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馬達與減速機廠商亟待轉型 從OEM設備升級協助智慧化
 

【作者: 陳念舜】   2019年07月15日 星期一

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當現今工業4.0智慧製造已成為全球下一波製造業變革的主流,也讓過去僅提供OEM代工或設備供應商為主的台灣業者亟應積極轉型,從只會「製造某類產品」到「能協助客戶創造價值」的完整解決方案,包含馬達與減速機製造廠商都已投入發展產銷完整解決方案。



圖1 : (source:i.video-cdn.net)
圖1 : (source:i.video-cdn.net)

如依今(2019)年4月1~5日舉行的德國漢諾威工業展(Hannover Messe)趨勢顯示,該展覽不僅在今年已正式取代停辦的漢諾威電腦展(CEBIT),並順應智慧機械的趨勢,併入部分物聯網、大數據和人工智慧主題,吸引製造業持續跟進關鍵技術研發與核心應用方案創新,以便及時在國內外新興市場及應用領域爭取更多商機。


且因其同時也是2011年工業4.0革命問世的發源地,今年更以「產業整合─工業智慧」為主題,分別於27個展館內展出:數位工廠及工業4.0應用方案,包含軟硬體系統;自動化設備,共有機器人/自動化元件/傳動設備與系統;以及空壓與真空技術;創新研究與科技等豐碩成果。


讓長年定期前往觀展的工研院產業科技國際策略發展所機械與系統研究組經理熊治民不禁感嘆:「今年展覽內容除了傳統工業承包OEM、電力、自動化設備等領域產品外,還有越來越多的數位製造、軟體系統、積層製造等智慧科技應用陸續出現在展會裡。」


例如過去以展示工業承包為主的館區,曾集結大部份台灣製造廠商,卻逐年受到中國大陸、印度等亞洲新興工業國家取代,規模也持續縮小。如今已改為提供數位工廠及工業4.0應用方案的軟硬體業者居多,更凸顯未來製造業的核心能力須從「會製造某類產品」進階,轉變成為「能協助客戶創造價值」。


熊治民進一步指出,隨著設備與系統成本降低,以及應用功能多元化,工業機器人應用範疇正逐漸從汽車、3C與電子產品製造領域,向其他產業擴散,也是協助製造業維持生產力與競爭力的重要方法之一。


因此在今年展場上,各家廠商雖然不再以「Industry 4.0 Ready」為標語,吸引參/觀展者目光,卻因為更加瞭解公司本身產品定位與能力,讓實際展出內容呈現出更具有技術成熟性和產業實用性的解決方案。


例如經過結合協作型機器人,與加裝光學影像、光達、AI等感測元件導引的傳統AGV(無人搬運車)組成AMR模式運作,將具有物料搬運、自動上下料、移動式工作站等多重功能,除了可減少人力需求、增加生產效能之外,還能促使產線與工廠設施彈性更佳。


台灣傳動系統大廠 推出驅控整合方案

今年參與漢諾威工業展的大銀微系統,也在會場發表常用於AGV有限空間裡的小型傳統AC伺服馬達,輸出功率分別為200W/400W、最大扭力1.94/3.8Nm以協助定位;另可搭配編碼器、AC伺服驅動器及連接元件中的電纜線材整合,成為一體化的智能型馬達abilymotor,以滿足使用者高階應用需求。



圖2 : 大銀微系統發表常用於AGV有限空間裡的小型傳統AC伺服馬達,可搭配編碼器、AC伺服驅動器及連接元件中的電纜線材整合,以滿足使用者高階應用需求。(攝影/陳念舜)
圖2 : 大銀微系統發表常用於AGV有限空間裡的小型傳統AC伺服馬達,可搭配編碼器、AC伺服驅動器及連接元件中的電纜線材整合,以滿足使用者高階應用需求。(攝影/陳念舜)

且經由高度整合而提升系統整合效率及可靠度,得以有效減省使用者配線、模組數與工時;並透過整合式設計快速替換,降低維修時間;縮小20%機台體積設計,提升廠房利用率。因此可省去驅動端與作動端配線,使之降低外界雜訊干擾,優化品質。加上彈性設計,透過優越可程式化能力,可透過簡易程序設計介面,自行規劃繁複行為運動,以及豐富程式輔助快速上手。


另一款智能化工業機器人abilyrobot,也經過整合工業機器人、AC伺服馬達與驅動器,提升設備製造商競爭力,因此能取代單軸機器人的連軸器,更有效減省機台體積27%,提升廠房利用率;整合式設計能大幅減少配線及零件數量,約節省75%安裝工序;伺服增益調整較為精確,使得馬達定位(整定)時間可有效減少40%,提升機台生產力。


兩者共同的特點還包含:皆可以有效抑制運動中的振動,降低因為機械結構本身弱剛性導致晃動,有效提升設備生產效率。驅動器還能協助使用者調整上位控制器脈波指令的解析度,得與各式不同解析度的位置編碼器搭配,或能調整模擬編碼器輸出解析度予上位控制器,滿足不同上位控制器的接收功能。同時具備工業乙太網路(EtherCAT)通訊介面,並支援CoE (CANopen over EtherCAT)伺服驅動協定,在多軸控制應用時,提供了配線簡單、低成本、抗干擾、遠端與分散式控制需求。


值得一提的是,由於大銀微系統的優勢還在於能掌握自主開發馬達、驅動器、滑軌等模組的技術能力,得以自由升級,除了伺服馬達轉速皆可達到3,000rpm之外,未來也可在占用相同空間的機台體積內,持續更新升級馬達轉速、解析度,以及驅動器響應頻率(1k~3.2kHz)、效能或客製化設計等;若遇有較重負荷時,還能加裝減速機,藉由提高減速比來增加扭矩。


國內外減速機廠商 導入智慧傳動解決方案

至於德國威騰斯坦公司(WITTENSTEIN)自從1992年創立WITTENSTEIN motion control GmbH以來,便持續將服務範圍由單純的傳動系統製造擴展,成為機電整合伺服傳動裝置及伺服傳動系統的系統供應商。



圖3 : 德國威騰斯坦公司在今年漢諾威工業展首度發表的最新產品Smart gearbox,係將最新傳感、監控技術與減速機整合一體模組化。(source:WITTENSTEIN)
圖3 : 德國威騰斯坦公司在今年漢諾威工業展首度發表的最新產品Smart gearbox,係將最新傳感、監控技術與減速機整合一體模組化。(source:WITTENSTEIN)

由於系列產品線相對完整,足以滿足使用者不同需求。如主力產品之一的行星式減速機便透過於內部由多顆小齒輪組合而成的設計,如同行星繞著太陽公轉,且行星齒輪還貼合外齒圈運行軌跡,具備承載能力強、體積小等優勢。


進而於2015年漢諾威工業展率先推出全球首部零背隙減速機Galaxie,甫上市便榮獲德國赫爾梅茲工業設計大獎(Hermes Award)肯定,具有全球首創的「高剛性x高加速力x短中空軸x零背隙」4大亮點,突破以往齒輪傳動原理,顛覆了傳統減速機的「線接觸」設計成為「面接觸」,而增強出力,最大加速力矩較同業高出170%、空心軸/外徑70%,扭轉剛度580%。


再結合高性能伺服馬達的緊湊設計,採用中空軸與伺服馬達合一小型化,既符合現今工具機精簡趨勢,置入大小不等的空間。比起相同體積的減速機或直驅馬達更具有優勢,達到絕對零背隙,與工業4.0無縫接軌,並在2017~2019年持續進化。


有別於以往減速機通常在傳動系統中只是伺服馬達的被動元件,威騰斯坦也隨著數位智能化趨勢年年演進,在今年漢諾威工業展發表智慧傳動解決方案。首度發表的最新產品Smart gearbox,係將傳感、監控技術與減速機整合一體模組化。讓使用者只要從減速機法蘭面拉出一條導線,就能通過IO-link、EtherCAT傳遞使用時間、加速度、溫度、震動方向、角度等數據或上傳雲端,透過行動裝置可持續且即時掌握其運轉動作、速度、溫差範圍等多方訊息。


目前還推出減速機與高性能伺服馬達一體化設計Premo機種,估計約省下50%以上空間及耗能,換來較大出力,適合要求結構緊湊、大力矩使用者。也有客戶將之導入一體化設計AGV,將機架和輪子都整合到AGV驅動輪,使得下方轉台、工作檯結構緊湊,設計更靈活,又不必再另行蒐羅多家不同零組件供應商整合;在AGV驅動器裡還有X-Y-Z方向的加速傳感器,可通過TCP/IP網路傳訊來偵測、分析AGV行駛或碰撞狀況,來確保AGV行駛順暢。



圖4 : 立翔機電工業公司也在今年參與漢諾威工業展期間,推出多款伺服專用減速機,讓客戶在台灣還有替代進口品的選擇,無論是售價或交期都更有競爭力。(source:立翔機電)
圖4 : 立翔機電工業公司也在今年參與漢諾威工業展期間,推出多款伺服專用減速機,讓客戶在台灣還有替代進口品的選擇,無論是售價或交期都更有競爭力。(source:立翔機電)

至於在台灣的老牌減速機大廠立翔機電工業公司,也自1976年起便創立「北工」品牌減速機,皆由該公司採取一條龍自主研發製造與生產流程,強調能讓客戶一站購足,選用到符合設備需求的產品。


面對當前世界各國對於工業4.0及智慧自動化趨勢需求,現在還可透過監控系統提高設備稼動率,來因應國際市場越來越劇烈的競爭;立翔機電也逐步轉向歐美地區開發較為高階應用市場,現已取得多家夥伴長期合作。


立翔機電並在今年參與漢諾威工業展期間,共推出多款伺服專用減速機,包含:PE系列低背隙蝸桿蝸輪減速機,低背隙可達8弧分以下;SJ系列滾珠螺桿千斤頂,主要應用於自動化產業的升降裝置;R系統/K系列,符合歐規高精度的齒輪減速機,讓客戶在台灣還有替代購買進口品的選擇,無論是售價或交期都更有競爭力。


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