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高效轴承支持洁净永续生产
确保自动化应用稳定运行

【作者: 陳念舜】2024年07月27日 星期六

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继工业4.0革命之後,国际净零碳排趋势也俨然成为驱动智慧自动化潮流的新一波动能。如今制造业为了兼顾从范畴一~三等减碳需求,该如何选择可适用於工厂内外不同场景、各式各样新增或既有设备的自动化需求,都能维持高效稳定运行的轴承便成关键!


其中基於驱动工业自动化及省力化需求,对於工业机器人和马达、减速机等自动化系统与轴承需求不断增加。根据国际机器人联合会(IFR)最新统计,2023年全球工业机器人安装量达55.3万台,成长率为7%,使用机器人的主要优点包括生产速度提高95%、产能提高92%。


预估未来5年工业界可能会将25%左右的资本投入於机器人,约23%零售制造业打算在机器人和自动化领域投资超过5亿美元、约15%食品和饮料制造商打算投资至少5亿美元升级机器人系统。


另依Statista研究报告,全球机器人市场将在未来几年逐步成长,今年产值料将达到382.4亿美元、明年400.4亿美元、2026年417.8亿美元,之後2年分别达到433.2亿美元和451亿美元。未来势必要重新审视或改善现场作业流程,甚至是改变产品或关键零组件设计,以提高组装生产效率,在员工人数不变的前提下提升产能。



图一 : 全球机器人市场将在未来几年逐步成长,未来势必要重新审视或改善现场作业流程,甚至是改变产品或关键零组件设计,以提高组装生产效率。(source:thk.com)
图一 : 全球机器人市场将在未来几年逐步成长,未来势必要重新审视或改善现场作业流程,甚至是改变产品或关键零组件设计,以提高组装生产效率。(source:thk.com)

银泰交叉滚柱轴承 满足高度可靠与节省空间需求

台湾传动元件大厂银泰科技(PMI)近年来也持续推广自家交叉滚柱轴承产品,不仅藉此高效稳定传输动力,实现节能减碳目标;且强调目前该公司所提供的轴承,皆依循ISO标准检测组合後的精度分为P2、P4、P5、P6、P0不同等级,以满足客户用於各项精密装置需求。


例如针对业界期待解决机构缩小体积的需求,银泰提出以「单只轴承来取代原本需要两只轴承」的解决方案,采取可搭配机器人减速机使用的交叉滚柱轴承。该产品采取於内、外环之间设置多个滚柱交叉排列於V型轨道,和保持器相互呈90度直角交错配列。


使得滚柱与滚动轨道表面为线接触的区域面积较大,可同时承受来自径向、轴向、倾覆力矩各方向的负荷,而减少弹性变形量;并利用修整线精密研磨滚柱,防止其两端因为应力集中过高,从而降低所承受的最大应力值、负荷较为平均,延长轴承使用寿命。


因此将大幅降低轴承所需组合高度,比起深沟、斜角轴承更能实现装置体积小型化,又具备较高刚性和旋转精度,而被广泛用於工业机器人、工具机的旋转部位轴承,以及精密量测装置和IC制造产业。


目前银泰也推出可供不同应用端选择的交叉滚柱轴承型式,包括:标准型CRBC/CRBB/CRBH,可视应用端需求,选择外环或内环分割的构造型式,适用於机械加工中心机的旋转平台本体、工业机器人关节旋转部等要求高精度场合。另有附带安装孔型CRBF/CRBE,可在CRBF的内、外环结构上设有安装孔,以减少装配工序,将有助於生产小型、轻量化装置,让产品设计变得更紧凑,能依客户需求组装到各式装置上,进一步降低成本、缩短交货期。


机器人安装型CRBR,则采取外环分割、内环为整体结构也自带安装孔,所以毋须固定法兰和支撑座以方便安装,适用於机器人CSG(CSF)系列谐波减速机,与多轴机器人关节使用。大孔径中空型CRBG,还因为具备安装孔设计,使之安装使用更为简单,可极大简化旋转平台的结构,适用於工具机第四轴、机器人手臂关节等,要求精度高、结构紧凑的旋转位置。



图二 : 银泰科技近年来也持续推广自家交叉滚柱轴承产品,将有助於生产小型、轻量化装置,进一步降低成本、缩短交货期。(摄影:陈念舜)
图二 : 银泰科技近年来也持续推广自家交叉滚柱轴承产品,将有助於生产小型、轻量化装置,进一步降低成本、缩短交货期。(摄影:陈念舜)

igus导入AI应用服务 选用最隹化设计方案

此外,由於目前创新技术正在彻底改变企业制造产品和优化流程的方式,从选择合适的零件开始,人工智慧(AI)就简化了设计人员的工作,使用AI演算法来识别物体,并推荐能提高可靠性和降低成本的igus产品。


德商motion plastics 动态工程塑胶专家igus在今年举行的汉诺威工业展(HANNOVER MESSE)期间,也发表旗下已导入免润滑动态工程塑胶的247种产品,并展示了迈向碳中和目标的先进解决方案;利用人工智慧(AI)和虚拟实境(VR)等创新技术和材料来实现清洁革命,兼顾产业数位化与环境永续发展。


其中一款基於AI的应用程式igusGO,可在几秒钟内向设计工程师展示igus免润滑动态工程塑胶应用的优化潜力,让设计师只拍摄一张应用照片,即可清楚了解该如何使用igus的免润滑零组件,并针对应用进行产品优化。目前该程式的大脑中已有超过580种不同的应用,数量还在与日俱增,让使用者毋须翻阅产品目录、打电话或写电子邮件,就能快速浏览不断扩长的产品系列。


另有igus 推出新一代iglidur自润轴承线上商店,由4人组成的IT团队与其他跨领域团队在一年内共同开发完成,自2023年底开始运行,igus 的技术销售人员也可在客户现场使用该服务。藉此整合目录、线上商店和使用寿命计算器,客户从一开始就叁与其中,使之无论是选购目录零件还是特殊工程塑胶自润轴承都变得更简单。


只要输入尺寸并确定应用叁数和运行条件,就能在其现代化的介面上概览适用於各种应用的筛选条件,只需几秒钟就会显示所有合适的产品,从而更快找到合适的应用自润轴承,而不必点击查看50种不同的iglidur材料。


其中一项工具用於计算零件的产品使用寿命,以便於选择材料;另一项用於选择客制化产品最合适或最快的生产方案,包括价格和出货时间,将有助於快速选择合适的产品。并提供免费下载每种iglidur 自润轴承的技术图纸和CAD资料,优化使用方式,这使工程师和采购人员更容易根据自己的需求选择适合的轴承。igus GmbH iglidur产品行销经理Lars Butenschön 说:「来自客户和同事的回??表示使用者介面的选择和订购过程明显加快。」


当自润轴承需要满足的要求越多,例如符合FDA、工作温度或负载等条件下,就会有更多选择。如果输入的资讯与现有的尺寸不匹配,也会即时计算客制化产品的价格和出货时间。Lars Butenschön 说:「透过新的igus iglidur自润轴承线上商店,我们在数位化服务又树立了一个里程碑,使客户的采购过程尽可能简单高效。」


Butenschön解释:「与客户的研讨会和我们的经验表明,设计师和应用开发人员大多在寻找现有的标准,若是每种应用的要求都不同,只能客制化产品时,现在也可以透过igus新线上商店直接订购由FastLine射出成型服务、机械加工圆棒材或3D列印的特殊零件。」


igus自润轴承 实现洁净及永续目标

考量至今因为润滑不足造成的机器故障,估计每年造成全球约7,500亿美元的损失,共有超过2,700万吨润滑油渗入水和土壤中。经过igus和亚琛工业大学的科学家们研究过後,首次量化了使用igus免润滑工程塑胶轴承对环境的影响,归功於其固体润滑剂节省了润滑油的采购成本,替代需要经常重新润滑传统金属轴承的经济和生态效益。估计在不同应用情境下,每年约可节约7,000~1,400万欧元的润滑剂成本、碳排放量,同时改善环境平衡。


例如,叁与研究的巴西海尼根公司便透过在600个轴承点使用igus自润式工程塑胶轴承替换金属材质产品,每年约可减少20吨润滑油,相当於450,478欧元、180kg排碳量。igus自润轴承和线性技术执行长Tobias Vogel认为:「倘若海尼根的所有子公司在其全球160个生产工厂的所有输送带上,皆改用工程塑胶自润轴承,估计每年约可减少28,814kg排碳量;还能节省8,000~200万个人工重新润滑轴承的工时,相当於540万欧元的人力成本。」


此外,为了使太阳能板有效地发电,太阳能案场经营者或选择可根据太阳位置,自动调整角度的太阳能发电装置。igus还推出免润滑保养的ESQM 2.0解决方案,透过更小的设计为客户节省安装空间;且经过抗紫外线验证的工程塑胶制作轴承解决方案,可安全支援太阳能追日系统;其中固体润滑剂可确保自润乾式轴承平稳运行,毋须担心润滑和保养成本,在劳动力短缺时节省人力资源并保护环境,不存在润滑油或油脂渗入太阳能案场土壤的风险。


如今igus的igubal ESQM连座轴承已成功用於这些追日模组15年,由一个剖分式连座轴承座组装方形导轨,易於安装用於支撑太阳能模组的底座,以及两个球形半壳组成,可实现高达9。的角度补偿和高达50kN的高径向负载。


近年来更与客户共享资讯,开发出了新款igubal ESQM连座轴承,球形半壳呈现U形并带有整合导槽,可引导电缆穿过轴承;基座下方的两个销钉,可确保轻松、防滑的安装。基於新设计更小而容易安装,节省安装空间和材料,金属板固定横杆可以轻松安装在鱼眼球头上,确保固定在基座中,与前代产品一样具有25年的保固。



图三 : igus近年来更与客户共享资讯,开发出了新款igubal ESQM连座轴承,由抗紫外线高性能工程塑胶制成,是一种免润滑、免保养的解决方案。(source:igus GmbH)
图三 : igus近年来更与客户共享资讯,开发出了新款igubal ESQM连座轴承,由抗紫外线高性能工程塑胶制成,是一种免润滑、免保养的解决方案。(source:igus GmbH)

igus提供独家4年保固

值得一提的是,得益於igus内部实验室数十亿次的测试循环,从测试中获得的数据被输入到 igus 线上产品使用寿命计算器中,使客户在购买之前就可以知道零件的产品使用寿命。继chainflex耐弯曲电缆之後,igus现在为所有具有可预测产品使用寿命的motion plastics 动态工程塑胶大部分产品提供业内绝无仅有,长达4年的保固。


因此让客户能受益於长时间安全和可靠的服务,保障更高的运行可靠性、使用寿命长,从而节省资源,有助於实现产业的永续发展。包含:拖链和 chainflex 耐弯曲电缆、drylin 直线和驱动技术、dryspin 高导程螺杆技术以及自润乾式轴承或用公司自有的 iglidur 自润材料制成的棒板材等零件均享有保固。带有保固的产品系列还增加了 xiros 滚珠轴承、igubal 鱼眼轴承、齿轮、转盘轴承以及线上配置器「iglidur 自润轴承设计器」中创建的 3D 列印零组件。


igus 自润轴承技术执行长 Tobias Vogel 解释:「有了保固让我们的客户可以准确设计他们的客制化应用,并选择最经济实惠的产品。」之前我们对 igus 能拖链和耐弯曲电缆提供 3年保固,结果深受客户欢迎。去年,igus 已将 chainflex 耐弯曲电缆的保固期延长至4年,现在大多数其它 igus 产品也在跟进。新规定的保固期最长为自交货日起4年,或每种产品单独计算的往返次数或运行时间,以先到者为准。



图四 : igus为其大部分产品组合提供长达4年的保固。(source:igus GmbH)
图四 : igus为其大部分产品组合提供长达4年的保固。(source:igus GmbH)

igus始终致力於为客户提供几??不需要保养且耐用的解决方案。更长的产品使用寿命提高了客户的资源利用效率,同时也节省了重要的人力和财力资源。工程塑胶专家不仅为客户提供了运行可靠性,还为产业的永续发展和节省资源管理做出了贡献。


在今年汉诺威工业展上,igus还展示了智慧工程塑胶,即配备智慧感测器的拖链系统、耐弯曲电缆、线性滑轨以及自润轴承、鱼眼轴承和转盘轴承等,其不仅可以实现即时状态监测,还可以连接到各种网路和物联网,整合到预测性保养概念中,避免因工厂意外停机而造成的昂贵损失。


进而结合感测器、评估模组和软体可实现动态产品使用寿命计算,帮助确定产品的最隹保养时间,确保只有当产品的生命周期结束时才会及时更换,让没有深厚专业知识且预算较低的中小企业也能从预测性保养等趋势中,为永续发展带来助益。


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