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自動化非缺工造成 製造門檻拉高才是主因

德國自動夾持系統設備製造廠雄克開發將14顆電池同步裝填的機構設計。Schunk

業界普遍看好,生產和組裝的自動化在未來幾年內會迎來爆發性成長,而過去製造業客戶多將焦點放在機器手臂與工具機等的生產設備上,然隨著全球製造體系邁向新技術、新應用,再從單機思維出發,已經過時,重點該是「如何用」,應用才是關鍵,才能有效解決客戶的痛點。現今許多先進製造國的自動化大廠,都已朝此方向發展。

德國最大工具機精密夾具和自動夾持系統設備製造廠雄克(Schunk),總部鄰近德國工業之都斯圖加特。斯圖加特一帶擁有世界一流的汽車、機械和電器製造業,而雄克就在這個工業之都發跡。旗下產品包括車床夾頭、零點定位系統、刀桿、夾爪、機器人零組件等,而在多達逾萬種的自動化產品中,其中光是夾爪與相關零組件就佔了4,000多種,應用範圍包括各種機器人、汽車、航太、醫療等領域。雄克也靠著豐富的產品線,在夾持技術和抓取系統領域獨占鰲頭。

以往製造追求的是自動化,批量生產同類產品,因此製造業者不斷設法提升機台的性能與規格,但製造業現在面臨的狀況大不相同,市場快速變化、競爭加劇,如果沒有相應的生產條件,很難靈活應變,也因此過去只著重於設備本體的思維已不復見,取而代之的是從客戶需求的角度出發,朝向應用的思維發展。身為智慧製造的推動者之一,雄克近年也從新能源車的發展下看到產業對於先進自動化技術的新需求。

以電動車最核心的關鍵元件電池來說,鋰電池的生產組裝工藝非常嚴格和複雜,這意味過程中每一個環節都要從嚴管理,才能確保鋰電池產品最終的安全性能。台灣雄克應用工程師黃耀德舉例,像是有歐洲客戶欲採用機器手臂進行自動化電池模組組裝作業,必須一口氣將多達十數顆的電池,在短短6秒之內同步陣列裝填到模組中,因此如何確保夾持過程中的角度與裝填力道,以避免因碰撞外殼而損壞電池本體,也大大提升整個製造流程的困難度。

此時位於機器手臂末端的夾爪就成了最關鍵的部分,雄克的做法是利用具有最佳化力控制的智慧夾爪,電池裝填過程中當外部負載超過工件的夾持力道上限,則雄克智慧夾爪透過其中的補償機制將填裝物回收,進而防止填裝物碰撞殼體或是掉落。此外智慧夾爪還可進一步根據感測器的訊號迴授,進行機器手臂各種角度與位置的修正。最終雄克實現了將14顆電池同步裝填的機構設計。

黃耀德表示,或許現今外界談到自動化,多半認為缺工是主因,但事實上從另一個角度來看,正是因為只有自動化才能夠確保品質的一致性與穩定。以上述電動車電池生產製程來說,其中的電極材料參與電池中的電化學反應,對於生產環境有嚴格要求,除要求低潮濕、乾燥環境,甚至會要求幾近ISO 7或8以上的無塵室等級,來到半導體規格,這與傳統燃油車時代,傳統機加工有相當大的區別。

因此在電動車時代,電子化比重攀升,為了確保最高品質,相應的生產條件勢必規格也得跟著升級,業界直言,只有自動化程度越高,才能降低人為介入所帶來的不確定性,因此未來更加仰賴自動化,是必然趨勢。

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