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邁向工業4.0願景 線性傳動追求更經濟高效

圖1 : 現代工廠內無論是自動化設備或流水生產線上的整體傳動系統機構,仍必須建立在線性傳動系統為基礎。(source:pexels.com)
圖1 : 現代工廠內無論是自動化設備或流水生產線上的整體傳動系統機構,仍必須建立在線性傳動系統為基礎。(source:pexels.com)

[作者 陳念舜]

環顧現今智慧自動化無論處於何種層級,線性傳動系統仍是工廠內最基礎、簡而易見的構成要素之一,且或許是延續自工業2.0時代「流水線」的生產模式,以及晶圓、面板等工件需求,從而衍生出各式各樣傳動機構、驅控系統,藉以扭轉馬達的旋轉運動;甚至是線性馬達/滑台或直角座標系機器人等,藉以更精確定位、穩定搬運上下料與產品。

從目前台灣大多數工業應用場景來看,現代工廠內無論是自動化設備或流水生產線上的整體傳動系統機構,仍必須建立在線性傳動系統為基礎,並依客戶對產品要求、生產成本等元素,選擇不同動力來源及驅控系統。現今線性傳動系統在工廠環境裡的傳統運作方式為借助液壓氣動系統解決方案,來實現高速、低負載應用,或者轉向必須產生強大動力的液(油)壓系統。

卻也因此在常見的液/氣壓動力系統裡,必須要搭配龐雜的管線、泵、閥門、調節器、潤滑器、空氣過濾器等諸多零組件,以及儲液(空氣)瓶、流量計、熱交換器和降噪設備,最後還有無法省下來的空壓機及馬達的電控、驅動系統。甚至是為了追求未來工業4.0目標,必須搭載大量感測器和通訊所需的管路配線。

一旦邁向工業4.0之後,機械製造廠商和設計工程師將會陸續發現,電動化更能滿足當前和未來的自動化需求,既減輕了自動化項目的總體設計、安裝和調試所需時間,更能為自動化系統的生命週期帶來可觀的總體持有成本效益。

且隨著如今多樣少量化、大批量客製化生產需求對智慧自動化要求越來越嚴苛,線性傳動機構的靈活和彈性應用的特性,在追求工業4.0目標下變得更不可或缺,此愈發凸顯機電系統優勢,精確控制驅動器的速度和位置。

當任務參數出現明顯變化時,線性馬達不僅能讓系統完全可控,並具有高度重覆性,可達到微米級或更高剛性,還能輕鬆跟隨運動週期,透過軟體精確調整速度、加速度或定位。因此蘊含機電驅動技術的自動化系統更容易微調,讓使用者得以不斷適應和改進其流程。

安科自動化:引進線性馬達取代氣動缸

有別於其他早期從傳動零組件製造產業起家,再逐步跨入線性傳動系統發展的製造業者,來自澳洲的安科自動化公司(ANCA)最早是從生產CNC工具機的PC-Based控制器發跡,至今仍是貢獻該公司營收主力,再加上旗下運動控制、鈑金加工、技術服務解決方案,共4大事業群。

雖然該公司PC-Based控制器在台灣市場仍非主流,但因為安科自動化自80年代,就開始協助客戶開發CNC刀具磨削工具機專用硬軟體,累積了豐富經驗;再利用自身強大的軟體運算能力,積極轉型刀具磨削加工領域,直到2022年已可宣稱為全球最大的刀具五軸磨削加工機製造廠商,並希望藉此能強化台灣設備製造業客戶及終端使用者,對於澳洲品牌自動化設備及關鍵零組件的信心。

且安科自動化也在企業轉型,開拓新興應用領域市場的過程中發現,既然旗下PC-based控制器可在工具機產業經由長期密切支援客戶,開發特定需求機種而成為世界第一;運動控制部門也應該可以選擇專注支援台灣工具機和半導體設備廠商,投入特殊領域發展,所以該公司自2014年就開始將之驅動器、LINX高效能線性馬達等產品,導入該公司刀具磨削工具機上搭配CNC數控系統應用,至今已有超過4,000顆LINX線性馬達在市場裡應用,又依適用產業、廠商不同,分為LINX S/M/T三大系列產品。

其中除了LINX T系列線性馬達,係為了澳洲單一食品業客戶開發,採用耐酸腐蝕材質且達到IP66防護等級,特別適用於化學或食品加工產業,確保其在高溫、高壓及腐蝕環境裡仍不受影響。最早開發的LINX S系列軸心式線性馬達,則是主要用於搭配自家刀具磨削工具機或其他機種,額定連續推力範圍335N~630N、峰值推力達4,270N,用來研磨蝸輪等工件,可維持於軸向往復頻繁運動;其外觀與LINX M系列線性馬達外觀又略有不同,後者主要針對自動化設備應用而開發,持續推力範圍80N~287N、峰值推力1,200N。

圖2 : 安科自動化LINX M系列線性馬達,採取內建編碼器定位,不必仰賴外部感測器蒐集訊號回饋,能直接套用於各種不同線性移動的自動化場域。(攝影:陳念舜)
圖2 : 安科自動化LINX M系列線性馬達,採取內建編碼器定位,不必仰賴外部感測器蒐集訊號回饋,能直接套用於各種不同線性移動的自動化場域。(攝影:陳念舜)

【欲閱讀更豐富的內容,請參閱2022 年11 月號第 86 期 智動化Smart Auto雜誌

2022.11月(第86期)線性傳動組系統 整合AI.R數控應用
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