博世集團(Bosch Group)繼2013年向德國政府提出「工業4.0」的建言後，就已積極在自家生產線上建置相關智慧生產技術。於去(2015)年落幕的米蘭歐洲工具機展(EMO)期間，除了持續推廣其「Open Core Engineering(開放核心工程)」架構，讓所有CNC、Motion控制器都能與該公司控制器互聯，每具控制器最多可控制多達64軸。

客戶得以完全掌握CNC控制器內核心的選項，從外部改變客製化介面設計、程式語法，取代PLC；或與外部IT設備、MES生產管理系統互聯，博世力士樂控制器也支援OPC-UA高速通訊協定，能在1ms內讀取完成所有資訊，已獲得多家歐系大廠採用。

IMS一體式線軌設計　確保工具機精度及可靠度

在線性滑軌方面的最大亮點，則是博世力士樂公司(Bosch Rexroth)展出的獨家IMS系統，不僅將光學尺鋼帶直接銲接內藏在線軌上、玻璃讀寫頭依附於滑塊後方，包覆性極佳，達到IP67等級，減省許多保養維修步驟；再搭配絕對式光學編碼器(encoder)，有別於2013年時僅有增量型光學尺產品，在台灣主要用於LED、半導體等小型設備的快速檢測。IMS絕對式光學尺採光學感應，不受到外界磁力干擾、免裝電池，且精度同樣可達到3μm，相對優於其他對手磁性尺精度，適用於現代工具機產業，已獲得超過30家歐洲大廠客戶採購。

圖1

由於IMS整合量測系統可與線軌保持恆定，光學尺可與線軌100%對接，針對任何一段量測，無論跨距增長或加工後熱變形，都會同步改變。避免因為機器運行一段時間後，相對位置改變就失去剛性，還要重新調整，相對減省了製造(Maker)與使用者(User)安裝、調校獨立式光學尺步驟，尤其適用於大型天車式工具機的超長跨距梁柱及線性馬達傳動軸，不必擔心結構變形，能針對各種機型長度客製化。

同時標榜符合IP67規範，將光學尺及線軌交叉包覆在鋼材內，避免受到外界接觸磨損；只要從後鬆脫滑塊，就能輕易更換讀取頭，不必重新校正，幾乎可不用耗材，相對減少占用庫存空間。附上的專利蓋板條與防護橡膠可重複使用，因此取消了孔洞設計，不必每個都塞入孔蓋，得以維持較佳密閉性，防止油、塵洩露或堵塞。在去年EMO期間，收到顧客最意外的迴響是「溫度」，也就是在採用該系統後，已無熱變形不均的疑慮。

博世力士樂公司工廠自動化業務協理陳俊隆指出，有別於傳統機械廠在安裝獨立附掛的光學尺後，無論是玻璃或鋼帶型讀取頭的熱變形量，都會與機構熱變形量產生差異，若溫差變化太大，就會影響精度。根據該公司蒐集到顧客回饋的最新資訊，因IMS將量測鋼帶內嵌於線軌上，得以隨著線軌等機構鋼材熱變形量同步延展，使得量測範圍與讀寫頭相對距離維持恆定一致，當調整剛性時的位置增益可比外掛獨立光學尺更高；同時避免了因為機器變形，導致線軌、負載變形量與光學尺不同，喪失機器剛性。

圖2 : (Source:dc-corp.resource.bosch.com)

在去年EMO展出的歐洲客戶，幾乎都用於CNC專用機。採用IMS後，不像以往任何多軸複合式工具機若剛性不足，就容易在移動過程中受力拉扯，恐造成外接式光學尺與線軌分離，在其中一軸高動態運行下，將會影響另一軸。現在客戶能直接在加工階段，使用光學尺同步量測，不必再停機、搬運上另一台三次元量床，也正在第四/五軸模組上推廣應用IMS。於EMO發表後，即將從今年3月起在德國上市、4月開始出貨，已先初步介紹給台灣高階大型龍門、動柱/樑、兩軸頭等工具機客戶。

RSHD第二代滾柱線軌　專利珠道提升機台荷重

另一款獨創設計的高精密滾柱型線軌(RSHP)，則是博世力士樂自2013年研發至今的第二代產品，在去年EMO發表全系列完整尺寸版，具有最佳防塵性能與高溫鍍層。強調透過其專利蓋板條設計，能在外防塵進入，對內防止漏油。陳俊隆表示，此係受惠於自潤式設計，能比一般滑油留在Block的時間更長，並通過By pass可經油路吸入軌道上過剩滑油，等需要時再供給，比起市面上同級產品效能最佳；除了在滑塊前後防油之外，還有縱向4個cell防止漏油，或讓髒油流入。

此外，經改良過後的Run in珠道設計得以改善滾柱運行軌跡，提升線軌可負荷重量。陳俊隆指出，雖然上一代RSF珠道設計與別家相同，但減震效能相對優越，卻還是有珠子在進入水平切角時，因間隙導致跳動，造成震動量稍大；直到下一顆進入的珠子才完整接觸受力，仍微有跳動。最新一代RSHP則在珠道上加墊了2塊特殊鋼片，得到最佳化珠道曲線，導致Run in軌跡呈圓弧狀，可減少震動量，滾進的珠子從1~3顆就開始平均受力，連續滾進不跳動，無論靜/動負載效能都得到大幅提升。