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節能液壓自動化元件 滿足高效彈性擴充需求
 

【作者: 陳念舜】   2019年12月04日 星期三

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面臨貿易戰後全球供應鏈重組之際,台灣製造業無論是回流或搬遷到東南亞生產基地,都可能因為難以在短時間內另闢新廠,又有缺電、缺地、缺人等疑慮。目前唯有先針對既有廠房內機台、生產線改裝,以提升生產彈性;並在既有產能不變的前提下,達到節能、高效目的。



圖1 :  面臨貿易戰後全球供應鏈重組之際,台灣製造業唯有先針對既有廠房內機台、生產線改裝,以提升生產彈性,達到節能、高效目的。(source:Festo)
圖1 : 面臨貿易戰後全球供應鏈重組之際,台灣製造業唯有先針對既有廠房內機台、生產線改裝,以提升生產彈性,達到節能、高效目的。(source:Festo)

從研究燒結金屬(sintered metals)起家的日商SMC(速睦喜)公司,除了一開始便掌握關鍵材料知識的優勢,在投入液氣壓傳動領域後,已被快速廣泛用於汽車製造自動化產業設備。直到1980年代全球3C電子產業蓬勃發展以來,更為了符合當時業界對於體積要求越來越輕薄短小,從而積極開發各種微小型電磁閥、旋轉/薄型氣缸;以及半導體、面板產業崛起之後,對於純水、無塵室等潔淨工作環境標準日漸嚴格,而對應發表真空閥、鐵氟龍接頭、恆溫器等新一代液/氣壓產品,包含電動缸、靜電消除器等周邊電控元件。


迄今該公司共擁有約7,000種基本元件,可經排列組合出70萬種組合,並依日本政府規定備料10年,足以滿足客戶的多樣化需求;且在台灣倉儲共有90%常用備品,可確保交期在一日內到貨,縮短客戶組裝與售後維修、保養時間。


另在標準、模組化產品領先市場之外,由於客製化技術與服務能力也是讓現今製造業提高競爭力加值的不二法門,SMC不僅因為直接與終端客戶接觸,而非系統整合商,得以掌握第一手資訊,即使從台灣設計的圖面,都可以在海外任何一家分公司設廠製作,並在當地交貨,滿足世界各地客戶短/急單需求;且因為採取與日本母公司相同設備與製程管理,並送回日本驗證,確保各地分公司製作的品質一致。



圖2 : 因應現今工業4.0潮流帶動下,SMC也趁勢推出IO-Link主站產品,若結合電磁閥用SI單元,便能擬訂氣壓缸更換時期的計畫,在故障發生前計劃性維護。(攝影/陳念舜)
圖2 : 因應現今工業4.0潮流帶動下,SMC也趁勢推出IO-Link主站產品,若結合電磁閥用SI單元,便能擬訂氣壓缸更換時期的計畫,在故障發生前計劃性維護。(攝影/陳念舜)

在台灣的速睦喜公司營業企畫部部長詹政哲指出:「由於產品生命週期長、品質佳向來是SMC的強項,每款新產品問世後,都會先通過自家實驗室檢測標準後才量產,還能分享其壽命測試過程中的運轉參數,以供客戶預測診斷。」


SMC以長壽高品質為基礎 滿足彈性高效與節能需求

如因應現今工業4.0潮流帶動下,SMC也趁勢推出IO-Link主站產品,可用於感測器/驅動器與I/O端子間的開放式通訊介面。若結合電磁閥用SI單元,便能透過電磁閥的計數動作次數作為參考,擬訂氣壓缸更換時期的計畫,在故障發生前進行計劃性維護。


詹政哲指出:「SMC雖然在現今工業4.0的架構裡聚焦於現場基層的硬體元件領域,獲利不高,卻扮演舉足輕重的供應商角色。」不僅均可向上支援歐姆龍、三菱等國際機電大廠,接軌在更高控制層的通訊協定標準;只要客戶提出需求,就算是競爭對手也不排斥加入其通訊介面合作解決問題。



圖3 : 通過SMC推出的排氣回收省能源迴路,所搭配的新款增壓缸將可增加2倍氣壓,避免管線末端壓力不足,並在相同出力狀態下約削減45%空氣消耗量。(攝影/陳念舜)
圖3 : 通過SMC推出的排氣回收省能源迴路,所搭配的新款增壓缸將可增加2倍氣壓,避免管線末端壓力不足,並在相同出力狀態下約削減45%空氣消耗量。(攝影/陳念舜)

此外,由於近年來節能高效成為工廠自動化顯學,現今客戶在選用產品時,都會將液氣壓元件的功能、可靠度、壽命、體積、重量、精度納入考量,甚至包含安裝進入機械後的使用成本,所以必須更持續加強該公司產品針對周邊流體管理應用,提升客戶競爭力,在台灣強項的半導體、工具機、光電產業維持領先。


詹政哲表示,以自動化節能效益而言,由於氣動元件最大耗能在於加壓階段,若使用可靠度不佳的產品,極容易會因氣體洩漏量過大,導致氣壓缸推力不足、自動化系統運行不穩;甚至會造成空氣壓縮機過度運轉,導致機械使用壽命縮短和浪費電力等種種問題。SMC則挾著多年來累積的豐富技術與經驗,具有市場上其他外觀相似的同級產品無法取代的優勢。


包含通過該公司推出的排氣回收省能源迴路,所搭配的新款增壓缸係採用3活塞構造,將可利用氣壓缸推出作動後排氣的蓋側壓力,作為拉回的空氣源回收再利用,以增加2倍氣壓,避免管線末端壓力不足,在相同出力狀態下約削減45%空氣消耗量、32%充填儲氣桶時間,且將作動時的噪音從80dB降低為65dB。


2018年在日本最新上市的節能衝擊式噴槍,則透過有效斷面積擴大、效率化,以確保空氣到達噴嘴前維持壓力不變;再將噴嘴孔徑縮小,提升3倍高峰值壓力,促使衝擊力大幅增加,節省約85%空氣量與作業時間,可用於清除汽車製造等金屬加工業的CNC工具機加工後,在檯面上不易清除的異物、切削液、水滴,或被油附著的沾黏性切屑。


另因應現今製造業提高既有廠房、產線擴充彈性需求,在達到智慧自動化之前先完成省力化。SMC最新推出的液/氣動元件還強調可在既有效能不變的前提下縮小體積,滿足輕薄短小的主流設計趨勢,包含利用模組化設計,甚至開發氣電整合元件。


如該公司近期展示的輕巧型旋轉平台,不僅同時削減本體32%重量、28%高度,還能用來整合SMC自有旋轉組件,並配合既有產品與負載安裝互換用平台,選擇高度互換用連接塊。由於採用4軸步進馬達控制器可同步控制直線/圓弧補間、定位/推動動作,節省了過去客戶須在各軸安裝控制器的18%空間、配線與成本。


所推出的葉片式輕巧型旋轉缸,則透過角度調整與開關單元輕巧的一體化構造,不必拆解就能調整角度;搭配該公司在日本市占率最高的水平式輕巧型夾爪,自製成本較低,也能滿足客戶多樣少量的彈性化生產需求,有效縮短尺寸、削減46%重量、28%厚度,並增加最大使用夾持點。


SCHUNK善用氣動夾爪整合優勢 打造模組化自動夾持系統


圖4 : 由於SCHUNK公司氣壓缸採取專利鋸齒狀溝槽設計,可延長保養週期,並因此提高長時間夾持力,不致因長時間磨耗而鬆脫,保固期可達3年。(攝影/陳念舜)
圖4 : 由於SCHUNK公司氣壓缸採取專利鋸齒狀溝槽設計,可延長保養週期,並因此提高長時間夾持力,不致因長時間磨耗而鬆脫,保固期可達3年。(攝影/陳念舜)

另一家德國精密自動化夾持系統大廠SCHUNK(雄克)公司是全球夾持技術與抓取系統供應商,產品涵括最小的水平式機械夾爪到最大的夾頭系列產品,協助客戶顯著提升生產效率。也趁著當今製造業單站製程乃至於整個系統的自動化概念更為簡化,要求設備在設計時須為後續改造增效保留了極大彈性空間。


從而推出快速更換夾持系統,能整合其他眾多夾持裝置,包含夾持托盤、氣動和液壓夾持塊,以及爪式車床夾頭、磁力夾持解決方案,創建出一個適用於高效夾持工件的模組化系統;進而縮短生產和設備閒置時間,提高工藝過程穩定性或節省生產成本。



圖5 : SCHUNK將氣壓缸進/出氣端整合為單一接口後,不僅能有效縮減本體體積,還能蒐集感測器反饋位置資訊,與上層機器人控制器連結,讓氣壓缸價值提升。(攝影/陳念舜)
圖5 : SCHUNK將氣壓缸進/出氣端整合為單一接口後,不僅能有效縮減本體體積,還能蒐集感測器反饋位置資訊,與上層機器人控制器連結,讓氣壓缸價值提升。(攝影/陳念舜)

台灣雄克公司區域銷售經理施信瑋表示,該公司生產的多款液/氣壓驅動的系列機械式夾爪,為其長年暢銷的成熟產品之一,共分為2~4爪不同基本氣壓缸型式,防塵與防水等級可達到IP64/65/67。如今在工業4.0潮流裡,還能搭配其他外部感測器、電磁閥,與客戶工廠內機器人、AGV等自動化設備整合,在耗費空氣量不變的情形下出力更大,也符合減法設計潮流。


以及SCHUNK將氣壓缸進/出氣端整合為單一接口後,再透過電磁閥切換開/關,不僅能有效縮減本體體積,更符合現今既有工廠擴充,須節省空間及配線需求;讓客戶購入後,不只獲得一具氣壓缸的價值,還能與上層各家品牌機器人控制器連結,或蒐集感測器反饋位置資訊,得知是否為開/關狀態或確實夾持與否。


施信瑋進一步指出,由於該公司氣壓缸係採取專利鋸齒狀溝槽設計,有別於其他市面上99%都屬於T型溝槽設計,可在滑動接觸過程中蓄油而延長保養週期,保固期可達3年,並因此提高長時間夾持力,不致因磨耗而鬆脫;加上夾爪長度增加50%,使得夾取物件時的熱傳導效率更佳,而加快散熱,氣壓缸本體可耐寬溫達到5~130℃。


最新推出的首款內建電子元件的24V電動磁力機械夾爪,則強調經內部整合電子元件後,不必使用其他控制器或任何裝機調校工作,就能交替搬運多種較薄工件和板材;同時在24V電源控制時,簡化連結和接線,係利用數位I/O埠通訊驅動,不會占用控制箱的空間,得以協助使用者節省成本,並最大程度減少了接線和調校工作。


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