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打破Z軸運動控制瓶頸!台達推出最佳電子組裝解決方案

2024年08月06日 首頁 » 熱門科技

打破Z軸運動控制瓶頸!台達推出最佳電子組裝解決方案


受全球地緣政治影響,全球化供應鏈發生劇變,取而代之的是Local for local的本地化市場策略,自動化與智能化轉型也在人口紅利逐漸消失後,成為產業絕地逢生的新指引。為了在有限空間進行自動化精密組裝,同時兼顧產品良率和產線稼功率,台達推出集成多軸交流服務系統、微型線性馬達模塊與光學式線性編碼器的整體解決方案,為企業提供1 1大於2的附加價值與效益。

為了實現產線自動化與智能化,如今的電子組裝設備多朝向微型化、高效、高速、高精、低能耗以及多軸同動與同步控制的趨勢發展。台達高端型多軸交流服務系統ASDA-W3 ,與內置光學式線性編碼器之微型線馬模塊的集成,不僅能滿足當前電子組裝設備主流發展需求,更是打破Z軸上下運動控制瓶頸的最佳整體解決方案。

台達機電業務群運動方案業務部總經理黃群皓指出,在整個電子組裝解決方案中,服務驅動器ASDA-W3負責驅動馬達;微型線性馬達擔任致動器的角色,至於光學式線性編碼器(也稱光學尺)則扮演測量的角色。通過編碼器與驅動器,台達方案能精準地讓致動器達到所要的力量、位置跟速度。

以上三款產品各具特色,皆能滿足電子組裝市場不同應用需求。如今產線自動化已成為電子組裝產業的目標,台達進一步將三者集成成解決方案,在電子組裝與半導體產業更能發揮強大的綜效,尤其大幅優化製程中垂直方向的Z軸運動控制,已成為電子組裝、半導體及鏡頭模塊設備等產業提升機台產能與良率的關鍵。另外,台達ASDA-W3與微型線性馬達皆支持多軸同動,愈多的馬達、軸數與工業機器人,愈能展現精密的同步控制,進而發揮效率與產能大幅提升的自動化效益。

黃群皓進一步指出,少量多樣生產模式已成為電子組裝尋求智能化轉型的主要生產模式,快速換線的靈活彈性也在這樣的模式下徹底展現。通過更上位軟體層的掌控,企業得以快速進行工單、產線/站別規劃及產能配置的快速變更與轉換,ASDA-W3的模塊化設計能極具彈性地滿足這樣的需求。

不僅如此,隨著ESG可持續發展已成全球不同領域與規模之企業的共同目標,降低設備能耗也成為電子產業的發展重心,採用了共直流母線設計的ASDA-W3,實現回生能量再利用,讓節能效益最大化。

服務驅動器之所以能廣泛應用於自動化機台,是因為它顯著提升運動控制的速度、精度及效率。台達ASDA-W3在此基礎上,進一步采全模塊化設計,與市場上采獨立架構的產品相比,能完全擺脫上位控制器的桎梏並大幅強化同步控制性能,再加上模塊間無背隙的連接安裝,比起多台單/雙軸服務驅動器的並接設計,占用空間更小,精省配盤空間,降低構建及整體持有成本。

除了背板外,ASDA-W3包括電源、驅動及控制模塊,用戶可將各種功能模塊緊密安裝在最多支持12槽的背板模塊上。模塊之間完全不需保留散熱空間,鋁質金屬背板就能將熱能往後排出,兼顧散熱與空間節省的效益。此外,背板式安裝簡便,所有模塊皆采便於維護的前方出線設計,用戶可快速更換,有效降低安裝與維修的時間與負荷。

其中,電源模塊則能通過背板對各模塊供電,有效簡化電源配線,進而最高節省35%的電控安裝空間。驅動模塊支持服務與線性馬達,單一驅動模塊即能實現2軸馬達控制。內置CPU的控制模塊最高可控制12軸馬達,用戶通過單一軟體與網路線,就能輕鬆完成調機。

黃群皓表示,ASDA-W3展現有目共睹的高效性能,首先,背板模塊實現400 Mbps的高速通信,控制模塊支持EtherCAT通信,最快通信速度達到125μs,命令更新速度更高達62.5μs,在這樣完美搭配下,展現高響應、低延遲、運動控制精細等顯著效益。同時最高響應帶寬為3.5kHz,有助快速整定,進而實現產能提升以及高速、高精應用等目標與需求。

再者,ASDA-W3也提供無與倫比的多軸同步控制能力。有別市售產品在每個驅動器上內置控制功能的做法,ASDA-W3以單一控制模塊來控制多台驅動模塊,此種設計架構特別適用於極度要求精準控制的多軸同動及龍門運動應用,但凡電子組裝、半導體、鋰電池、物流、包裝及木工,皆有這方面高度需求。除了支持多種通信與上位控制器集成外,ASDA-W3可在內部自行產生簡單運動命令,以供用戶靈活規劃單軸運動,還可以16kHz的速度同步率,精準控制主從軸馬達,實現多組龍門高精度同步運動,並提升追隨效率。

在安全保護上,ASDA-W3所支持的安全轉矩關閉功能STO(Safe Torque Off),也已取得SIL3認證,該功能可適時切斷馬達電源或停止該軸運動,以確保人員安全。另一個值得一提的特色是提升回生能量使用效率的共直流母線設計,適時提供再生能量給其他加速軸使用。經客戶實際使用反饋,該設計確實有利降低機台能耗與碳排。

打破Z軸運動控制瓶頸!台達推出最佳電子組裝解決方案


台達將服務驅動器、微型致動器和測量集成成解決方案,在電子組裝與半導體產業大幅優化製程中垂直方向的Z軸運動控制。

兼具輕巧、高速、高精、高穩定性與力量控制等特性的台達微型線馬模塊,已經成功為電子組裝、半導體及光學模塊等產業,解決關鍵製程上Z軸運動控制瓶頸,同時提升機台產能與良率的最佳解決方案之一。相關應用包括精密組件/晶片的移載與取放、壓合、SMT貼裝、晶片固晶、插件及檢測。換言之,微型線馬模塊的目標市場主要聚焦在鏡頭模塊組裝、電子組裝與半導體市場中的Z軸應用上。

台達微型線馬模塊集成線性馬達、光學尺、力量傳感器、滑軌和框架等組件,可實現極精細力量控制、速度/力量傳感與回授、位置回授及軟著陸(Soft Landing)等功能。包括動子、定子及光學尺的設計與製造,乃至整個模塊設計、功能開發、與生產製造,全都由台達一手自行包辦。其中,光學尺是台達為了解決當前半導體及醫療等領域的精密測量需求而特別自行開發的,甚至還特別設計一台專門製造光學尺的自動化機台。

台達光學尺包含讀頭及量尺兩個重要的組件,專為高精高速運動控制需求,提供精準位置回授信號。其功能包含測量、定位及位置控制等,適用於金屬精密加工、PCB插件與晶片取放等領域。

其中讀頭具備許多專利設計與功能,包括採用光源與光傳感器一體化集成的反射式光學傳感設計、抗污能力。搭配量尺上特有的圖紋數組pattern,即使有油污或背景光源變化下,該讀頭皆能精準讀取。台達線馬模塊使用空氣軸承,重複精度達到0.128μm,比起一般設備與製程要求的2μm普遍精度不可同日而語,因而成為超高精度驗證的首選。

打破Z軸運動控制瓶頸!台達推出最佳電子組裝解決方案


台達微型線馬模塊體積輕薄,並排安裝即可有效快速提升產能。

黃群皓表示,有鑑於市場上已有許多較為泛用且價格低廉的線馬產品,台達解決方案主攻電子及半導體等特定製造應用領域的微型線馬Z軸運動應用,以凸顯強化自身難以取代的優勢。其中,將力量傳感器內置到台達微型線馬中,是當前業界少見的創舉。

至於軟著陸功能,更被台達視為能在市場上取得領先的致勝關鍵。該功能確保精準穩妥的Z軸取放運動,首先通過位置控制模式,高速下降到預定位置上,接著立即轉換到力量控制模式,精密調整速度與力道,便能精準、平穩又順暢地完成組件或晶片的取放,實現製程效率、良率與稼功率的優化。

台達微型線馬模塊還具備幾個值得注意的特色,包括適用於SMT貼片及AOI檢測的直線加旋轉運動控制功能,以及適用於半導體搬運及CNC加工的大推力線性馬達規格。在尺寸上,台達線馬目前寬度13mm,堪稱業界最薄最小,接下來也會挑戰8mm的產品設計。

黃群皓總結指出,不論是ASDA-W3的多軸設計、高精高速運動控制、多軸龍門同動,抑或微型線馬模塊集成力量傳感器,以軟著陸功能實現精密組件取放,再到光學尺上專利的讀頭設計與量尺上特有的圖紋數組pattern,皆充分納入台達的創新元素與研發實力,更集成了獨特的技術能量,與永遠貼合市場需求前端的設計理念,進而帶給客戶難以取代的增值效益。

(圖片來源:台達電子)

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