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零組件方案齊聚 推動智慧機械成長
TIMTOS會後報導 》

【作者: 陳念舜】   2017年03月22日 星期三

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當政府正全力推動智慧機械產業之際,所看好的利基便奠定於台灣擁有龐大出口市場及完整產業鏈群聚,足以吸引國內外零組/配件廠投入,在今(2017)年TIMTO世貿一館會場,也可見到各家廠商競相推出完整解決方案,分別適用於智機產業化、產機智慧化目標。


其中,相較於近兩年來各界談論工業4.0議題較為空泛,博世力士樂經過一年與台灣有意導入工業4.0的傳統產業客戶詳談,瞭解其痛點並分析價值流後,在今年TIMTOS發表工業4.0相關應用案例更為具體。


與目前業界專為打造一條全新自動化產線不同,而是先瞭解客戶目標為何?再分階段打通廠內筋絡、活血,待團隊健全後再談對外競爭。

因應現今製造廠商須藉工業4.0提高生產效率,以實現少量多樣的彈性生產模式,同時提升生產品質並減少庫存。博世力士樂在每個產品發展之初,便為客戶提供以價值流諮詢為核心的工業4.0一站式解?方案,讓客戶可在任何階段與工業4.0接軌。



圖1
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如現場展示來自惠特公司及銷售夥伴的雷射切割機與機械人應用,便從基礎元件開始,採取萬用接頭連結各式驅動器、馬達。並結合博世力士樂精巧體積、開放式架構的多軸運動控制系統,率先採用PC-Basd控制器,為半導體及LED產業客戶提供精準控制與驅動、具成本效益的高效率自動化解決方案,速度還比線切割機快。進而達成機台透明化目標,一旦打開工業4.0接口,就能取得所有機台資訊,通過MES、雲端或各種行動裝置直接蒐集資訊,上傳第三方管理者,再由客戶決定進行遠端監控、排程管理、預診保養等應用。


專屬工具機的液壓動力單元,則具有設計輕巧、性能高效及連網功能,滿足省空間及快速安裝的需求。博世力士樂指出,由於搭配自製變頻器,待加壓時起動,可節能約30%~80%;其?建智能控制器則可實現分散式驅動,並支援OPC-UA開放標準,快速聯結至上層管理軟體,進而預診保養,延長油壓系統壽命。


值得一提的是,因為從設計前便開始調查亞洲市場可接受價格,屬於量產經濟型產品,即便開放連網功能,也不致增加工具機成本;加上豐富的全球服務經驗,熟知業界盼縮小體積又不會溫升的需求,3年來經過歐美大廠客戶驗證品質穩定可靠才上市。


液氣壓驅動系統 客製化節能先行

台灣氣動設備與自動化組件製造大廠氣立公司,則從過去以提供紡織、食品、包裝、汽車等傳統產業為主,到了近年來高階新品甚至開始整合電磁閥、機構的單軸機器人,跨足3C、半導體、光電等精密產業,成功切入富士康供應鏈。2015年也正式掛牌上市,逐步實現規模化、制度化;並追求國際化,分散市場到印度、中東等地。


其強調比起同業最大優勢,便在於長期堅持品牌之路,培養了完整製造服務能力。尤其因應現今連年工資飆漲,製造業對自動化設備的需求仍持續成長,客戶對液氣壓元件將有明顯增加,估計20年也不會沒落,價格還會越來越便宜。在材料成本固定前提下,該公司只好透過在廠內以自動化生產自家產品,同時驗證並省下大量人工成本。進入工業4.0時代後,還須提供符合設備廠所需的上游客製化零組件和服務等多樣選擇,以提升不同產業客戶設計更複雜、多功能設備時的彈性。



圖2
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雖然目前該公司還是以提供傳統產業標準品居多,客製化產品約占20~30%,但採取模組化設計,具備高彈性、交貨快優勢;加上在台灣設立的研發中心共有20~30人,超過一半以上具有碩博士學歷,得以每年約推出10~20種新品問世,更為貼近市場需求。也因為不斷推出新品、提高在大陸市占率,保持領先大陸同業品質、規模及設計能力約5~10年。今年參展品主要集中於工具機週邊自動化設備,發表最新整合氣壓驅動的旋轉夾爪模組,係採用內藏管路配線,可安裝在單/多軸機器人一次完成取、放上下料動作,節省客戶工時。


線性傳動元件 系統整合交期準

至於線性傳動元件大廠銀泰科技,面對工業4.0的策略強調將應顧客需求,聚焦於垂直供應鏈整合,近年來便藉此符合短交期需求,進軍半導體產業有成。現還規劃將廠內線軌生產線改造,達到4.0示範線標準,以因應一例一休標準,未來將會優先供貨台廠。在機器人本體及電控模組、馬達等水平面整合,則選擇與東培、台達電等專業廠商策略聯盟。所推出雕銑機範例,係結合線軌與螺桿一體式設計,既節省空間;且因組裝馬達即可使用,降低組裝所需時間及誤差風險。



圖3
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今年除了展出既有線軌、螺桿產品,透過特殊唇部設計的雙向密封墊片及接觸式油封刮刷器,可防止鐵、木屑等異物從外部進入滾珠迴流道,強調防塵能力;以及螺帽冷卻系統,使得滾珠螺桿在工具機上高速運動時,不致因為溫升導致熱變位,而影響工具機的定位精度及穩定性;並縮短暖機時間,維持潤滑油質。


此外,首度發表可用於工業機器人、搬運設備、自動捲線機、ATC自動換刀裝置所需滾珠花鍵,因為鋼珠滾動溝槽採特殊加工成型哥德牙設計,在徑向和扭矩方向具備大負荷容量;並透過施加預壓的角接觸構造,使旋轉間隙為零,從而提高剛性;使用特殊合成樹脂循環器,即使將花鍵軸抽出,鋼珠也不會脫落。旋轉式滾珠花鍵,則在花鍵帽外徑上直接裝設特殊軸承,經由花鍵帽旋轉或停止,同時具備旋轉與直線兩種運動模式。


屬於旋轉運動為主的減速機大廠,近年來也逐漸蠶食線性傳動元件、自動化系統整合市場。如台灣精銳由於掌握齒輪核心製造優勢,具有比國內外同級產品更高耐用壽命、抗磨耗與高精度等特點,得以從製造塑膠射出成型機專用機器人起家,進而研發生產一系列高附加價值的伺服馬達用高精度行星式減速機產品。


在今年TIMTOS展出最新減速機具備高效能、低噪音及背隙(1弧分),且不必為了維持精度而採用預壓齒輪,增加磨擦力,可延長使用壽命;並利用彈性靈活的安裝直徑,提供不同減速機法蘭面規格的解決方案任意拼接,開放相容於各家伺服馬達,達到慣性力矩和輸出扭力最佳化。自主開發的「單馬達動力刀塔」,係經由控制機構分別驅動刀盤換刀與動力刀具,以達到較低投資成本和維修保養需求,卻有較高可靠度;也因為較少干涉,而提高應用性。


進而在今年搭配齒排,推出高速、高精度,且低噪音、高強度耐磨的解決方案,足以取代現今大型工具機上的滾珠螺桿,避免長度超過2m時,中段容易下垂而影響螺帽精度及速度,或導致兩邊支撐端易裂。反觀減速機,因為直接鎖固於床台,交期快且更符合工具機對長行程精確定位、高速移動的需求,甚至可搭配組裝走道型機器人,已獲航太級工具機,與其他雷射切割機廠商採用。



圖4
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台灣精銳表示,因為齒排系統沒有DIN規格,只是將傳統齒輪攤平後,由各廠自訂標準。該公司產品約分為6級,並嚴格規範齒輪幾何公差,要求在廠內組裝每個零件都要符合規範。除了齒輪本體均通過熱處理、滲碳硬化,以確保材質穩定可靠外;還先經過消磁程序,以防止研磨過程中受到磨床的磁性夾具影響,不會在安裝後吸附金屬,降低精度;以磁粉探傷,避免在長行程傳輸過程中損害加劇。該公司還是目前減速機製造廠商中,唯一強調自製齒排能力,而非OEM,並正積極投入開發齒排潤滑系統,將提供更完整解決方案。


引進德國Alpha減速機的台灣分公司威騰斯坦公司,其原廠亦屬德國工業4.0推動小組的自動化產業小組代言人,在2015年漢諾威自動化展發表示範線之一,強調將善盡基礎傳動元件角色;搭配強大的傳輸、蒐集訊號等機電整合能力,目前德國原廠也已推出可安裝感測器,傳送出力、溫度等數據產品,做為機台維修保養的參考。


在今年TIMTOS同樣展出最佳操控性的齒輪齒排系統,係採取特殊潤滑系統,不需冷卻系統;以及斜齒型設計,達到DIN 9001 Quality 5(AGMA-11)等級,彈性及穩定性均佳。因為共用法蘭面規格,可適應各家工具機廠商結構設計需求,得以低於50%安裝人力,達到比工業標準增加超過120%進給力、50%系統剛性、100%功率密度、15%定位精度;以更小且安全的設計,提供設計時最大自由度及出力表現,在更小空間卻有雙倍表現值。



圖5
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值得一提的是,威騰斯坦所引進的減速機除了在材質和品質、精度上傳承歐系血液裡固有基因,提供客戶可靠的解決方案。今年還持續提供客戶更高組裝效率及速率的軟體,持續改進組裝工程效率;進而自主選型設計、自動產生報表。強調只要輸入設定的參數條件,即可預診自家減速機壽命,未必都需要最強或壽命最長的產品。如因應航太級工具機需求,便能靈活便變換齒輪以驅動加減速,以符合複合材料、長行程等不同材料及加工特性。


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