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博世力士樂EMO亮相 展出IMS與高荷重線軌
 

【作者: 陳念舜】   2016年02月23日 星期二

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博世集團(Bosch Group)繼2013年向德國政府提出「工業4.0」的建言後,就已積極在自家生產線上建置相關智慧生產技術。於去(2015)年落幕的米蘭歐洲工具機展(EMO)期間,除了持續推廣其「Open Core Engineering(開放核心工程)」架構,讓所有CNC、Motion控制器都能與該公司控制器互聯,每具控制器最多可控制多達64軸。


客戶得以完全掌握CNC控制器內核心的選項,從外部改變客製化介面設計、程式語法,取代PLC;或與外部IT設備、MES生產管理系統互聯,博世力士樂控制器也支援OPC-UA高速通訊協定,能在1ms內讀取完成所有資訊,已獲得多家歐系大廠採用。


IMS一體式線軌設計 確保工具機精度及可靠度

在線性滑軌方面的最大亮點,則是博世力士樂公司(Bosch Rexroth)展出的獨家IMS系統,不僅將光學尺鋼帶直接銲接內藏在線軌上、玻璃讀寫頭依附於滑塊後方,包覆性極佳,達到IP67等級,減省許多保養維修步驟;再搭配絕對式光學編碼器(encoder),有別於2013年時僅有增量型光學尺產品,在台灣主要用於LED、半導體等小型設備的快速檢測。IMS絕對式光學尺採光學感應,不受到外界磁力干擾、免裝電池,且精度同樣可達到3μm,相對優於其他對手磁性尺精度,適用於現代工具機產業,已獲得超過30家歐洲大廠客戶採購。



圖1
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由於IMS整合量測系統可與線軌保持恆定,光學尺可與線軌100%對接,針對任何一段量測,無論跨距增長或加工後熱變形,都會同步改變。避免因為機器運行一段時間後,相對位置改變就失去剛性,還要重新調整,相對減省了製造(Maker)與使用者(User)安裝、調校獨立式光學尺步驟,尤其適用於大型天車式工具機的超長跨距梁柱及線性馬達傳動軸,不必擔心結構變形,能針對各種機型長度客製化。


同時標榜符合IP67規範,將光學尺及線軌交叉包覆在鋼材內,避免受到外界接觸磨損;只要從後鬆脫滑塊,就能輕易更換讀取頭,不必重新校正,幾乎可不用耗材,相對減少占用庫存空間。附上的專利蓋板條與防護橡膠可重複使用,因此取消了孔洞設計,不必每個都塞入孔蓋,得以維持較佳密閉性,防止油、塵洩露或堵塞。在去年EMO期間,收到顧客最意外的迴響是「溫度」,也就是在採用該系統後,已無熱變形不均的疑慮。


博世力士樂公司工廠自動化業務協理陳俊隆指出,有別於傳統機械廠在安裝獨立附掛的光學尺後,無論是玻璃或鋼帶型讀取頭的熱變形量,都會與機構熱變形量產生差異,若溫差變化太大,就會影響精度。根據該公司蒐集到顧客回饋的最新資訊,因IMS將量測鋼帶內嵌於線軌上,得以隨著線軌等機構鋼材熱變形量同步延展,使得量測範圍與讀寫頭相對距離維持恆定一致,當調整剛性時的位置增益可比外掛獨立光學尺更高;同時避免了因為機器變形,導致線軌、負載變形量與光學尺不同,喪失機器剛性。



圖2 : (Source:dc-corp.resource.bosch.com)
圖2 : (Source:dc-corp.resource.bosch.com)

在去年EMO展出的歐洲客戶,幾乎都用於CNC專用機。採用IMS後,不像以往任何多軸複合式工具機若剛性不足,就容易在移動過程中受力拉扯,恐造成外接式光學尺與線軌分離,在其中一軸高動態運行下,將會影響另一軸。現在客戶能直接在加工階段,使用光學尺同步量測,不必再停機、搬運上另一台三次元量床,也正在第四/五軸模組上推廣應用IMS。於EMO發表後,即將從今年3月起在德國上市、4月開始出貨,已先初步介紹給台灣高階大型龍門、動柱/樑、兩軸頭等工具機客戶。


RSHD第二代滾柱線軌 專利珠道提升機台荷重

另一款獨創設計的高精密滾柱型線軌(RSHP),則是博世力士樂自2013年研發至今的第二代產品,在去年EMO發表全系列完整尺寸版,具有最佳防塵性能與高溫鍍層。強調透過其專利蓋板條設計,能在外防塵進入,對內防止漏油。陳俊隆表示,此係受惠於自潤式設計,能比一般滑油留在Block的時間更長,並通過By pass可經油路吸入軌道上過剩滑油,等需要時再供給,比起市面上同級產品效能最佳;除了在滑塊前後防油之外,還有縱向4個cell防止漏油,或讓髒油流入。


此外,經改良過後的Run in珠道設計得以改善滾柱運行軌跡,提升線軌可負荷重量。陳俊隆指出,雖然上一代RSF珠道設計與別家相同,但減震效能相對優越,卻還是有珠子在進入水平切角時,因間隙導致跳動,造成震動量稍大;直到下一顆進入的珠子才完整接觸受力,仍微有跳動。最新一代RSHP則在珠道上加墊了2塊特殊鋼片,得到最佳化珠道曲線,導致Run in軌跡呈圓弧狀,可減少震動量,滾進的珠子從1~3顆就開始平均受力,連續滾進不跳動,無論靜/動負載效能都得到大幅提升。


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