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零组件方案齐聚 推动智慧机械成长
TIMTOS会后报导 》

【作者: 陳念舜】2017年03月22日 星期三

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当政府正全力推动智慧机械产业之际,所看好的利基便奠定于台湾拥有庞大出口市场及完整产业链群聚,足以吸引国内外零组/配件厂投入,在今(2017)年TIMTO世贸一馆会场,也可见到各家厂商竞相推出完整解决方案,分别适用于智机产业化、产机智慧化目标。


其中,相较于近两年来各界谈论工业4.0议题较为空泛,博世力士乐经过一年与台湾有意导入工业4.0的传统产业客户详谈,了解其痛点并分析价值流后,在今年TIMTOS发表工业4.0相关应用案例更为具体。


与目前业界专为打造一条全新自动化产线不同,而是先了解客户目标为何?再分阶段打通厂内筋络、活血,待团队健全后再谈对外竞争。

因应现今制造厂商须借工业4.0提高生产效率,以实现少量多样的弹性生产模式,同时提升生产品质并减少库存。博世力士乐在每个产品发展之初,便为客户提供以价值流咨询为核心的工业4.0一站式解?方案,让客户可在任何阶段与工业4.0接轨。



图1
图1

如现场展示来自惠特公司及销售伙伴的雷射切割机与机械人应用,便从基础元件开始,采取万用接头连结各式驱动器、马达。并结合博世力士乐精巧体积、开放式架构的多轴运动控制系统,率先采用PC-Basd控制器,为半导体及LED产业客户提供精准控制与驱动、具成本效益的高效率自动化解决方案,速度还比线切割机快。进而达成机台透明化目标,一旦打开工业4.0接口,就能取得所有机台资讯,通过MES、云端或各种行动装置直接搜集资讯,上传第三方管理者,再由客户决定进行远端监控、排程管理、预诊保养等应用。


专属工具机的液压动力单元,则具有设计轻巧、性能高效及连网功能,满足省空间及快速安装的需求。博世力士乐指出,由于搭配自制变频器,待加压时起动,可节能约30%~80%;其?建智能控制器则可实现分散式驱动,并支援OPC-UA开放标准,快速联结至上层管理软体,进而预诊保养,延长油压系统寿命。


值得一提的是,因为从设计前便开始调查亚洲市场可接受价格,属于量产经济型产品,即便开放连网功能,也不致增加工具机成本;加上丰富的全球服务经验,熟知业界盼缩小体积又不会温升的需求,3年来经过欧美大厂客户验证品质稳定可靠才上市。


液气压驱动系统 客制化节能先行

台湾气动设备与自动化组件制造大厂气立公司,则从过去以提供纺织、食品、包装、汽车等传统产业为主,到了近年来高阶新品甚至开始整合电磁阀、机构的单轴机器人,跨足3C、半导体、光电等精密产业,成功切入富士康供应链。 2015年也正式挂牌上市,逐步实现规模化、制度化;并追求国际化,分散市场到印度、中东等地。


其强调比起同业最大优势,便在于长期坚持品牌之路,培养了完整制造服务能力。尤其因应现今连年工资飙涨,制造业对自动化设备的需求仍持续成长,客户对液气压元件将有明显增加,估计20年也不会没落,价格还会越来越便宜。在材料成本固定前提下,该公司只好透过在厂内以自动化生产自家产品,同时验证并省下大量人工成本。进入工业4.0时代后,还须提供符合设备厂所需的上游客制化零组件和服务等多样选择,以提升不同产业客户设计更复杂、多功能设备时的弹性。



图2
图2

虽然目前该公司还是以提供传统产业标准品居多,客制化产品约占20~30%,但采取模组化设计,具备高弹性、交货快优势;加上在台湾设立的研发中心共有20 ~30人,超过一半以上具有硕博士学历,得以每年约推出10~20种新品问世,更为贴近市场需求。也因为不断推出新品、提高在大陆市占率,保持领先大陆同业品质、规模及设计能力约5~10年。今年参展品主要集中于工具机周边自动化设备,发表最新整合气压驱动的旋转夹爪模组,系采用内藏管路配线,可安装在单/多轴机器人一次完成取、放上下料动作,节省客户工时。


线性传动元件 系统整合交期准

至于线性传动元件大厂银泰科技,面对工业4.0的策略强调将应顾客需求,聚焦于垂直供应链整合,近年来便借此符合短交期需求,进军半导体产业有成。现还规划将厂内线轨生产线改造,达到4.0示范线标准,以因应一例一休标准,未来将会优先供货台厂。在机器人本体及电控模组、马达等水平面整合,则选择与东培、台达电等专业厂商策略联盟。所推出雕铣机范例,系结合线轨与螺杆一体式设计,既节省空间;且因组装马达即可使用,降低组装所需时间及误差风险。



图3
图3

今年除了展出既有线轨、螺杆产品,透过特殊唇部设计的双向密封垫片及接触式油封刮刷器,可防止铁、木屑等异物从外部进入滚珠回流道,强调防尘能力;以及螺帽冷却系统,使得滚珠螺杆在工具机上高速运动时,不致因为温升导致热变位,而影响工具机的定位精度及稳定性;并缩短暖机时间,维持润滑油质。


此外,首度发表可用于工业机器人、搬运设备、自动卷线机、ATC自动换刀装置所需滚珠花键,因为钢珠滚动沟槽采特殊加工成型哥德牙设计,在径向和扭矩方向具备大负荷容量;并透过施加预压的角接触构造,使旋转间隙为零,从而提高刚性;使用特殊合成树脂循环器,即使将花键轴抽出,钢珠也不会脱落。旋转式滚珠花键,则在花键帽外径上直接装设特殊轴承,经由花键帽旋转或停止,同时具备旋转与直线两种运动模式。


属于旋转运动为主的减速机大厂,近年来也逐渐蚕食线性传动元件、自动化系统整合市场。如台湾精锐由于掌握齿轮核心制造优势,具有比国内外同级产品更高耐用寿命、抗磨耗与高精度等特点,得以从制造塑胶射出成型机专用机器人起家,进而研发生产一系列高附加价值的伺服马达用高精度行星式减速机产品。


在今年TIMTOS展出最新减速机具备高效能、低噪音及背隙(1弧分),且不必为了维持精度而采用预压齿轮,增加磨擦力,可延长使用寿命;并利用弹性灵活的安装直径,提供不同减速机法兰面规格的解决方案任意拼接,开放相容于各家伺服马达,达到惯性力矩和输出扭力最佳化。自主开发的「单马达动力刀塔」,系经由控制机构分别驱动刀盘换刀与动力刀具,以达到较低投资成本和维修保养需求,却有较高可靠度;也因为较少干涉,而提高应用性。


进而在今年搭配齿排,推出高速、高精度,且低噪音、高强度耐磨的解决方案,足以取代现今大型工具机上的滚珠螺杆,避免长度超过2m时,中段容易下垂而影响螺帽精度及速度,或导致两边支撑端易裂。反观减速机,因为直接锁固于床台,交期快且更符合工具机对长行程精确定位、高速移动的需求,甚至可搭配组装走道型机器人,已获航太级工具机,与其他雷射切割机厂商采用。



图4
图4

台湾精锐表示,因为齿排系统没有DIN规格,只是将传统齿轮摊平后,由各厂自订标准。该公司产品约分为6级,并严格规范齿轮几何公差,要求在厂内组装每个零件都要符合规范。除了齿轮本体均通过热处理、渗碳硬化,以确保材质稳定可靠外;还先经过消磁程序,以防止研磨过程中受到磨床的磁性夹具影响,不会在安装后吸附金属,降低精度;以磁粉探伤,避免在长行程传输过程中损害加剧。该公司还是目前减速机制造厂商中,唯一强调自制齿排能力,而非OEM,并正积极投入开发齿排润滑系统,将提供更完整解决方案。


引进德国Alpha减速机的台湾分公司威腾斯坦公司,其原厂亦属德国工业4.0推动小组的自动化产业小组代言人,在2015年汉诺威自动化展发表示范线之一,强调将善尽基础传动元件角色;搭配强大的传输、搜集讯号等机电整合能力,目前德国原厂也已推出可安装感测器,传送出力、温度等数据产品,做为机台维修保养的参考。


在今年TIMTOS同样展出最佳操控性的齿轮齿排系统,系采取特殊润滑系统,不需冷却系统;以及斜齿型设计,达到DIN 9001 Quality 5(AGMA-11)等级,弹性及稳定性均佳。因为共用法兰面规格,可适应各家工具机厂商结构设计需求,得以低于50%安装人力,达到比工业标准增加超过120%进给力、50%系统刚性、100%功率密度、15%定位精度;以更小且安全的设计,提供设计时最大自由度及出力表现,在更小空间却有双倍表现值。



图5
图5

值得一提的是,威腾斯坦所引进的减速机除了在材质和品质、精度上传承欧系血液里固有基因,提供客户可靠的解决方案。今年还持续提供客户更高组装效率及速率的软体,持续改进组装工程效率;进而自主选型设计、自动产生报表。强调只要输入设定的参数条件,即可预诊自家减速机寿命,未必都需要最强或寿命最长的产品。如因应航太级工具机需求,便能灵活便变换齿轮以驱动加减速,以符合复合材料、长行程等不同材料及加工特性。


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