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數控系統升級 注入歐系4.0基因
2017 TIMTOS會後報導》

【作者: 陳念舜】   2017年04月05日 星期三

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海德漢公司於今年TIMTOS參展主題,即訴求將協助台灣工具機製造廠商打造智慧機台,並提供終端使用者許多增加生產效益的解決方案。其中,智慧製造解決方案係利用該公司開發語言套件,撰寫完成PC生產監控軟體工具,並在現場連線控制2台五軸加工中心機在內的5具海德漢控制器。展示其讀取機台生產相關資料、快速瀏覽機器狀態、監控機台稼動率,以及檢視與評估在不同時段機器間的狀態歷程、Email傳遞指定機台的異警訊息、匯出生產資料等強大功能。



圖1 : 海德漢公司產品經理傅彬豪表示,今年推出智慧製造、量測等完整解決方案,協助機械製造商及控制器使用者增加生產效益。(攝影:陳念舜)
圖1 : 海德漢公司產品經理傅彬豪表示,今年推出智慧製造、量測等完整解決方案,協助機械製造商及控制器使用者增加生產效益。(攝影:陳念舜)

海德漢公司指出,該軟體目前仍與德國及世界各地客戶密集合作回饋需求,以提供更符合實務要求及效益的機台監控項目及軟體功能,預計在今年EMO展後上市。適用於尚未培植自有IT程式開發人員的台灣中小企業直接使用;若客戶有能力自行開發,也能透過該公司所提供之開發套件,設計差異性的客製化介面。


遠端桌面管理員功能,則可直接使用外部PC的系統資源,實現於控制器上使用一具或是更多搭載Windows作業系統的PC應用程式,包括CAD/CAM系統,或能直接收取Email、使用ERP/MES程式等,方便控制器使用者並發揮最大效益。


另因應工業4.0智慧機台的必要條件,就是要在單機上整合加工與量測製程。海德漢也在搭載自家控制器及高轉速高扭力直驅馬達的銑車複合加工中心機上,實際展示智慧量測解決方案裡的3D曲面量測功能。包括在控制器內建3D曲面量測的功能,只須透過對話式量測循環指令,就能指定待測工件於空間中的任一定點;並藉由該公司新款接觸式探針量測,讓單機也能完成複雜量測,提升機台的智慧等級與附加價值。相較於台灣或日系控制器的優勢,海德漢因為自有絕對式光學尺編碼器(encoder)可提升精度,而不必重新埋設sensor;且能即時回授控制器,防止機台干涉、碰撞。


整合光學編碼器 奠定歐系大廠精準利基

同為歐系數位控制器大廠的發格自動化公司,隸屬於西班牙MCC集團(Mondragon)工業部門子公司之一,不僅長期專注於生產CNC數位化控制與光學尺編碼器等量測產品,容易適應各類型的加工機結構;機械製造商也可以自由定義特殊的運動形式,應用於各種新研發機型。今年不僅模擬智慧工廠,展示採用MTConnect通訊協定,經第三方連線現場所有CNC、工業機器人控制器能力,並監控各機台稼動率和歷史紀錄;還發表最新雷射切割機專用控制器,內建PWM功能,可控制雷射輸出功率,並可使用該公司所提供之開發套件,設計差異性的客製化介面。


且隨著工業4.0主流趨勢,近年來有愈來愈多的工具機廠導入高解析度直線編碼器(光學尺)及角度編碼器,發格也提供多款低膨脹系數的增量、絕對式產品,搭載於各式多軸及複合工具機上,以防止馬達、傳動機構運作時發熱變形而精確定位,回授控制器補償,提升使用者加工時的重覆精度。發格進一步指出,由於絕對式光學尺必定具備自有通訊協定,該公司產品除了自有FeeDat通訊介面外,還是目前少數能支援歐系(Siemens、Bosch Rexroth)、日系(FANUC、Mitsubishi、Panasonic)、台灣(工研院、新代)等不同PLC/PC -Based控制器和驅動器(Driver)通訊協定的產品,開放程度最高。



圖2 : 發格自動化公司業務經理陳金盛表示,該公司絕對式光學尺為目前少數能同時支援歐、日系及台灣等不同品牌PLC/PC -Based控制器和驅動器的產品。(攝影:陳念舜)
圖2 : 發格自動化公司業務經理陳金盛表示,該公司絕對式光學尺為目前少數能同時支援歐、日系及台灣等不同品牌PLC/PC -Based控制器和驅動器的產品。(攝影:陳念舜)

如近年來台灣工具機廠商競相投入航太業發展,發格光學尺因為解析度達到50、10nm,大幅降地漣波效應至可進行微進給,將大幅提升工件表面光潔度,已成功切入富士康供應鏈,結合線性馬達,不必再經拋光研磨;現也搭配Panasonic驅動器、工研院控制器,安裝於大立機器工業、友嘉集團、協鴻工業等立/臥式五軸加工機,實際參與A-I-M Team航太聯盟計畫。


掌握關鍵零配件 增加數控系統客製化彈性

由台灣力盟公司引進的瑞士NUM數控系統,則自1961年成立以來,始終專注於CNC數控系統的相關領域,並具備驅動器(Driver)、伺服馬達的自製能力,憑藉在軟/硬體強力的技術支援與豐富經驗,協助製造較特殊、複雜或高階的專用工具機,量身打造CNC數控系統解決方案,應用產業遍及刀具、高精度雷射切割機、水刀切割、木工及齒輪加工(滾齒/磨齒)、五軸雕刻機等;也為許多工具機製造廠商提供了舊機更新升級方案,費用將比購置新機來的經濟。


尤其因應現今工業4.0需求,由於NUM系統具備開放、彈性特色,即便從自製驅動器、馬達起家,客戶也未必須又搭配NUM自家產品;與第三方自動化廠商合作支援客戶時,還比其他控制器廠商來得更有效率,不會因為生產規模大小而有別。在今年TIMTOS新發表更易於擴充的CNC數控系統,可依客戶需求調整,每個NCK單元最多可支援到32個伺服軸,搭配大量軟硬體選配資料庫,讓系統進行訂製,以適合所有工具機;且與其體積小又高效率的伺服驅動器共用電源模組,意味著每個系統僅需一個電源、線路濾波器和回升電阻,減少了佈線和總體成本,又幾乎兼容所有的測量系統,控制NUM或其他製造商提供的各種馬達,為客製化需求設想。未來NUM將站在CNC關鍵零組件的角度整合,協助工具機廠商客製化機台,包括導入MTConnect開放通訊協定成為新平台,並納入客戶所需各種感測器或硬體,得以單一控制器操控五軸同動,甚至是廠內上百部機器轉軸。



圖3 : 台灣力盟公司亞洲區銷售總監Adrian Kiener表示,強調具備自製驅動器(Driver)、伺服馬達能力,能量身打造專用工具機所需CNC數控系統。(攝影:陳念舜)
圖3 : 台灣力盟公司亞洲區銷售總監Adrian Kiener表示,強調具備自製驅動器(Driver)、伺服馬達能力,能量身打造專用工具機所需CNC數控系統。(攝影:陳念舜)

且除了搭配CNC數位控制系統所需的光學尺、角度編碼器之外,台灣工具機製造廠商若想推動智慧機械發展,也不能忽略搭配適合的感測元件,以掌握升級所需大數據。在今年TIMTOS期間舉辦的「台灣智造日」活動中,即可見到德國巴魯夫公司經數十年在台灣的工廠自動化領域內深耕,已成為客戶可信賴的合作夥伴,2014年成立台灣分公司,2016年在全球銷售達3.8億歐元。目前無論需要目標檢測、線性位移檢測、RFID工業識別或工業網路連接產品,台灣巴魯夫都可以為工具機製造廠商提供創新和一流產品和綜合服務的解決方案,協助刀具管理以提高生產力,創造更多智慧化價值。


台灣巴魯夫公司表示,該集團自1921年創立至今,已是第四代家族工業,最早供應汽車感測器,近年來逐漸轉型提供以RFID、IO-Link為核心的解決方案。如針對刀具管理流程中,首先是新刀通過對刀儀測量後存取訊息,再進入刀庫送到工具機過程中,將可透過RFID存取每把刀的狀態訊息。待完成加工後,若非經記錄刀具訊息,送回刀庫;就是將已受磨損者重新修磨;同時在刀具管理系統的資料庫裡,保留所有工具機和刀庫資訊。


目前巴魯夫所提供的RFID解決方案分為3大部份,包括裝在刀具上晶片、與主軸相連的讀寫頭與處理器。其將全球刀具管理系統分為兩大類:1.集中式管理,以日本Mazak代表,只在晶片上儲存一連串數字,所有訊息皆通過EtherCAT傳送,再與刀庫資訊比對;2. 分散式管理,如德國認為將所有訊息都存於刀把晶片上較安全,許多刀把上都會預留ISO標準(10*4.5mm)晶片孔位。



圖4 : 巴魯夫自動化公司市場部經理宋一飛,提供以RFID、IO-Link為核心的解決方案,可支援廠內不同CNC數控系統管理刀具,並與廠內現場層直接通訊,打通最後一哩。(攝影:陳念舜)
圖4 : 巴魯夫自動化公司市場部經理宋一飛,提供以RFID、IO-Link為核心的解決方案,可支援廠內不同CNC數控系統管理刀具,並與廠內現場層直接通訊,打通最後一哩。(攝影:陳念舜)

所提供適用於刀具上晶片的讀寫頭,則可透過液壓系統讀取,經測量所有長度、半徑、螺紋、中心度、壽命(使用時間/次數)管理等數據,再寫入符合ISO標準規格晶片初始化,與RS-232、I/O通訊埠整合,支援歐、日系CNC數控系統。其讀寫頭還分為低頻、高頻兩類,前者為巴魯夫獨有,因為抗電磁波干擾更穩定,為德國工業主流;後者應用範圍較廣泛,比較適用於物流業。近年來還推出結合IO link的RFID系列產品,共有4接口,可整合從低頻~超高頻段,與廠內現場層直接通訊,有助於遠端監控,調校參數。


此外,德國易格斯總公司的工具機部門國際總監Lukas Czaja,也分享了該公司智慧工程塑膠如何結合物聯網,應用於工具機上。使之拖鏈、電纜和線性滑軌等傳動元件即將產生磨損前,便先通過由不同感測器和監控模組組成的智慧感測器,持續自動監測在機械設備的運轉狀況;並以低電壓及RS-232介面輕鬆傳輸訊號到igus通訊模組,就能直接連結到使用者的控制器、雲端等IT基礎架構中。因結合igus多年來所累積的龐大測試數據資料庫,得以經行動裝置提前通知產品預期使用壽命,安排保養、更換或維修的日期,好讓維護保養工作變得可預測;進而杜絕突如其來的停機問題,維持生產效能,降低工廠營運成本,已實際用於高明精機產品。



圖5 : 德國易格斯總公司的工具機部門國際總監Lukas Czaja,分享了該公司智慧工程塑膠如何結合物聯網,應用於工具機上。(攝影:陳念舜)
圖5 : 德國易格斯總公司的工具機部門國際總監Lukas Czaja,分享了該公司智慧工程塑膠如何結合物聯網,應用於工具機上。(攝影:陳念舜)

Lukas Czaja指出,受惠於igus在德國科隆總部設有占地廣達2,750m2的測試實驗室,透過多年來進行大量測試所累積的龐大數據資料庫,就能準確預估motion plastics運動工程塑膠的使用壽命;並將此數據資料庫整合到線上工具及智慧行動裝置的app中,方便使用者隨時取用;進而連接到igus數據中心,實現更迅速的操作流程,延長機台使用壽命,例如:自動訂購替換零件、自動聯絡外部維修團隊等,將大為顛覆igus及工具機客戶、使用者以往的作業模式。


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