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工具機微軟名副其實 發那科漸進工業4.0
 

【作者: 陳念舜】   2016年03月22日 星期二

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面對近年來由德國主導推動的工業4.0戰略,雖然台灣工具機產業表面上討論熱烈,實際上卻顯得欲迎還拒,僅集中在ICT電控元件、工業機器人等自動化設備及系統領域,遲遲未找到可大步前行的切入方向。主因之一,就是數控系統猶無法自主,長期仰賴日本CNC控制器大廠發那科(FANUC)鼻息而生。


直到前兩屆日本國際工具機展覽會(JIMTOF)後,始因為FANUC陸續發表可共用內部伺服驅動器與馬達的CNC控制器;內建更多智慧自動化功能,與辦公室電腦(PC)連結的人機介面新平台,可望加入虛實整合策略(CPS ,Cyber-physical system),又不失日系產品穩定可靠的基因,逐漸顯現該公司總算正面回應客戶對於開放、智慧化的需求。更於2015年台北TIMOS、歐洲米蘭EMO期間,陸續發表在其相對封閉的PLC-Based嵌入式架構,新增智慧化功能;並依功能、應用導向,而非傳統純粹根據前後代型號的分類方式。


  尤其在去年米蘭EMO,可以見到發那科新發表許多在控制器的介面應用及周邊輔助軟體功能,包括在控制器的使用者介面圖形化及操作上作了很大突破,也提供工具機廠商新版控制器介面開發軟體PICTURE,利用新的圖形化元件,得以快速開發出圖形化介面。同時推出全新通訊連線方式,讓使用者可透過所開發的MT-LINKi或OPC Server,與MES系統連結。


新款30iMB系列控制器也推出智慧適應性切削功能,係透過主軸反饋的切削負載訊號來控制切削進給速度,以縮短切削時間、延長刀具壽命及避免切削負載過大,逐漸跟進其他國內外控制器或工具機大廠的開發腳步。其他數控系統方面,則有驅動器(Driver)已開放支援EtherCAT通訊,可讓工具機廠通過自有控制器連接發那科驅動器與馬達。


最重要的是在新款控制器上新增可連結PC的功能,只要按下單鍵就能將控制器螢幕切換成PC畫面。也就是讓工具機廠在CNC控制器的客製化介面中,除了開發人機介面,並利用PC-NC架構的PC開發客製化功能外,還多了CNC+PC的選項,可讓工具機廠選擇最適合企業的方式來開發客製化介面。


表1 CNC人機介面開發模式(Source:PMC)

CNC人機介面開發模式

異同比較

開發方式

CNC嵌入式

於原控制器上開發客製化操作介面與軟體,不必加裝額外硬體,節省硬體成本。

透過各家控制器廠提供程式開發環境。

PC-NC

透過PC(螢幕+操作面板)軟硬體介面取代控制器畫面,廠商可完全客製化機台的操作介面與智慧化功能,因此須增加HMI軟硬體,並投入較多開發能量。

與PC開發程式相同,惟須透過網路或串列通訊方式,與NC溝通。

CNC+PC

於CNC控制器切換畫面到後端的PC畫面,廠商可在既有CNC操作功能上,於PC端開發附加功能,惟須增加PC硬體費用

與PC開發程式相同,惟須透過網路或串列通訊方式,與NC溝通。


發那科新款Oi控制器 依功能與應用導向編號

此外,台灣發那科公司也在去年TIMTOS發表最新款CNC控制器0i-MODEL F(0iMF),取代原有的MODEL D系列產品。除了在同級產品裡,率先採用大螢幕;利用CNC動作可視化,來縮短循環時間;滿足自動化需求之工件裝卸控制;同時發表最新的高品質加工技術;以最新技術提高機械運轉率。將提供CNC控制器與工具機、機器人,形成穩定的三角形產業鏈,滿足客戶無論想生產機器人或工具機需求,進而實現兩者整合的智慧自動化應用。



圖1
圖1

台灣發那科公司CNC營業技術部經理黃俊民表示,因應現今台灣工具機產業要求高度靈活特性,常使最初購入之控制器可能因為搭載機台的最後出貨序變化,將原先須具備五軸功能之產品降為三軸即可,導致標準型控制器難以完全符合客戶需求。目前FANUC將之列為標配(standard),而非選配(option)功能後,可讓客戶自行決定啟用與否?透過功能共通化提高運轉率,更方便使用控制器。


黃俊民進一步指出,有別於過去FANUC控制器純依型號分類,而將部份功能導入高階30i系列控制器,造成起始定價就高於0i系列,讓客戶必須取捨某些特殊功能,或遷就高價產品。「FANUC約從兩年前開始,便改以功能或可提供之加工服務分類,而非純依型號區別控制器。目前也逐步將五軸功能導入0iMF控制器,成為標配功能,還能與全系列CNC控制器共用伺服/主軸馬達及驅動器、操作介面。」


目前0i-MODEL F與30i-MODEL B系列互通之技術與功能涵括:


1.高品質(High Quality)技術,分為智慧型公差、伺服HRV+、智慧型反向背隙補償功能;利用智慧重疊、伺服嚮導、FSSB高速剛性攻牙功能,縮短加工時間。


2.高運轉率(Minimizing Downtime),共有絕緣劣化檢測功能、風扇的預防性維護。


3.自動化(Automation),新Load制御、遠端iPendant;搭配加工時間預測功能、遠端PC控制,將更方便使用。


虛實軟硬整合 滿足彈性客製化需求

在自動化應用技術方面,0iMF在搭配新一體型驅動器後,得以更容易連接附加軸;並應用主軸智慧加減速功能,增加驅動器的連接台數。因為將工件裝卸控制用功能內嵌於CNC,現在客戶只要透過G-code,就能輕鬆變更工件裝卸機動作,實現工件搬運自動化,提高生產率和操作性能。


黃俊民指出,「新Load制御功能(New Loader Control)屬於智慧自動化一環,除可用於上下料裝置,共控制4系統,約10~20軸。若車床只用到單系統3軸,剩下的軸數也不會浪費,可透過該功能經CNC控制器上下料或驅動周邊設備加工。目前0iMF最多可控制雙系統9軸(單系統最多7軸),而load軸最多配置12顆伺服馬達,若有機器配置軸數不足,則可將部份機構如伺服刀塔,等交由load軸控制。


當控制器安裝完成後,亦可利用「主選單畫面」服務,設定許多客製化功能。黃俊民表示,0iMF不僅在主選單畫面下,有許多軟體可供設計使用;並採取圖形顯示,讓使用者容易自行編輯,將常用功能納入圖示清單,讓畫面更為簡潔、直覺,減少翻頁的次數。「就像智慧型手機不斷下載Apps,但將常用功能放到桌面主選單,使用者只要點選圖形,就能直接進入目的畫面操作,或一?顯示履?。」


黃俊民認為:「機械與3C產品最大不同處,在其屬於生產財,必須標榜於生產過程之穩定性,應盡量不停機而提高稼動率,確保不斷發掘潛能,讓FANUC技術隨處可及,支援無遠弗屆。」新平台(New Platform)所具備之遠端桌面操控功能,因相容於Windows介面服務,得以內嵌於標準CNC控制器上顯示辦公室PC畫面,讓操作員不必離開機器,就能使用滑鼠或鍵盤遙控、查閱操作手冊或操作CAD/CAM及NC Guide等市售高性能PC軟體,擴大於文件管理、工件相關資訊管理、安全管理、遠端維護、3D模擬等應用。



圖2 : 發那科新平台(New Platform)所具備之遠端桌面操控功能,得以內嵌於標準CNC控制器上顯示辦公室PC畫面,讓操作員不必離開機器,就能使用滑鼠或鍵盤遙控、查閱操作手冊或操作CAD/CAM及NC Guide等市售高性能PC軟體。(攝影:陳念舜)
圖2 : 發那科新平台(New Platform)所具備之遠端桌面操控功能,得以內嵌於標準CNC控制器上顯示辦公室PC畫面,讓操作員不必離開機器,就能使用滑鼠或鍵盤遙控、查閱操作手冊或操作CAD/CAM及NC Guide等市售高性能PC軟體。(攝影:陳念舜)
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