歐洲自動化先進論壇 形塑工業4.0願景
- 劉中興
-
經過多年發展，工業4.0已開始落地在製造現場，不過更因4.0所涵蓋的面向廣泛，對多數製造業者來說，所宣示的概念也相當陌生，造成在實際導入時產生諸多困擾。為解決此問題，將於7月9日於台中舉辦的「歐洲自動化先進論壇」，除了邀請業界專家進行演講，也將在現場展出整合多種自動化技術的智慧機台，讓製造業者實際了解智慧製造的面貌與其商機。
2019年論壇中，達詳自動化以生產線為主情境，將歐洲不同軟硬體廠商的生產或生產管理產品整合為智慧化機台，並於展會展出，吸引了與會者眼光。2020年的歐洲自動化新進論壇中，該公司將整合面再度擴大，以智慧工廠的概念，同時納入製造現場中生產管理、維護與生產線等三大層面，打造出跨系統的智慧製造方案，以凸顯機台設備中的軟硬體產品特色
2020年的智慧製造生產系統的情境展區，分為自動生產線與智能刀具管理系統兩區。生產線區的第一道工序是上料，配備3D視覺的機器手臂，會先透過攝影機判斷工件形狀，再選擇根據工件狀態選擇適當的夾爪，手臂將工件送到加工機上料台，上料台的設備再將其移到模擬加工機站，進行一連串的加工、壓合測試、去刺等流程，最後透過機器手臂將加工完成之工件下料於台架上。
智能刀具管理系統區的流程從刀具庫為起點，由機器手臂抓取刀車上自動解鎖之刀把，從入刀台透過RFID讀取刀具ID，再將刀具以量刀儀進行量刀後登入，登入完成之刀把由機械手臂自動分類至刀庫台上，最後經由系統生產計畫自動配刀於刀具車，並由刀車模擬配送刀具至生產線，智能刀車整合換刀流程互鎖機制，以確認更換的刀把正確性。
現場的刀車與刀庫資訊及設備狀態、能源使用等數據，也都會經由系統呈現在展區上方的螢幕，透過數據的可視化，管理人員可全面掌握現場狀態，讓生產過程更順利、成本運用更具效益。
這套跨系統智慧製造生產線，將製造系統從自動化升級智慧化，讓過去人工作業容易出現的弊端、效率不佳等狀況不再出現，例如RFID刀庫系統，就可透過其自動辨識與領刀功能，解決以往人工記錄容易出錯的問題，而且所有設備的所有數據都是數位化，可透過後端系統加以儲存分析，成為產線智慧化的基礎，讓製造業者的工業4.0跨出第一步。
ABB
ABB是全球機器手臂大廠，近年來全球智慧製造速度加快，ABB的機器手臂也與各種製造系統整合，為產線提升效能，在2020歐洲自動化先進論壇的現場展示機台中，應用ABB兩款機器手臂，包括IRB1200與IRB2600。
其中IRB1200可將生產設備縮小15%、速度加快10%，適用於物料搬運及上下料應用，在此次應用中，IRB1200主要作為刀具在刀台、刀庫與量刀儀之間的夾取與移動。IRB2600訴求高精度、廣泛工作範圍與靈活安裝方式，可提升生產品質及效率、降低廢品率，適用於各種加工程序，在此次機台中，IRB 2600就是發揮其高精度特色，為工件去毛刺。
ABB的機器手臂已多應用於各種生產場域，汽車製造業者就大量採用了該公司的相關產品。由於汽車產線均為長時間運作，且對加工精度有高度要求，ABB的機器手臂能為多數大廠採用，足見其品質已獲市場肯定。此外作為歐系廠商，ABB的產品更易於與歐洲其他自動化廠牌整合，再加上其開放性特色以及強大、不影響生產線運作即可模擬規劃製程的RobotStudio離線編程軟體，使其可被快速建置於複雜系統內，提升產線效能。
GÜDEL
機器手臂已成為智慧製造系統的重要設備，不過機器手臂在大部分產線中都設計為定點作業，僅負責手臂活動範圍內的工作。由廣生科技所代理的Güdel，則可透過架設在地面的軌道，進一步擴大機器手臂的工作範圍。這次展會現場所展示的智慧機台，Güdel的走行軸就搭配ABB手臂，讓機台的設計與運作更具彈性。
Güdel的走行軸產品訴求高負載、高速及高精度，其產品附載包含機器手臂在內最大可達13公噸，重複精度則為±0.02mm。由於Güdel關鍵零組件均為自製，不僅可確保品質與可靠性無虞，並完全掌握了零組件的整合性。此外Güdel的走行軸採模組化設計，可快速組裝使用，有助於製造系統快速上線運作，降低規劃成本同時讓業者的投資可快速回收。隨著智慧化成為製造業的重要趨勢，行走軸對市場的重要性也逐漸提升。廣生科技將提供全面的技術支援，協助客戶強化競爭力。
KabelSchlepp
製造現場的環境嚴苛，而且設備都相當精密，一旦線路損壞，將直接影響生產效能甚至產線停擺。廣生科技所代理的KABELSCHLEPP纜線護鏈，就透過完善設計與材質選用，嚴密保護設備上的纜線，在本次論壇中，ABB的機器手臂就使用KABELSCHLEPP纜線護鏈，保護手臂的外部纜線及管路，有效提高管線耐用度及壽命，可確保系統穩定性，而其開放式設計則將協助使用者快速佈線。
相較於一般纜線護具，機器手臂的需求更為特殊。由於位處製造第一線，機器手臂所面臨的環境更嚴苛，動作更頻繁，對保護性的要求也更高，為了解決這些問題，KABELSCHLEPP纜線護鏈採用了複合材質，在提升強度的同時也降低粉塵產生；其特色在於護鏈內置入的鋼索，大幅提升護鏈的支撐性，使纜線及管路免於承受手臂作動時的拉伸其碰撞。其加速度可承受至10G。萬象的設計可配合機器手臂的3D動作靈活延伸轉向，非常適於手臂製造應用。
Redex
Redex是全球知名減速機品牌，其行星減速機的高剛性特色，特別適用於齒輪、齒排、齒環應用。此產品多應用於工具機的齒輪背隙消除。由於齒輪與齒排是工具機的重要零組件，而兩者之間會產生背隙，這時就可透過兩顆行星減速機以正反向搭配，消除其中背隙，藉此提升工具機的位移控制的精準度，背隙消除在工具機領域已是成熟技術，但在自動化系統的使用仍較少，Redex的減速機即可提供自動化設備業者完善的解決方案。
目前市場上的背隙消除方式有兩種，一是以雙馬達方式，另一種則是使用雙減速機加單馬達的機構式，Redex即是採用後者。由於市面上的機器手臂控制器雖然可以驅動多軸同動，但並沒有電機消除背隙功能，因此Redex的機械背隙消除非常適用於機器手臂延伸應用，代理此品牌的廣生科技接下來將提供Redex的產品與技術支援，提供客戶更全面的服務。
Balluff
RFID在智慧製造系統的角色越來越重要，其無線射頻識別的特色，能快速拓展應用範圍。今年歐洲自動化先進論壇現場所展示的機台中，就將Balluff的RFID標籤內建於刀具中，用以標示刀名、半徑、磨耗、位置等各種資訊，藉此讓機器手臂可以快速且精準的取放刀具。
Balluff為德國企業，2020年剛好是該公司成立100年，由於長年深耕於自動化與感測技術，旗下的感測器產品種類多元，可偵測物件位置、壓力等多種物理訊號。在RFID部分，Balluff在30年前就已投入發展，目前已多有應用，其中又以刀具管理為大宗；由於RFID使用無線射頻傳輸，其電波容易受金屬刀具干擾，造成精準度偏移，此問題Balluff已然克服，不但精準度可達100%，且寫入次數可達100萬次、讀取次數無上限，再加上具備高穩定性，使得該公司產品已獲各大製造業使用，藉此打造智慧製造系統，提升企業競爭力。
PILZ
PILZ是全球機械設備安全自動化大廠，其產品已涵蓋多國的安全認證。在本次歐洲自動化先進論壇所展示的智慧機台中，該公司將已經過安全認證的安全雷射掃描器建置於機台內部，雷射感測器可自動將機台空間區隔為警示與危險等兩大區塊，有人員進入警戒區時，系統立即發出通知警報，並放慢機器手臂的動作，一旦進入危險區，機器手臂會停止運作，防止工安事件發生。相較於一般的實體圍籬作法，PILZ的安全雷射掃描器不但更具彈性，在部署速度方面也更為快速。
PILZ特別提醒工具機供應商與製造業者，為提升勞工安全，政府已於2019年要求車床、銑床等第一類手工具機必須具備足夠的安全認證，2021年此條款將再度擴大至其他工具機類型，必須依循 ISO 16090來完成工具機加工中心的設計，不僅如此，旗下產品所使用的感測器及控制器，也都符合各國的規範。近年來台灣的相關機械安全法規，已逐步向國際靠攏，其規範將逐漸嚴苛，PILZ的產品及法規諮詢，將可協助台灣機械業者順利進軍市場。(劉中興整理報導)
