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数控系统升级 注入欧系4.0基因
2017 TIMTOS会后报导》

【作者: 陳念舜】2017年04月05日 星期三

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海德汉公司于今年TIMTOS参展主题,即诉求将协助台湾工具机制造厂商打造智慧机台,并提供终端使用者许多增加生产效益的解决方案。其中,智慧制造解决方案系利用该公司开发语言套件,撰写完成PC生产监控软体工具,并在现场连线控制2台​​五轴加工中心机在内的5具海德汉控制器。展示其读取机台生产相关资料、快速浏览机器状态、监控机台稼动率,以及检视与评估在不同时段机器间的状态历程、Email传递指定机台的异警讯息、汇出生产资料等强大功能。



图1 : 海德汉公司产品经理傅彬豪表示,今年推出智慧制造、量测等完整解决方案,协助机械制造商及控制器使用者增加生产效益。 (摄影:陈念舜)
图1 : 海德汉公司产品经理傅彬豪表示,今年推出智慧制造、量测等完整解决方案,协助机械制造商及控制器使用者增加生产效益。 (摄影:陈念舜)

海德汉公司指出,该软体目前仍与德国及世界各地客户密集合作回馈需求,以提供更符合实务要求及效益的机台监控项目及软体功能,预计在今年EMO展后上市。适用于尚未培植自有IT程式开发人员的台湾中小企业直接使用;若客户有能力自行开发,也能透过该公司所提供之开发套件,设计差异性的客制化介面。


远端桌面管理员功能,则可直接使用外部PC的系统资源,实现于控制器上使用一具或是更多搭载Windows作业系统的PC应用程式,包括CAD/CAM系统,或能直接收取Email、使用ERP/MES程式等,方便控制器使用者并发挥最大效益。


另因应工业4.0智慧机台的必要条件,就是要在单机上整合加工与量测制程。海德汉也在搭载自家控制器及高转速高扭力直驱马达的铣车复合加工中心机上,实际展示智慧量测解决方案里的3D曲面量测功能。包括在控制器内建3D曲面量测的功能,只须透过对话式量测循环指令,就能指定待测工件于空间中的任一定点;并藉由该公司新款接触式探针量测,让单机也能完成复杂量测,提升机台的智慧等级与附加价值。相较于台湾或日系控制器的优势,海德汉因为自有绝对式光学尺编码器(encoder)可提升精度,而不必重新埋设sensor;且能即时回授控制器,防止机台干涉、碰撞。


整合光学编码器 奠定欧系大厂精准利基

同为欧系数位控制器大厂的发格自动化公司,隶属于西班牙MCC集团(Mondragon)工业部门子公司之一,不仅长期专注于生产CNC数位化控制与光学尺编码器等量测产品,容易适应各类型的加工机结构;机械制造商也可以自由定义特殊的运动形式,应用于各种新研发机型。今年不仅模拟智慧工厂,展示采用MTConnect通讯协定,经第三方连线现场所有CNC、工业机器人控制器能力,并监控各机台稼动率和历史纪录;还发表最新雷射切割机专用控制器,内建PWM功能,可控制雷射输出功率,并可使用该公司所提供之开发套件,设计差异性的客制化介面。


且随着工业4.0主流趋势,近年来有愈来愈多的工具机厂导入高解析度直线编码器(光学尺)及角度编码器,发格也提供多款低膨胀系数的增量、绝对式产品,搭载于各式多轴及复合工具机上,以防止马达、传动机构运作时发热变形而精确定位,回授控制器补偿,提升使用者加工时的重覆精度。发格进一步指出,由于绝对式光学尺必定具备自有通讯协定,该公司产品除了自有FeeDat通讯介面外,还是目前少数能支援欧系(Siemens、Bosch Rexroth)、日系(FANUC、Mitsubishi、Panasonic) 、台湾(工研院、新代)等不同PLC/PC -Based控制器和驱动器(Driver)通讯协定的产品,开放程度最高。



图2 : 发格自动化公司业务经理陈金盛表示,该公司绝对式光学尺为目前少数能同时支援欧、日系及台湾等不同品牌PLC/PC -Based控制器和驱动器的产品。 (摄影:陈念舜)
图2 : 发格自动化公司业务经理陈金盛表示,该公司绝对式光学尺为目前少数能同时支援欧、日系及台湾等不同品牌PLC/PC -Based控制器和驱动器的产品。 (摄影:陈念舜)

如近年来台湾工具机厂商竞相投入航太业发展,发格光学尺因为解析度达到50、10nm,大幅降地涟波效应至可进行微进给,将大幅提升工件表面光洁度,已成功切入富士康供应链,结合线性马达,不必再经抛光研磨;现也搭配Panasonic驱动器、工研院控制器,安装于大立机器工业、友嘉集团、协鸿工业等立/卧式五轴加工机,实际参与AIM Team航太联盟计画。


掌握关键零配件 增加数控系统客制化弹性

由台湾力盟公司引进的瑞士NUM数控系统,则自1961年成立以来,始终专注于CNC数控系统的相关领域,并具备驱动器(Driver)、伺服马达的自制能力,凭借在软/硬体强力的技术支援与丰富经验,协助制造较特殊、复杂或高阶的专用工具机,量身打造CNC数控系统解决方案,应用产业遍及刀具、高精度雷射切割机、水刀切割、木工及齿轮加工(滚齿/磨齿)、五轴雕刻机等;也为许多工具机制造厂商提供了旧机更新升级方案,费用将比购置新机来的经济。


尤其因应现今工业4.0需求,由于NUM系统具备开放、弹性特色,即便从自制驱动器、马达起家,客户也未必须又搭配NUM自家产品;与第三方自动化厂商合作支援客户时,还比其他控制器厂商来得更有效率,不会因为生产规模大小而有别。在今年TIMTOS新发表更易于扩充的CNC数控系统,可依客户需求调整,每个NCK单元最多可支援到32个伺服轴,搭配大量软硬体选配资料库,让系统进行订制,以适合所有工具机;且与其体积小又高效率的伺服驱动器共用电源模组,意味着每个系统仅需一个电源、线路滤波器和回升电阻,减少了布线和总体成本,又几乎兼容所有的测量系统,控制NUM或其他制造商提供的各种马达,为客制化需求设想。未来NUM将站在CNC关键零组件的角度整合,协助工具机厂商客制化机台,包括导入MTConnect开放通讯协定成为新平台,并纳入客户所需各种感测器或硬体,得以单一控制器操控五轴同动,甚至是厂内上百部机器转轴。



图3 : 台湾力盟公司亚洲区销售总监Adrian Kiener表示,强调具备自制驱动器(Driver)、伺服马达能力,能量身打造专用工具机所需CNC数控系统。 (摄影:陈念舜)
图3 : 台湾力盟公司亚洲区销售总监Adrian Kiener表示,强调具备自制驱动器(Driver)、伺服马达能力,能量身打造专用工具机所需CNC数控系统。 (摄影:陈念舜)

且除了搭配CNC数位控制系统所需的光学尺、角度编码器之外,台湾工具机制造厂商若想推动智慧机械发展,也不能忽略搭配适合的感测元件,以掌握升级所需大数据。在今年TIMTOS期间举办的「台湾智造日」活动中,即可见到德国巴鲁夫公司经数十年在台湾的工厂自动化领域内深耕,已成为客户可信赖的合作伙伴,2014年成立台湾分公司,2016年在全球销售达3.8亿欧元。目前无论需要目标检测、线性位移检测、RFID工业识别或工业网路连接产品,台湾巴鲁夫都可以为工具机制造厂商提供创新和一流产品和综合服务的解决方案,协助刀具管理以提高生产力,创造更多智慧化价值。


台湾巴鲁夫公司表示,该集团自1921年创立至今,已是第四代家族工业,最早供应汽车感测器,近年来逐渐转型提供以RFID、IO-Link为核心的解决方案。如针对刀具管理流程中,首先是新刀通过对刀仪测量后存取讯息,再进入刀库送到工具机过程中,将可透过RFID存取每把刀的状态讯息。待完成加工后,若非经记录刀具讯息,送回刀库;就是将已受磨损者重新修磨;同时在刀具管理系统的资料库里,保留所有工具机和刀库资讯。


目前巴鲁夫所提供的RFID解决方案分为3大部份,包括装在刀具上晶片、与主轴相连的读写头与处理器。其将全球刀具管理系统分为两大类:1.集中式管理,以日本Mazak代表,只在晶片上储存一连串数字,所有讯息皆通过EtherCAT传送,再与刀库资讯比对;2. 分散式管理,如德国认为将所有讯息都存于刀把晶片上较安全,许多刀把上都会预留ISO标准(10*4.5mm)晶片孔位。



图4 : 巴鲁夫自动化公司市场部经理宋一飞,提供以RFID、IO-Link为核心的解决方案,可支援厂内不同CNC数控系统管理刀具,并与厂内现场层直接通讯,打通最后一哩。 (摄影:陈念舜)
图4 : 巴鲁夫自动化公司市场部经理宋一飞,提供以RFID、IO-Link为核心的解决方案,可支援厂内不同CNC数控系统管理刀具,并与厂内现场层直接通讯,打通最后一哩。 (摄影:陈念舜)

所提供适用于刀具上晶片的读写头,则可透过液压系统读取,经测量所有长度、半径、螺纹、中心度、寿命(使用时间/次数)管理等数据,再写入符合ISO标准规格晶片初始化,与RS-232、I/O通讯埠整合,支援欧、日系CNC数控系统。其读写头还分为低频、高频两类,前者为巴鲁夫独有,因为抗电磁波干扰更稳定,为德国工业主流;后者应用范围较广泛,比较适用于物流业。近年来还推出结合IO link的RFID系列产品,共有4接口,可整合从低频~超高频段,与厂内现场层直接通讯,有助于远端监控,调校参数。


此外,德国易格斯总公司的工具机部门国际总监Lukas Czaja,也分享了该公司智慧工程塑胶如何结合物联网,应用于工具机上。使之拖链、电缆和线性滑轨等传动元件即将产生磨损前,便先通过由不同感测器和监控模组组成的智慧感测器,持续自动监测在机械设备的运转状况;并以低电压及RS-232介面轻松传输讯号到igus通讯模组,就能直接连结到使用者的控制器、云端等IT基础架构中。因结合igus多年来所累积的庞大测试数据资料库,得以经行动装置提前通知产品预期使用寿命,安排保养、更换或维修的日期,好让维护保养工作变得可预测;进而杜绝突如其来的停机问题,维持生产效能,降低工厂营运成本,已实际用于高明精机产品。



图5 : 德国易格斯总公司的工具机部门国际总监Lukas Czaja,分享了该公司智慧工程塑胶如何结合物联网,应用于工具机上。 (摄影:陈念舜)
图5 : 德国易格斯总公司的工具机部门国际总监Lukas Czaja,分享了该公司智慧工程塑胶如何结合物联网,应用于工具机上。 (摄影:陈念舜)

Lukas Czaja指出,受惠于igus在德国科隆总部设有占地广达2,750m2的测试实验室,透过多年来进行大量测试所累积的庞大数据资料库,就能准确预估motion plastics运动工程塑胶的使用寿命;并将此数据资料库整合到线上工具及智慧行动装置的app中,方便使用者随时取用;进而连接到igus数据中心,实现更迅速的操作流程,延长机台使用寿命,例如:自动订购替换零件、自动联络外部维修团队等,将大为颠覆igus及工具机客户、使用者以往的作业模式。


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