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高效軸承支持潔淨永續生產
確保自動化應用穩定運行

【作者: 陳念舜】   2024年07月27日 星期六

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繼工業4.0革命之後,國際淨零碳排趨勢也儼然成為驅動智慧自動化潮流的新一波動能。如今製造業為了兼顧從範疇一~三等減碳需求,該如何選擇可適用於工廠內外不同場景、各式各樣新增或既有設備的自動化需求,都能維持高效穩定運行的軸承便成關鍵!


其中基於驅動工業自動化及省力化需求,對於工業機器人和馬達、減速機等自動化系統與軸承需求不斷增加。根據國際機器人聯合會(IFR)最新統計,2023年全球工業機器人安裝量達55.3萬台,成長率為7%,使用機器人的主要優點包括生產速度提高95%、產能提高92%。


預估未來5年工業界可能會將25%左右的資本投入於機器人,約23%零售製造業打算在機器人和自動化領域投資超過5億美元、約15%食品和飲料製造商打算投資至少5億美元升級機器人系統。


另依Statista研究報告,全球機器人市場將在未來幾年逐步成長,今年產值料將達到382.4億美元、明年400.4億美元、2026年417.8億美元,之後2年分別達到433.2億美元和451億美元。未來勢必要重新審視或改善現場作業流程,甚至是改變產品或關鍵零組件設計,以提高組裝生產效率,在員工人數不變的前提下提升產能。



圖一 : 全球機器人市場將在未來幾年逐步成長,未來勢必要重新審視或改善現場作業流程,甚至是改變產品或關鍵零組件設計,以提高組裝生產效率。(source:thk.com)
圖一 : 全球機器人市場將在未來幾年逐步成長,未來勢必要重新審視或改善現場作業流程,甚至是改變產品或關鍵零組件設計,以提高組裝生產效率。(source:thk.com)

銀泰交叉滾柱軸承 滿足高度可靠與節省空間需求

台灣傳動元件大廠銀泰科技(PMI)近年來也持續推廣自家交叉滾柱軸承產品,不僅藉此高效穩定傳輸動力,實現節能減碳目標;且強調目前該公司所提供的軸承,皆依循ISO標準檢測組合後的精度分為P2、P4、P5、P6、P0不同等級,以滿足客戶用於各項精密裝置需求。


例如針對業界期待解決機構縮小體積的需求,銀泰提出以「單只軸承來取代原本需要兩只軸承」的解決方案,採取可搭配機器人減速機使用的交叉滾柱軸承。該產品採取於內、外環之間設置多個滾柱交叉排列於V型軌道,和保持器相互呈90度直角交錯配列。


使得滾柱與滾動軌道表面為線接觸的區域面積較大,可同時承受來自徑向、軸向、傾覆力矩各方向的負荷,而減少彈性變形量;並利用修整線精密研磨滾柱,防止其兩端因為應力集中過高,從而降低所承受的最大應力值、負荷較為平均,延長軸承使用壽命。


因此將大幅降低軸承所需組合高度,比起深溝、斜角軸承更能實現裝置體積小型化,又具備較高剛性和旋轉精度,而被廣泛用於工業機器人、工具機的旋轉部位軸承,以及精密量測裝置和IC製造產業。


目前銀泰也推出可供不同應用端選擇的交叉滾柱軸承型式,包括:標準型CRBC/CRBB/CRBH,可視應用端需求,選擇外環或內環分割的構造型式,適用於機械加工中心機的旋轉平台本體、工業機器人關節旋轉部等要求高精度場合。另有附帶安裝孔型CRBF/CRBE,可在CRBF的內、外環結構上設有安裝孔,以減少裝配工序,將有助於生產小型、輕量化裝置,讓產品設計變得更緊湊,能依客戶需求組裝到各式裝置上,進一步降低成本、縮短交貨期。


機器人安裝型CRBR,則採取外環分割、內環為整體結構也自帶安裝孔,所以毋須固定法蘭和支撐座以方便安裝,適用於機器人CSG(CSF)系列諧波減速機,與多軸機器人關節使用。大孔徑中空型CRBG,還因為具備安裝孔設計,使之安裝使用更為簡單,可極大簡化旋轉平台的結構,適用於工具機第四軸、機器人手臂關節等,要求精度高、結構緊湊的旋轉位置。



圖二 : 銀泰科技近年來也持續推廣自家交叉滾柱軸承產品,將有助於生產小型、輕量化裝置,進一步降低成本、縮短交貨期。(攝影:陳念舜)
圖二 : 銀泰科技近年來也持續推廣自家交叉滾柱軸承產品,將有助於生產小型、輕量化裝置,進一步降低成本、縮短交貨期。(攝影:陳念舜)

igus導入AI應用服務 選用最佳化設計方案

此外,由於目前創新技術正在徹底改變企業製造產品和優化流程的方式,從選擇合適的零件開始,人工智慧(AI)就簡化了設計人員的工作,使用AI演算法來識別物體,並推薦能提高可靠性和降低成本的igus產品。


德商motion plastics 動態工程塑膠專家igus在今年舉行的漢諾威工業展(HANNOVER MESSE)期間,也發表旗下已導入免潤滑動態工程塑膠的247種產品,並展示了邁向碳中和目標的先進解決方案;利用人工智慧(AI)和虛擬實境(VR)等創新技術和材料來實現清潔革命,兼顧產業數位化與環境永續發展。


其中一款基於AI的應用程式igusGO,可在幾秒鐘內向設計工程師展示igus免潤滑動態工程塑膠應用的優化潛力,讓設計師只拍攝一張應用照片,即可清楚瞭解該如何使用igus的免潤滑零組件,並針對應用進行產品優化。目前該程式的大腦中已有超過580種不同的應用,數量還在與日俱增,讓使用者毋須翻閱產品目錄、打電話或寫電子郵件,就能快速瀏覽不斷擴長的產品系列。


另有igus 推出新一代iglidur自潤軸承線上商店,由4人組成的IT團隊與其他跨領域團隊在一年內共同開發完成,自2023年底開始運行,igus 的技術銷售人員也可在客戶現場使用該服務。藉此整合目錄、線上商店和使用壽命計算器,客戶從一開始就參與其中,使之無論是選購目錄零件還是特殊工程塑膠自潤軸承都變得更簡單。


只要輸入尺寸並確定應用參數和運行條件,就能在其現代化的介面上概覽適用於各種應用的篩選條件,只需幾秒鐘就會顯示所有合適的產品,從而更快找到合適的應用自潤軸承,而不必點擊查看50種不同的iglidur材料。


其中一項工具用於計算零件的產品使用壽命,以便於選擇材料;另一項用於選擇客製化產品最合適或最快的生產方案,包括價格和出貨時間,將有助於快速選擇合適的產品。並提供免費下載每種iglidur 自潤軸承的技術圖紙和CAD資料,優化使用方式,這使工程師和採購人員更容易根據自己的需求選擇適合的軸承。igus GmbH iglidur產品行銷經理Lars Butenschön 說:「來自客戶和同事的回饋表示使用者介面的選擇和訂購過程明顯加快。」


當自潤軸承需要滿足的要求越多,例如符合FDA、工作溫度或負載等條件下,就會有更多選擇。如果輸入的資訊與現有的尺寸不匹配,也會即時計算客製化產品的價格和出貨時間。Lars Butenschön 說:「透過新的igus iglidur自潤軸承線上商店,我們在數位化服務又樹立了一個里程碑,使客戶的採購過程盡可能簡單高效。」


Butenschön解釋:「與客戶的研討會和我們的經驗表明,設計師和應用開發人員大多在尋找現有的標準,若是每種應用的要求都不同,只能客製化產品時,現在也可以透過igus新線上商店直接訂購由FastLine射出成型服務、機械加工圓棒材或3D列印的特殊零件。」


igus自潤軸承 實現潔淨及永續目標

考量至今因為潤滑不足造成的機器故障,估計每年造成全球約7,500億美元的損失,共有超過2,700萬噸潤滑油滲入水和土壤中。經過igus和亞琛工業大學的科學家們研究過後,首次量化了使用igus免潤滑工程塑膠軸承對環境的影響,歸功於其固體潤滑劑節省了潤滑油的採購成本,替代需要經常重新潤滑傳統金屬軸承的經濟和生態效益。估計在不同應用情境下,每年約可節約7,000~1,400萬歐元的潤滑劑成本、碳排放量,同時改善環境平衡。


例如,參與研究的巴西海尼根公司便透過在600個軸承點使用igus自潤式工程塑膠軸承替換金屬材質產品,每年約可減少20噸潤滑油,相當於450,478歐元、180kg排碳量。igus自潤軸承和線性技術執行長Tobias Vogel認為:「倘若海尼根的所有子公司在其全球160個生產工廠的所有輸送帶上,皆改用工程塑膠自潤軸承,估計每年約可減少28,814kg排碳量;還能節省8,000~200萬個人工重新潤滑軸承的工時,相當於540萬歐元的人力成本。」


此外,為了使太陽能板有效地發電,太陽能案場經營者或選擇可根據太陽位置,自動調整角度的太陽能發電裝置。igus還推出免潤滑保養的ESQM 2.0解決方案,透過更小的設計為客戶節省安裝空間;且經過抗紫外線驗證的工程塑膠製作軸承解決方案,可安全支援太陽能追日系統;其中固體潤滑劑可確保自潤乾式軸承平穩運行,毋須擔心潤滑和保養成本,在勞動力短缺時節省人力資源並保護環境,不存在潤滑油或油脂滲入太陽能案場土壤的風險。


如今igus的igubal ESQM連座軸承已成功用於這些追日模組15年,由一個剖分式連座軸承座組裝方形導軌,易於安裝用於支撐太陽能模組的底座,以及兩個球形半殼組成,可實現高達9°的角度補償和高達50kN的高徑向負載。


近年來更與客戶共享資訊,開發出了新款igubal ESQM連座軸承,球形半殼呈現U形並帶有整合導槽,可引導電纜穿過軸承;基座下方的兩個銷釘,可確保輕鬆、防滑的安裝。基於新設計更小而容易安裝,節省安裝空間和材料,金屬板固定橫桿可以輕鬆安裝在魚眼球頭上,確保固定在基座中,與前代產品一樣具有25年的保固。



圖三 : igus近年來更與客戶共享資訊,開發出了新款igubal ESQM連座軸承,由抗紫外線高性能工程塑膠製成,是一種免潤滑、免保養的解決方案。(source:igus GmbH)
圖三 : igus近年來更與客戶共享資訊,開發出了新款igubal ESQM連座軸承,由抗紫外線高性能工程塑膠製成,是一種免潤滑、免保養的解決方案。(source:igus GmbH)

igus提供獨家4年保固

值得一提的是,得益於igus內部實驗室數十億次的測試循環,從測試中獲得的數據被輸入到 igus 線上產品使用壽命計算器中,使客戶在購買之前就可以知道零件的產品使用壽命。繼chainflex耐彎曲電纜之後,igus現在為所有具有可預測產品使用壽命的motion plastics 動態工程塑膠大部分產品提供業內絕無僅有,長達4年的保固。


因此讓客戶能受益於長時間安全和可靠的服務,保障更高的運行可靠性、使用壽命長,從而節省資源,有助於實現產業的永續發展。包含:拖鏈和 chainflex 耐彎曲電纜、drylin 直線和驅動技術、dryspin 高導程螺桿技術以及自潤乾式軸承或用公司自有的 iglidur 自潤材料製成的棒板材等零件均享有保固。帶有保固的產品系列還增加了 xiros 滾珠軸承、igubal 魚眼軸承、齒輪、轉盤軸承以及線上配置器「iglidur 自潤軸承設計器」中創建的 3D 列印零組件。


igus 自潤軸承技術執行長 Tobias Vogel 解釋:「有了保固讓我們的客戶可以準確設計他們的客製化應用,並選擇最經濟實惠的產品。」之前我們對 igus 能拖鏈和耐彎曲電纜提供 3年保固,結果深受客戶歡迎。去年,igus 已將 chainflex 耐彎曲電纜的保固期延長至4年,現在大多數其它 igus 產品也在跟進。新規定的保固期最長為自交貨日起4年,或每種產品單獨計算的往返次數或運行時間,以先到者為準。



圖四 : igus為其大部分產品組合提供長達4年的保固。(source:igus GmbH)
圖四 : igus為其大部分產品組合提供長達4年的保固。(source:igus GmbH)

igus始終致力於為客戶提供幾乎不需要保養且耐用的解決方案。更長的產品使用壽命提高了客戶的資源利用效率,同時也節省了重要的人力和財力資源。工程塑膠專家不僅為客戶提供了運行可靠性,還為產業的永續發展和節省資源管理做出了貢獻。


在今年漢諾威工業展上,igus還展示了智慧工程塑膠,即配備智慧感測器的拖鏈系統、耐彎曲電纜、線性滑軌以及自潤軸承、魚眼軸承和轉盤軸承等,其不僅可以實現即時狀態監測,還可以連接到各種網路和物聯網,整合到預測性保養概念中,避免因工廠意外停機而造成的昂貴損失。


進而結合感測器、評估模組和軟體可實現動態產品使用壽命計算,幫助確定產品的最佳保養時間,確保只有當產品的生命週期結束時才會及時更換,讓沒有深厚專業知識且預算較低的中小企業也能從預測性保養等趨勢中,為永續發展帶來助益。


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