線性傳動AI.R兼顧氣電壓

[作者 陳念舜]

即使近十年來以電力取代氣壓動力源驅控線性傳動系統已漸成主流，包括國內外氣壓傳動元件大廠也早已導入「閥島」架構設計，藉以整合氣、電力傳控元件。如今更隨著工業4.0、數位轉型等潮流推波助瀾下，也不落於電力傳動系統之後，陸續投入開發應用軟體App、人工智慧（AI）加值，為市場上各式各樣氣/電力線性傳動系統節能增效。

因應2011年工業4.0概念問世以來，雖然若依照氣壓傳動元件從前後、上下施壓的作動原理看來，似乎更符合自動化工廠常見的線性軌跡，但國內外氣壓傳動元件/系統業者仍面對OEM設備製造廠商、終端使用者，對於電動化線性傳動系統理應動作更為精準、配置簡便的期待步步進逼正達到高峰。勢必要加速朝向輕量化、節能增效及高強度結構等自動生產方向整合，從傳統人員操作到搭配各式機器人，全面升級氣動化產線為智慧自動化已是必然方向！

氣立機械式無桿缸　打入半導體供應鏈

上市氣動元件大廠台灣氣立除了主要生產氣壓調理組合、閥類，以及多樣氣壓缸、驅動與接頭組件等氣動元件，近年來也看好工業4.0智慧工廠會是市場主流，而陸續推出無桿缸、機械夾爪及真空元件等主力產品，現已打入台灣半導體大廠供應鏈，應用在晶圓中後段設備、美系及韓系等智慧型手機大陸供應鏈，搶攻智慧製造商機。

其中該公司生產的PR系列機械式無桿缸，既節省空間也讓移動更為穩定、易用，現已應用於半導體製程生產作業、檢測作業、光電產業中的自動化搬運作業等自動化設備中，甚至通過大廠認證導入製程。

甫榮獲2021年台灣精品獎的PRE系列機械接合式無桿氣缸，採取無軸心設計，需求的作動範圍會比一般氣缸更小，可避免長行程軸心伸出產生偏擺，而造成其他零件的損壞；以及搭配PU材質內鋼帶包覆不鏽鋼鋼索，強化縱向拉扯強度。除了使用壽命更久之外，還因為PU材質氣密度佳，可改善微量漏氣的現象，適用無塵及氣流影響限制較高的作業環境；加上氣壓推力效率提升，減少空氣消耗量而兼具節能效果。

加上該產品扁平的特殊外型，也是得自關鍵技術取決於橢圓形鋁擠本體的特殊結構，相較於一般方形或圓形鋁擠型氣缸，其本體鋁擠成型及加工難度高，可實現作動更穩定，並提升氣缸整體的剛性、作動精度及穩定性。

因此PRE系列機械接合式無桿氣缸在氣源安裝上可以配合客戶所需，將接頭安裝在氣缸的兩側或同側之上。於氣缸兩端設置緩衝裝置，可依不同需求選用油壓或氣壓方式搭配使用，減少所受到的衝擊力，並增加使用上的壽命；氣缸內含感應磁石，可在自動化場合中搭配磁性感應器使用，較容易掌控氣缸的作動狀態。

等到未來AI應用成熟，氣立還能通過CC- Link、IO- Link輸出資訊管理，以隨時檢修設備、元件預防洩氣；或供AI學習、分析、判斷、預測，解決現今空壓機產氣後往往有50%流量虛耗，而無法被充份利用的問題；進而促使空壓機僅須產出最佳氣量，屬於主動式節能手段。

除了有利於工廠自動化之外，進而加入業務、交貨、研發平台；甚至有利於邊緣運算（Edge champing）分散處理運算、儲存資訊，只有非必要資訊才上傳雲端，同時減輕初期昂貴的建置成本，也避免雲端運算過於緩慢或有資安疑慮。

Festo串連IO-Link從站　落實工業4.0

德商氣動元件大廠飛斯妥公司（Festo），也將旗下3萬多種產品主要分為3大系列：P系列，電磁閥、氣動缸等氣動元件；E類，螺桿、皮帶、伺服/步進馬達及PLC等電氣分散控制系統；PA，製程自動化、廠務所需閥門。

即使身為德國工業4.0核心小組成員，Festo卻也感嘆過去市場上有超過80%以上的工業自動化客戶仍使用傳統I/O控制，導致系統配線相當龐雜，但到了追求工業4.0世代的設備或零組（元）件數量大量增加，對於現場布線、維護和更換備品等都是嚴酷挑戰，也影響設備後期的營運成本甚大。

除了早在80年代便應客戶要求，率先推出氣電一體化的「閥島」（Valve Terminal）控制架構，經過現場總線（Field bus）連結，陸續衍生出可編程、模組式、網路化等各式閥島設計推陳出新，藉此將氣動系統中的多個單閥，通過單一通訊模組、氣動模組，和多種不同介面連結。

當這些閥門通過中央氣/電力供應裝置，連接可編程邏輯控制器（PLC）之後，即可透過閥島廣為應用於控制線性傳動系統上特定數量的閥門與處理資訊。例如將單閥上的電壓信號轉換為氣動信號，再經由氣壓啟動流程閥來控制和調節流體。

使用者也能在離線時針對多部機器模組，進行PLC編程設計和測試，以便於廠內或機台設備上容易布線，即時在現場採集輸入信號及控制其他輸出信號，而不必因為機器上大量增加的每個電磁閥，都需要單獨連線。

並將具備診斷功能的閥門電路和壓力感測器整合於單一設備，與上游控制系統連接。業者將依目標應用需求，選擇合適的功能加以整合，降低成本；閥島也能因為直接與分散式外圍系統連接，得以更深入整合到上游控制和管理系統層級。

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