(左起)台達機電事業群 CNC 產品課攻堅組組長 林良騰、台達機電事業群運動控制器產品副理 黃群皓、台達機電事業群 CNC 產品課課長 劉淵銘(科技報橘攝)

從飛機螺旋槳、引擎,到住宅內的各種家具、無所不在的各種電子零件,這些精巧物件的生產並不是直接從工廠蹦出來,而是要透過 CNC 機台精密加工切削而成。因此,要說 CNC 工具機是現代生活的重要幕後功臣之一並不為過。CNC 技術已經問世多年,但近年產業環境丕變,台達機電事業群運動控制器產品副理黃群皓指出,工具機必須與時俱進,才能滿足製造業者的需求。

製造業轉型三大難題,驗證 CNC 機台必須升級

「這幾年製造業出現三大變化,包括產業間的競爭越來越激烈、整廠自動化速度加快、缺工問題持續難解。」他接著分析,這幾年雖受疫情影響,但整體社會的消費力依然不減,製造業者必須進一步提升產線稼動率,才能在產業賽局中勝出。

其次是智慧化成為製造業趨勢,自動化與數位化是智慧化的基礎,因此鏈結廠內各式生產機台、設備的整廠自動化已經成為必要作為。至於缺工狀況,受到少子化影響,產線人力短缺的問題一直難解,此現象在近五年內更加明顯,「缺工最直接的影響就是產能不足,更長遠來看則會導致資深技師的專業無法傳承,工廠技術出現斷層。」

為了協助解決此問題,台達近期推出全新 CNC 控制器 NC5 系列。黃群皓表示,台達布局此領域已超過 10 年, 2011 年推出第一代 CNC 控制器,在手機外殼加工的應用中,憑藉高速高精的優秀加工品質,格外受到3C加工業者青睞。這次推出的 NC5 系列除了進一步強化前瞻預覽與演算法運算以提高加工速度與精度,更具備多軸多通道與五軸工具機 RTCP 旋轉刀具尖點控制等進階功能,且採用了高速穩定且相容性高的開放式 EtherCAT 運動總線。

可以同步執行多種工序:多軸多通道,強化稼動率

台達機電事業群 CNC 產品課課長劉淵銘緊接著介紹這些功能對製造業者的意義。他表示,多軸多通道可讓業者用單一控制器同時控制多種加工路徑,相較於舊有控制器一次只能進行單一形式加工,控制器擁有多軸多通道功能,則可以同時對單一工件進行多工序複合加工或同時進行多個工件加工,完成複雜與大量的加工需求。

此外,台達 NC5 系列也支援機械手臂控制,將機床加工與手臂上下料功能整合在同一台控制器,免去以前需要兩台控制器個別控制,現在只要一台控制器就能實現,幫助業者降低成本。不僅如此,將機械手臂與 NC 控制整合在同一硬體上,就好像一個大腦直接控制左右手,能為加工帶來更好的流暢性。

鏈結廠內各式生產機台、設備的整廠自動化已經成為製造業者必要作為。

「真五軸」提升工件高精度需求

在模具、飛機渦輪葉片這類構造複雜、對精度有高度要求的工件加工上,特別需要五軸機加工才能達成。「具備 RTCP 功能的控制器才能使用在『真五軸』機台中,透過運動學的計算,讓刀具姿態可以配合刀尖路徑調整,才能完成工件加工。」

台達機電事業群 CNC 產品課攻堅組組長林良騰解釋,刀尖點的控制與補正再加上軸速度平順功能,NC5 系列可以讓機台避免加工軸劇烈位移影響,保持精準平順的刀具姿勢與動作。

NC5系列具備又被稱為「真五軸」的RTCP功能,刀具姿態可以配合刀尖路徑調整且保持運動的平順性;此外,NC5系列也整合了多軸多通道功能,一台控制器即可同時控制機械手臂上下料與機台加工,為業者省下建置與時間成本。

機台設備同步,搭建工廠內部智慧通訊

NC5 系列採用 EtherCAT 通訊,可以輕鬆整合台達伺服驅動及週邊裝置,EtherCAT  的高通訊速度,讓設備與週邊達到即時同步控制,加上具備完整的網路 API 函式庫,能幫助客戶對接系統平台,實現整廠連線、數據採集與分析,透過控制器的豐富介面與協定,逐步實現單機自動化到整廠連線的智能製造。

擁有強大功能的 NC5 系列,在製造業的應用相當多元,而為了更貼近客戶的行業需求, 除了泛用控制器之外,台達還推出木工、車床、3C 加工等領域的行業專用控制器。黃群皓指出,泛用型 NC5 系列結合目前市場常見功能,同時提供了多種優化設計,包括可簡化配線過程的統一控制模組端子設計、可節省建置成本的自帶 I/O 與類比輸出、應用多元廣泛的多樣化主軸控制與回授方式。

至於木工、車床與 3C 加工的行業專用控制器,則針對該領域的特定需求進行強化功能,例如木工開料機的極速打孔與排序加工、車床的雙通道整合機械手臂與車削不纏屑、3C 加工機的多主軸刀具補償與智能調機/補償等,「這些功能的發想與設計,都建構在台達深耕此一領域所累積出來的專業經驗上。」

台達向來擅於發掘產線生產痛點,並將其轉化成為產品升級的重要推力。台達的此一優勢也呈現在 NC5 系列的週邊支援,甚至將相關需求統整成為一站式的完整解決方案。

對於產線上控制器、伺服驅動系統、機械手臂、機器視覺等不一樣的優化需求,台達建議有CNC需求的製造業者可以 NC5 系列為核心打造智慧產線,同時解決稼動率與缺工問題,再搭配台達專為智慧工廠開發的軟體服務平台,軟硬整合、雙管齊下,便可逐步落實工業 4.0 願景。

(本文提供合作夥伴轉載。)