技術專輯主編前言|工具機與控制器技術專輯主編前言

作者:

蘇興川

刊登日期:2022/02/24

面對全球結構性巨變的影響,如何提升競爭力及附加價值是工具機產業關鍵而且迫切的議題,大家關注的重點不外聚焦在以下兩項:(1) 五軸(含車銑)工具機的深化以及如何提升經濟規模;(2) 如何從賣設備提升為解決方案的提供者。本期出刊,恰逢兩年一度的「台北國際工具機大展」前後,是檢視成效的關鍵時刻,因此特別邀請程泰集團楊德華董事長針對未來五到十年產業需面對的挑戰,以及如何因應佈局,提出領袖觀點。個人與楊董事長合作推動兩期的五軸工具機研發聯盟如圖1,對其深刻的產業情感及產品深化的堅持,極受感召。同時,也邀請工研院產業科技國際所針對越南、泰國、印度及馬來西亞等四個東南亞國家,做市場發展潛力的解析,為本次要聚焦的主題拉開序幕。

圖1 高階五軸工具機與航太製程聚落

工研院承接經濟部技術處科技專案計畫,任務是提供業界轉型升級的技術缺口,並建立合作推動平台,加速產業化成效。目前智慧機械科技中心持續針對「高階工具機開發工具」、「控制器與智能軟體」及「數位製造解決方案」等項目投入。並且為加速提升產業導入的質與量,同步建制推動平台,來整合連結關鍵的應用。包括:
(1) 系統整合(SI)產業的培育:中心已建制完整的高階控制器與智能軟體,並導入在五軸、車銑、單元產線、切削製造等多項應用。現階段努力促成更多系統整合廠商加入,希望利用SI本身的多元通路及自動化人才,共同解決終端使用者的痛點及價值,與設備業配套,連結高階應用、台商回流建廠、製造業數位轉型等商機,幾項推動成效整理如圖2。

圖2  SI整合推動方案

(2) 智慧製造場域及雲端應用平台:導入數位新科技為客戶價值及痛點找解決方案是提升附加價值的重要契機。中心針對已建置完成的驗證場域,將聚焦導入智慧機械雲平台,建構地端與雲端所需的標準化架構及應用工具,解決關鍵的資安及應用軟體不相容的問題,並提供實務的應用App,讓中小企業能快速導入應用,推動架構如圖3。

圖3 智慧機械雲通用地雲架構技術,建構智慧機械雲地雲生態

(3) 五軸工藝及產線應用人才培育:中心除與科技部及教育部持續合作高階軟硬體人才培育計畫及競賽外,並針對五軸應用工藝及數位產線應用人才進行深度培育,而且為了能提高實質進入產業服務的量能,本年度中心協助勞動部勞動力發展署桃竹苗分署建制智慧製造類產線及五軸工具機實作課程,內容包括生產管理、自動倉儲、加工自動化、加工智能化、五軸切削實務等等系列課程,大大提升職訓課程的廣度,也希望藉助職訓局的名師,培訓有意願進入機械領域的高徒,內容如圖4。

圖4 協助職訓局建制類產線及五軸工藝實作人才培育

本期針對能提升產業附加價值的軟硬體技術進行邀稿,除領袖觀點及市場分析兩篇外,並聚焦在五軸、車銑、切削優化、精度與效能、數位化產線等技術共收錄8篇。在「高階工具機精度量測與補償技術」一文,針對國產非接觸五軸機精度量測系統 (LASER R-TEST)與國際大廠荷蘭IBS、英國Renishaw..等做優劣比較,並說明其量測機能,含旋轉軸偏心、定位以及偏擺誤差等,輔以實際案例說明,提供一高性價比的五軸同動精度檢測方案,讓業者參考。「應用適應性命令整形技術於機器手臂振動抑制之研究」一文,則提出一套能線上偵測共振頻率飄移的適應性命令整形技術,隨著頻率飄移,同時能將整形器參數進行適應性調整,以保持振動抑制效果在最佳狀態。「工具機主軸狀態監控與數位模型應用」一文,提供一工具機機邊智能監控系統,其中包含開發機台暖機健康診斷功能,可診斷當下主軸健康狀態,降低設備維護工程時間;其次,針對主軸軸承使用線性數位模型,計算主軸的迴轉軌跡,並以實驗驗證,證明可有效預測主軸的同步動態精度誤差。「高階工具機智能加值軟體發展與應用」一文,介紹目前包含DMG、MAZAK、OKUMA等國際工具機大廠的工具機智能軟體發展與應用情況,再提出國產控制器的智能軟體解決方案,透過切削模擬與防碰撞、多軸匹配自動調機、扭力刀具壽命管理等功能,提升工具機加工性能、品質,並降低以往經驗試誤法造成的時間、物料成本浪費, 達成國產工具機與控制器的智能化升級。「高階工具機智能多軸控制技術」一文提供高階工具機智能加工控制功能技術,從商業控制器發展技術對應至國產數值控制器發展技術說明,讓機台具有優越性能並且在加工工件的品質也獲得提升,創造自有技術價值。智能製造系統需要能夠防止和檢測故障,但其中大多數都需要特殊設備(如感測器等),這會增加成本和設置時間。「基於ETHERCAT通訊之切削監控與刀具管理實現」一文提出了一種EtherCAT架構下,透過上位控制介面直接讀取伺服驅動器與變頻器的扭力負載值,不需要增加額外的感測器,達成切削狀態監控的目的並將機能嵌入於控制器中,乃為一種低成本、快速又有效的監控方式與刀具壽命管理方式。此外,在加工過程中切削刀具刀片事關成本有關,過早更換盈利能力降低,而過晚更換往往會由於切削失誤產生更多的廢料。本文也提出一種集成監控框架並整合於PC-BASED控制器上,透過Online且SENSOR LESS進行刀具磨損監控,並配合製程規劃切換到新刀具,不會“破壞”原生產力的流程,滿足真正的刀具壽命管理應用。「基於模型分析與曲線擬合之去毛邊工序3D軌跡線上提取技術及其應用」一文提供一種新的以機械手臂進行去毛邊方法,以工件之CAD模型進行輪廓提取與線上輪廓感測器掃瞄實體工件取得之輪廓進行擬合比對,提取去毛邊路徑點位,控制機械手臂進行路徑移動,最後進行自行車前叉工件去毛邊驗證,該技術可提昇國內機械手臂應用能量,縮短系統設置時間於30分內,降低生產成本70%。最後,「視覺用於工業設備之工作平面校正裝置與校正方法」提供了一種工作平面校正裝置,應用於AMR自動化上下料應用,透過安裝於機械手臂之工作平面校正裝置投影校正圖騰,可自動完成視覺傳感器的內部與外部參數,及工作平面對正,可解決AMR定位精度不佳之問題,提高取放料成功率。
以上,敬請讀者參考指正。

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