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工业4.0刺激管理流程精实化
从材料到生产一手掌握

【作者: 陳念舜】2017年08月24日 星期四

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同样身为台湾工具机产业学习日本丰田式精实管理(TPS)代表的M-Team联盟协力厂之一,欧权科技成立至今已超过20年,最早从代理日本高广公司旋转平台(ATC, Auto Tools Change自动换刀机构)产品起家,受日系企业文化影响甚深。适逢当时台湾机械产业聚落的中卫体系成型,台湾厂商陆续开始有能力自制ATC,工具机客户更有要求降价筹码,导致进囗ATC市场饱受替代威胁,而不得不与原厂研议代工生产的可能性。


当时因为其核心元件的滚子凸轮(Roller CAM Drive)专利最早源自於20~30年前美国制造业外移後,到期专利始改由日商接手开发;并且经过日本东京、名古屋等大学合作研究後,认为采滚子凸轮设计比起蜗杆蜗轮、直驱(DD)马达的特性更隹,而先被用於日立精机(Hitachi Seiko)五轴加工机上。让欧权科技到了2000年构思下一代产品时,最终决定滚子凸轮还是最适用於五轴加工中心机的四/五轴。


但初期高广仍不放心台湾法规与投资环境风险,仅愿由退休的技术部长来台担任顾问,提供技术支援,并与日本共用研发、设计资源;再经欧权持续和工具机制造厂从前期研发、设计阶段开始合作,待通过各家CNC控制器测试後,供应工具机制造厂所需ATC、旋转平台、四/五轴等关键零组件,在2005年正式上市。因为在过程中逐渐自主掌握滚子凸轮的核心专利技术,有自信品质至今已不输日本大厂三共、高广同级产品;迈入工业4.0时代後,更积极纳入基础材料、弹性制造、精实管理能力,在国内外市占率突飞猛进。


欧权科技总经理张清传表示,目前全世界只有两家公司会生产滚子凸轮驱动的四/五轴,欧权自2006年卖出第一台分度盘至今已迈入第11年,而高广推出的时间还比欧权晚。因为当时日本经济景气不隹,欧权甚至还会配合制造回销,再交由高广销售与服务,得以充分获得客户信任,达到三方共赢局面。如今已有许多工具机厂将原本蜗杆/蜗轮的分度盘改为滚子凸轮型式,让业务量逐年成长;而且因为五轴加工机需求增加,欧权在五轴分度盘市场上的品质与精度都获得客户的高度肯定,未来还将扩充生产线,满足市场需求。


掌握滚子凸轮技术 协同开发高阶工具机

张清传进一步指出,滚子凸轮又可分为入力凸轮轴及滚子转塔组两大部分,而滚子与凸轮便透过滚动方式接触、传递动能,以有效减少驱动过程中浪费能量,使传动效率高达90%以上。该公司利用最重要的预压设计,使滚子与凸轮互相潆合,完全消除两者之间的背隙,达成高速、高刚性及耐久3大特性,展现超精密定位的优势;其快速轻巧的动态,使制程设计与生产排程上能做更灵活的规划,让使用者既避免因背隙导致浪费许多素材与工时,停机调校背隙,还能增加产能及收入,为工具机提升效率的最隹选择。至今共推出搭载无背隙滚子凸轮的高速高精密数控分度盘、ATC刀具交换机构、间歇分割器等产品,可结合APC交换台功能,让卧式加工机於0.001度定位时,不会因为依赖齿盘定位而导致加工角度受限,无论是在定点翻转或是连续曲面加工,皆能完美诠释多轴加工优势。


在台湾也成功打入中心母机厂东台精机的供应链,张清传表示,其虽然已认知采用滚子凸轮的旋转平台,会比起原有蜗杆/蜗轮设计的机种磨耗程度低,又不致减损使用寿命。惟其日系车厂客户过去仅要求在工具机上,选用搭载三共滚子凸轮的旋转平台。张清传说:「当时欧权虽然已成功开发同级产品,却因为缺乏刚性、效率、寿命等叁数,而不受信任,乃转而先与工研院机械所合作,透过科专计画补足验证,终获得测试机会并通过采用。」至今东台集团厂内设备采用欧权生产的ATC、四/五轴约达到8~9成,更从选型阶段就开始叁与开发五轴加工机,适用於未来发展整线(厂)规划Turnkey需求。


并与台中精机透过Build-in Type形式合作,除可降低客户机台购置成本外,更有别於市面上以三轴机加挂五轴分度盘方式,以台中精机立式三轴机架构为基础,对内部空间做最有效规划设计,不必迁就外挂结构,高刚性本体结构设计使机台能够长期维持加工精度,延长使用寿命;并搭配欧权高速五轴分度盘的无背隙??转工作台优势,量身打造出「真正的立式五轴综合加工机」,可藉超高速??转定位,提升生产效率。


另外,为迎合现今多样、复杂的几何外型加工需求,欧权还配合台中精机投入大量资源研发车铣复合机,有别於一般选用??转工作台充当摇摆头(B轴)应用的作法,提供专为主轴设计的摇摆头,增加固定孔位及面积,达到稳固的刚性结合;搭配大跨距的Roller CAM Driver设计,使加工时主轴稳定性更隹,避免一旦摇摆头发生背隙问题,需花费较多的时间调整维修;滚动式结构的高速特性,可带给主轴更高度动态特性,胜任更多样、复杂的加工任务。


甚至开始有美系工具机大厂选用欧权OEM旋转平台,来解决原有蜗杆蜗轮机构造成的慢速、高背隙及磨耗等问题。张清权透露:「该公司先从单轴产品开始导入欧权的滚子凸轮测试,因为肯定其速度、刚性、精度表现更高;且能在与原来采用蜗杆蜗轮机构相差不多的基础上,再提高单机售价,贡献营收。现已由该公司高层亲自拍板,逐步纳入搭配其高阶五轴机种应用,不断压缩从开发到上线时间;经过连续两年稳定供货後,目前每月都至少出货20台。」


重视基础选料 善用精实管理

值得一提的是,由於欧权产品售价够高,得以选用最适合的钢材,从最基础的材料科学开始,逐渐形成核心优势之一。张清权说:「包括采用中钢高级钢材到欧、日系培林(Bearing)及其高阶磨床加工,更有利於行销全世界。」且因为技术层次相对较高,所组装的四/五轴难以现地直接修理,通常在售後维修服务均采整组更换方式;现在除非客户严重撞机,都可藉滚子凸轮分散撞击力,带来高度安全感。


目前欧权也在生产线上自行设计打造转塔、凸轮与上下料设备,以提升弹性、效率;纳入线上检测,维持品质稳定,最终达到无人化生产。同时和工研院合作建置资料库、重视资安保全,以不断累积使用过的大数据(Big Data)。张清传说:「该公司其实一直想要学习日本投资台湾学界,利用学校研究团队可每日持续专注研究的优点,将所有作过的材料研究都在滚子凸轮上再做一次,以用於精进开发下一代四/五轴产品。」


并在管理系统上,积极跟进工业4.0发展。张清权指出,随着现今企业获利越来越困难,加上客户、代理商都会要求先访厂後才下单,制造业必须藉精实管理制度提高效率,也避免替中心(工具机)厂承受过多库存备料压力。欧权除了在交机时,会透过叁与大型汽车零组件厂规划产线设备的机会,学习精实管理知识;近来还加入工业局举办的观摩活动,由国瑞汽车辅导引进丰田TPS制度。


抢攻欧日市场 强化美学加值

随着四/五轴产品越来越受国内外市场肯定,且现今用最多五轴加工机的客户,有别於传统泛用机种,其实是日系汽车生产线,包括日系汽车零组件大厂Hitachi Automotive也开始在设备上搭载欧权制造的旋转平台,以符合其专用需求。


欧权近年来也开始透过积极叁展,抢进欧、日本市场。如与欧系DD马达旋转平台厂洽谈合作,未来对方将在五轴机的A/C轴导入滚子凸轮机构;欧权也会依客户需求,将其DD马达用於五轴高转速旋转平台,以提升竞争力,避免受制於FANUC、MITSUBISHI等品牌数位伺服系统。但他仍坦言:「现今欧权面临的最大挑战,其实是产品外型美观和精致度不足。他到国外叁展时,除了一般业务外,还会带着设计、研发人员去欣赏各国机器或建筑的美学,期??未来能做到DMG外型、Okuma品质,并善用Toyota的生产管理系统。」


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