欧洲自动化先进论坛 形塑工业4.0愿景
- 刘中兴
经过多年发展,工业4.0已开始落地在制造现场,不过更因4.0所涵盖的面向广泛,对多数制造业者来说,所宣示的概念也相当陌生,造成在实际导入时产生诸多困扰。为解决此问题,将于7月9日于台中举办的「欧洲自动化先进论坛」,除了邀请业界专家进行演讲,也将在现场展出整合多种自动化技术的智能机台,让制造业者实际了解智能制造的面貌与其商机。
2019年论坛中,达详自动化以生产线为主情境,将欧洲不同软硬件厂商的生产或生产管理产品整合为智能化机台,并于展会展出,吸引了与会者眼光。2020年的欧洲自动化新进论坛中,该公司将整合面再度扩大,以智能工厂的概念,同时纳入制造现场中生产管理、维护与生产线等三大层面,打造出跨系统的智能制造方案,以凸显机台设备中的软硬件产品特色
2020年的智能制造生产系统的情境展区,分为自动生产线与智能刀具管理系统两区。生产线区的第一道工序是上料,配备3D视觉的机器手臂,会先透过摄影机判断工件形状,再选择根据工件状态选择适当的夹爪,手臂将工件送到加工机上料台,上料台的设备再将其移到模拟加工机站,进行一连串的加工、压合测试、去刺等流程,最后透过机器手臂将加工完成之工件下料于台架上。
智能刀具管理系统区的流程从刀具库为起点,由机器手臂抓取刀车上自动解锁之刀把,从入刀台透过RFID读取刀具ID,再将刀具以量刀仪进行量刀后登入,登入完成之刀把由机械手臂自动分类至刀库台上,最后经由系统生产计划自动配刀于刀具车,并由刀车模拟配送刀具至生产线,智能刀车整合换刀流程互锁机制,以确认更换的刀把正确性。
现场的刀车与刀库信息及设备状态、能源使用等数据,也都会经由系统呈现在展区上方的屏幕,透过数据的可视化,管理人员可全面掌握现场状态,让生产过程更顺利、成本运用更具效益。
这套跨系统智能制造生产线,将制造系统从自动化升级智能化,让过去人工作业容易出现的弊端、效率不佳等状况不再出现,例如RFID刀库系统,就可透过其自动识别与领刀功能,解决以往人工记录容易出错的问题,而且所有设备的所有数据都是数码化,可透过后端系统加以储存分析,成为产线智能化的基础,让制造业者的工业4.0跨出第一步。
ABB
ABB是全球机器手臂大厂,近年来全球智能制造速度加快,ABB的机器手臂也与各种制造系统整合,为产线提升效能,在2020欧洲自动化先进论坛的现场展示机台中,应用ABB两款机器手臂,包括IRB1200与IRB2600。
其中IRB1200可将生产设备缩小15%、速度加快10%,适用于物料搬运及上下料应用,在此次应用中,IRB1200主要作为刀具在刀台、刀库与量刀仪之间的夹取与移动。IRB2600诉求高精度、广泛工作范围与灵活安装方式,可提升生产品质及效率、降低废品率,适用于各种加工程序,在此次机台中,IRB 2600就是发挥其高精度特色,为工件去毛刺。
ABB的机器手臂已多应用于各种生产场域,汽车制造业者就大量采用了该公司的相关产品。由于汽车产线均为长时间运作,且对加工精度有高度要求,ABB的机器手臂能为多数大厂采用,足见其品质已获市场肯定。此外作为欧系厂商,ABB的产品更易于与欧洲其他自动化厂牌整合,再加上其开放性特色以及强大、不影响生产线运作即可模拟规划制程的RobotStudio离线编程软件,使其可被快速建置于复杂系统内,提升产线效能。
GÜDEL
机器手臂已成为智能制造系统的重要设备,不过机器手臂在大部分产线中都设计为定点作业,仅负责手臂活动范围内的工作。由广生科技所代理的Güdel,则可透过架设在地面的轨道,进一步扩大机器手臂的工作范围。这次展会现场所展示的智能机台,Güdel的走行轴就搭配ABB手臂,让机台的设计与运作更具弹性。
Güdel的走行轴产品诉求高负载、高速及高精度,其产品附载包含机器手臂在内最大可达13公吨,重复精度则为±0.02mm。由于Güdel关键零组件均为自制,不仅可确保品质与可靠性无虞,并完全掌握了零组件的整合性。此外Güdel的走行轴采模块化设计,可快速组装使用,有助于制造系统快速上线运作,降低规划成本同时让业者的投资可快速回收。随着智能化成为制造业的重要趋势,行走轴对市场的重要性也逐渐提升。广生科技将提供全面的技术支持,协助客户强化竞争力。
KabelSchlepp
制造现场的环境严苛,而且设备都相当精密,一旦线路损坏,将直接影响生产效能甚至产线停摆。广生科技所代理的KABELSCHLEPP缆线护链,就透过完善设计与材质选用,严密保护设备上的缆线,在本次论坛中,ABB的机器手臂就使用KABELSCHLEPP缆线护链,保护手臂的外部缆线及管路,有效提高管线耐用度及寿命,可确保系统稳定性,而其开放式设计则将协助使用者快速布线。
相较于一般缆线护具,机器手臂的需求更为特殊。由于位处制造第一线,机器手臂所面临的环境更严苛,动作更频繁,对保护性的要求也更高,为了解决这些问题,KABELSCHLEPP缆线护链采用了复合材质,在提升强度的同时也降低粉尘产生;其特色在于护链内置入的钢索,大幅提升护链的支撑性,使缆线及管路免于承受手臂作动时的拉伸其碰撞。其加速度可承受至10G。万象的设计可配合机器手臂的3D动作灵活延伸转向,非常适于手臂制造应用。
Redex
Redex是全球知名减速机品牌,其行星减速机的高刚性特色,特别适用于齿轮、齿排、齿环应用。此产品多应用于工具机的齿轮背隙消除。由于齿轮与齿排是工具机的重要零组件,而两者之间会产生背隙,这时就可透过两颗行星减速机以正反向搭配,消除其中背隙,借此提升工具机的位移控制的精准度,背隙消除在工具机领域已是成熟技术,但在自动化系统的使用仍较少,Redex的减速机即可提供自动化设备业者完善的解决方案。
目前市场上的背隙消除方式有两种,一是以双马达方式,另一种则是使用双减速机加单马达的机构式,Redex即是采用后者。由于市面上的机器手臂控制器虽然可以驱动多轴同动,但并没有电机消除背隙功能,因此Redex的机械背隙消除非常适用于机器手臂延伸应用,代理此品牌的广生科技接下来将提供Redex的产品与技术支持,提供客户更全面的服务。
Balluff
RFID在智能制造系统的角色越来越重要,其无线射频识别的特色,能快速拓展应用范围。今年欧洲自动化先进论坛现场所展示的机台中,就将Balluff的RFID标签内建于刀具中,用以标示刀名、半径、磨耗、位置等各种信息,借此让机器手臂可以快速且精准的取放刀具。
Balluff为德国企业,2020年刚好是该公司成立100年,由于长年深耕于自动化与传感技术,旗下的传感器产品种类多元,可侦测物件位置、压力等多种物理信号。在RFID部分,Balluff在30年前就已投入发展,目前已多有应用,其中又以刀具管理为大宗;由于RFID使用无线射频传输,其电波容易受金属刀具干扰,造成精准度偏移,此问题Balluff已然克服,不但精准度可达100%,且写入次数可达100万次、读取次数无上限,再加上具备高稳定性,使得该公司产品已获各大制造业使用,借此打造智能制造系统,提升企业竞争力。
PILZ
PILZ是全球机械设备安全自动化大厂,其产品已涵盖多国的安全认证。在本次欧洲自动化先进论坛所展示的智能机台中,该公司将已经过安全认证的安全雷射扫描仪建置于机台内部,雷射传感器可自动将机台空间区隔为警示与危险等两大区块,有人员进入警戒区时,系统立即发出通知警报,并放慢机器手臂的动作,一旦进入危险区,机器手臂会停止运作,防止工安事件发生。相较于一般的实体围篱作法,PILZ的安全雷射扫描仪不但更具弹性,在部署速度方面也更为快速。
PILZ特别提醒工具机供应商与制造业者,为提升劳工安全,政府已于2019年要求车床、铣床等第一类手工具机必须具备足够的安全认证,2021年此条款将再度扩大至其他工具机类型,必须依循 ISO 16090来完成工具机加工中心的设计,不仅如此,旗下产品所使用的传感器及控制器,也都符合各国的规范。近年来台湾的相关机械安全法规,已逐步向国际靠拢,其规范将逐渐严苛,PILZ的产品及法规谘询,将可协助台湾机械业者顺利进军市场。(刘中兴整理报导)