面的意见和建议进行归纳、分析处理。姜加伟、周雄伟负责收集、分析国内外相关技术文献和资料；窦小明、秦富科负责样机型号的确定；王直荣、刘元负责样机检测方法的确定；陈汉峰负责检测设备精度、测量范围等的验证；石洁负责样机检测及数据处理；窦小明结合实际应用经验，标准的技术内容进行资料的查证；管志钢、丁申进对整体标准内容进行语言文字、标准化作了全面审查，对标准中涉及的图片进行修改、编辑。5、本标准主要征求单位有：江苏省产业技术研究院智能制造研究所、苏州大学相城机器人与智能装备研究院、东南大学、浙江大学、中国矿业大学、南京理工大学、北京航空航天大学、常州大学、江南大学、常州机电职业技术学院、遨博（江苏）机器人有限公司、常州铭赛机器人科技有限公司、常州钱璟康复股份股份有限公司、常州金石机器人有限公司、常州固高智能控制技术有限公司、苏州绿的谐波传动科技有限公司、常州智泉测试设备有限公司、江苏图灵智能机器人有限公司、江苏海宏智能科技有限公司等2家研究所、8所高校、9家机器人研发生产企业。征求单位覆盖率之广，共计19家征求单位。其中江苏地区的苏南地区14家、苏中地区1家、苏北地区2家，省外2家。主要征询了朱志昆、魏洪兴、骆敏舟、刘露、瞿卫新、陈章位、曾珍、王兴松、王克鸿、周明、王禹林、张秋菊、沈惠平、蒋庆斌、周斌、曲东升、樊天润、毕建明、刘明、张雨文、张翔、储开斌、王勇、张有斌、肖鑫、孙冲、朱文亮、罗海江等28位专家意见。共收到了19家征求单位：江苏省产业技术研究院智能制造研究所骆敏舟、北京航空航天大学朱志昆、浙江大学曾珍、南京理工大学王禹林、常州机电职业技术学院周斌、常州固高智能控制科技有限公司刘明、苏州绿的谐波传动科技有限公司张雨文、江苏省产业技术研究院智能制造研究所刘露、江南大学张秋菊、中国矿业大学王勇、江苏海宏智能科技有限公司朱文亮、苏州大学相城机器人与智能装备研究院瞿卫新、常州智泉测试设备有限公司张翔、常州钱璟康复股份股份有限公司樊天润、常州大学储开斌沈惠平、江苏图灵智能机器人有限公司孙冲、南京理工大学周明、常州金石机器人有限公司肖鑫张友斌、常州铭赛机器人科技有限公司曲东升等21位专家的40条反馈意见，其中完全采纳24条，部分采纳4条，不采纳12条。标准编制原则和主要内容1、标准编制原则1.1、遵循“面向市场、服务产业、自主制定”原则修订本标准。1.2、本文件修订严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。1.3、与国家法规、法律和有关标准相一致。1.4、制定依据本标准根据国家标准GB/T12642《工业机器人性能规范及其试验方法》规定的试验原理和方法及相关要求制定的。2、标准主要内容本文件主要规定了锡焊机器人的术语和定义、单位、缩略语与符号、性能试验条件、送锡料重复特性、加热源特性、机器人特性。2.1标准的适用范围本文件所述的试验项目主要用于以锡料作为焊料、并安装加热源的操作型工业机器人的性能规范及其试验方法。2.2、锡焊机器人基本特性锡锡焊机器人的基本特性有：送锡料重复特性、加热源特性、机器人特性，并可实现自由编程。2.2.1、送锡料的重复特性测试常用的锡料有锡丝与锡膏；锡丝一般采用电机转动带动锡丝以实现送锡丝的目的，具体操作：分别设定额定传送速度的100%、50%、10%，分别在锡丝出口处截取锡丝，用游标卡尺测量截取的锡丝长度(Lt)，记录有效实测值，用游标卡尺测量长度，长度的差值即为锡丝送锡料的重复性。锡膏一般采用点胶的形式呈现具体采用了GB/T26799—20117.6.5中的要求实现。2.2.2加热源特性测试加热源主要有接触式与非接触式两种形式；过程中的焊盘间距选用的是常用的焊盘间距3mm作为被焊接对象。1）接触式的测试方法依据了GB/T7157-20196.3试验要求执行，过程中实现加热控温。图1加热控温曲线焊接最佳温度说明：随着工业化的不断发展，对焊接技术的要求也越来越高，而焊接温度是焊接技术的重要工艺参数之一，它不仅对焊接质量能够产生直接的影响，而且还在很大程度上影响劳动生产率，因此需要对焊接技术中的温度进行严格把控。早年的焊锡是锡铅合金，如63/37

(锡63%，铅37%)，熔点为183度。因铅对环境的有毒性，ROHS等法规，具在电子商品中禁用。所以呈现了可代替的无铅焊锡。一般无铅锡丝成分为SnAgCu,Sn占比96.5%，Ag占比3%，Cu占比0.5%，熔点为217度。焊接作业最合适的温度是在所用焊锡的熔点+50度。烙铁头的设定温度，因为自动焊接的效率（一般一个焊点约为2S,小于3S），温度控制器的功率，烙铁头头型的粗细，寿命等分析。在上述温度的根底上还要添加X度(一般为100)为宜。即为:烙铁头温度=焊锡熔点+50+X

(损耗)。如:有铅焊锡63/37常用焊接温度:

183+50+100=333度，一般设定为330度±10度，无铅锡焊227+50+100=377度，一般设定为380度±10度。以深圳富士康某项目为例，产品制程工艺采用无铅焊接工艺，分别通过焊接温度330度，350度，380度，410度在焊接1S，2S，3S进行自动焊接验证，测试结果如图（2）所示：图2测试数据在精密焊接中，接触式锡焊过程对电子原器件有着极其重要的影响，焊头对对地电阻、对地电压指标对原器件寿命直呼相关。接触式加热的加热源对对地电阻、对地电压有严格的定义，指标严格依据ANSI-ESD-S20.20—20218.3.2表3中的要求执行。选用的是“对地电压/电阻综合测试仪”进行了测试。图3对地电阻、对地电压测试非接触式加热采用激光加热的方式进行加热，能量依据焊接所需热量，实时调整激光器功率进行实时调整。非接触式焊接在某些特殊要求的场合能够实现客户的更高特殊工艺需求。图4非接触式加热加热过程2.2.3机器人特性的测试机器人特性“GB/T12642—2013”中有相关的试验方法，结合常用的实际需求，2021年10月年依据工作计划，选取了快克智能装备股份有限公司的9484E型锡焊器人进行了相关测试，试验过程中的相关特性符合“GB/T12642—2013”中的相关标准。检测过程详细阐述检验内容：测试仪器：中图激光干涉仪运动速度：200mm/s示教编程图5现场测试过程9484E锡焊机器人，采用的是X/Y/Z同步或相互直线运动的方式实现锡焊过程,测试时X/Y/Z单独直线运动测试，激光干涉仪实现锡焊机器人的重复精度与定位精度的精准测量，测量结束输出精度测试报告。图6X轴精度测试图7Y轴精度测试图8Z轴精度测试五、与相关法律法规和国家标准的关系1、与国际标准（国外先进标准）的对比分析情况装联锡焊机器人在国际上尚无标准。2、与其它行业或领域的关系及跨行业、跨领域的协调情况。2.1、根据我国现有行业标准《JB/T8430-2014机器人分类及型号编制方法》的分类，焊接（所有材料）机器人共分为五大类：（1）弧焊机器人；（2）点焊机器人；（3）激光焊机器人；（4）钎焊机器人；（5）其他焊接机器人。2.2、自2006年开始，弧焊、点焊、激光焊3类机器人已陆续形成国家标准，分别是：《GB/T20723-2006弧焊机器人通用技术条件》、《GB/T26799-2011点胶机通用技术条件》、《GB/T14283-2008点焊机器人通用技术条件》、《GB/T20722-2006激光加工机器人通用技术条件》。根据标准的内容而言，《弧焊机器人通用技术条件》适用于一般气体保护焊的弧焊机器人。2.3、《点胶机通用技术条件》适用于各种规格的点胶机器人，《激光加工机器人通用技术条件》适用于用激光对材料进行加工的激光加工机器人。但在钎焊机器人领域，目前尚未形成任何国家标准、行业标准、地方标准。因此，非常有必要制定钎焊机器人相关标准，填补现有钎焊机器人标准的空白。2.4、锡焊机器人，隶属于钎焊机器人的范畴，并且是钎焊机器人的重要组成部分。经检索发现，当前在锡焊机器人领域没有形成任何国家标准、行业标准、地方标准。制定《锡焊机器人性能规范及其试验方法》，可以填补锡焊机器人行业内的空白，同时为日后制定钎焊机器人国家标准打下一定的技术基础。六、实施推广建议1、伴随着国内外工业自动化的发展，特别是电子信息行业的发展，锡焊机器人技术不断完善，市场份额不断扩大；特别是近15年来，锡焊机器人的发展速度很快。目前全球整个焊接机器人市场总量大概在60-70亿美元，并按照每年8.8%的速度增长，而锡焊机器人应用占整个焊接机器人应用30%左右。2、在国外，日本优尼株式会社有限公司（JapanUnix）和日本阿波罗(Apollo)公司在锡焊机器人领域拥有比较先进的技术及市场知名度。特别