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機械手臂如何幫助企業提高競爭力?

提升品質、增加產能、提高收益是每一間企業都想達到的目標! 但在導入機械手臂前,應該要先瞭解為什麼要導入機械手臂?是否有導入機械手臂的必要?導入機械手臂後又會帶來哪些好處? 現在就讓我們進一步瞭解:如何挑選合適的機械手臂來提升工廠產能。

作者

莊馥綺

5.6k

・2022/11/15

機械手臂具有高速和高精度的特性,結合智慧型技術並與研發系統整合後,絕對是滿足高品質CNC機加工快速生產需求、提高企業競爭優勢的最佳幫手之一,且符合各種不同產業需求,企業可以利用自動化機械設備來降低成本、打造智慧工廠、提高人員安全性與生產力,讓生產過程更智慧化


一般導入機械手臂的契機與原因,不外乎是碰到下列幾項困難點:

1.缺工、2.技術斷層、3.操作安全上的疑慮、4.產品品質無法標準化、5.產量無法提升等問題。

 機械手臂可以取代產線上的人力,但面對少量多樣的生產需求、產品生命週期縮短以及缺工的困擾,該如何利用機械手臂做到提高品質和如期交付呢?如何才能讓機械手臂發揮最大效益,而不是導入後就放在倉庫長灰塵呢?

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在發現問題後,接下來就是要想辦法解,畢竟工欲善其事,必先利其器。想要提高設備、人員的稼動率、提升產品品質,那就要先來瞭解機械手臂的運作原理、特性與相關風險。




 


機械手臂建置要點

機械手臂(robotic arm)是一種模仿人類手臂功能,具有多關節連結在一起,允許在平面或三度空間進行運動。透過操作者輸入指令後,利用馬達驅動手臂進行反覆無數次正確規律運作的機器,可應用於不同產業,如:電子光電、汽車產業、生技製藥、半導體、通訊網路、食品飲料、機電設備、民生用品業等,目的就是為了讓人們在工作與生活中更加便利。

 

1.機械手臂運作原理

機械手臂是以物聯網(IoT)和機械手臂感測器等技術來連接生產設備再利用數位系統軟體工具,將OT和IT的數據資料整合,以數據模型的應用,完成各種不同的需求,如:自動上下料、快速換模/換線、刀具設備定期保養管理/異常通知等、達到工作中即時的人機協作。

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2.機械手臂挑選要點

機械手臂有非常多型號、品牌、功能,因此一開始的「選擇」就非常重要了,無論是為了搬運、CNC機加工上下料、焊接、包裝堆棧、電子組裝等需要自動化來做的事情,都可以利用機械手臂來實現自動化願景!

 

但如何才能挑選到真正適合自己產線的機械手臂呢?

 

機械手臂大致可分成兩種:工業型機械手臂和協作型械手臂工業型機械手臂定位精度高、防塵抗汙力佳、承載力高,加上可分成許多種類,像是直角坐標機械手臂水平多關節機械手臂、垂直多關節機器人、並聯型機械手臂(蜘蛛爪機械型手臂)等,因此可以依照需求挑選不同種類,加上智慧化軟體操作介面、讓生產更高效率。如:需要進行焊接時,可以挑選六軸垂直關節型的焊接機械手臂進行運作。

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由於工業型機械手臂在執行任務時,往往會無法完全預期外界環境的狀態,有可能會發生意外碰撞而導致硬體上的損壞或人員傷害,為了避免類似情形發生,協作型機械手臂便可以做到平衡安全的必要性與彈性生產的需求協作型機械手臂因為重量輕、容易移動、適合人機協作的環境,因此常見於我們的生活中:像是在餐廳吃飯時,便可以看到協助送餐的機器人,那便是屬於協作型的一種。


3.機械手臂搭配不同裝置進行不同運用

想要讓產線更流暢、增加生產彈性,在面對少量多樣的客戶需求之下,可以輕鬆應對急單與插單,完成訂單準時交貨、準時收款,增加企業競爭力的話,必須要讓機械手臂能夠更靈活運用,因此可以搭配以下幾種不同裝置,進行模組化、低成本、 高靈活性、高彈性的運作。

 

1.各試夾爪、接頭:應用於換線、物品夾取,可依照不同需求為工件設計專門各型式夾爪、接頭,像是進行焊接時可以選擇相對應的焊接頭。

2.換模換線:進行快速換模時,手臂可以回到原本設定的原點,標準化產品。

3.自動上下料:利用機械手臂搭配快速換模系統進行自動上下料。

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機械手臂帶來的效益

人需要休息、吃飯,在長時間重複動作的工作環境下,注意力難免較不集中,無法維持產品品質。而機械手臂在生產時雖然也有一定的cycle time,但無論是工業型機械手臂還是協作型機械手臂,都可以幫助企業提高其競爭優勢,並透過實現關鍵流程的自動化來保持低成本。比起人工作業一天下來能產出的量能反而變多。除此之外,導入機械手臂還有哪些好處呢?


提高安全性

機械手臂可以在危險的環境中操作,取代人員執行高風險的工作,提高人員在工作中的安全性。


降低人力成本

一直以來,「人」才是最不可控的因素,無論是缺工導致產能不足,無法如期交貨,造成損失,甚至被罰錢,還是因人為操作不當而導致職災發生,都可以利用機械手臂有效改善這一點。

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提高效率與生產力

機械手臂可以每天24小時、每週 7 天不斷運轉而不感到疲勞,讓產線可以持續進行生產、檢驗或其他作業,大大提高產量。


提高設備稼動率

利用IoT聯網,將所有設備的使用次數、狀況的數據資料記錄保存,進一步達到預防保養/異常通知、減少設備損耗提高設備總和效率OEE和稼動率

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資訊即時化、數位化

可以將數據連傳接到手機,即時接收設備狀況(手臂稼動/異常狀況/生產時間),即時掌握製造現場所有情況。


提高產品品質

以人員操作機台設備難免有失誤讓產品品質無法統一,現在利用IoT聯網機械設備可以排除人為因素的影響、以標準化的程式和參數進行加工製造和篩檢,不僅可以提升產品品質,還能穩定產量。


降低生產成本

傳統加工方式時間難以計算,成本抓不準,而以手臂取代人力,便可以自由控制產能與時間。

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 小結

工業4.0推動智慧製造趨勢已成為各產業轉型的契機,機械手臂不僅能將師傅的經驗和能力轉變成數位化的資料數據,應用於各種產業中,除了可以24小時自動檢查讓產線不停擺,達到節省人力、減少人類暴露在危險的工作環境,甚至進行更加精密的工作或是輔助操作,像是將生產製程相關機械設備加上機器視覺整合可提高自動化效率。這些都是邁向自動化生產的第一步,而搭配數位資訊系統將IT+OT進行整合,並開始轉型則是開始智慧生產的關鍵。


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參考資料:巨緯科技 鼎新電腦 ABB機械手臂 維基百科

機械手臂

巨緯科技

巨緯科技深耕自動化產業,為ABB台灣代理商,提供ABB變頻器、機械手臂、系統整合和整線自動化建置服務

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