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金豐公司伺服沖床發(fā)展現(xiàn)況及未來趨勢(shì) 引言 傳統(tǒng)金屬成形制造技術(shù)中，機(jī)械式?jīng)_床得到大量的應(yīng)用，近年來隨著產(chǎn)業(yè)需求，如:粉末成形、難成形材料成形、復(fù)雜形狀零件成形、復(fù)合成形及高精度成形等技術(shù)開發(fā)，對(duì)沖壓設(shè)備的機(jī)能做出了更大的挑戰(zhàn)；隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)及IT技術(shù)等進(jìn)步，先進(jìn)廠商遂結(jié)合切削工具機(jī)應(yīng)用多年的伺服電動(dòng)機(jī)，開發(fā)出更具彈性伺服沖床，以伺服電動(dòng)機(jī)直接作為沖床動(dòng)力源，透過螺桿、曲柄連桿及肘桿等方式，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化至滑塊的直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用伺服電動(dòng)機(jī)可應(yīng)用程序編輯特性，實(shí)現(xiàn)滑塊運(yùn)動(dòng)達(dá)成可控制，以滿足沖壓加工的彈性及智能等需求，被譽(yù)為第三代沖床，目前已成為世界沖壓技術(shù)及裝備發(fā)展的主要潮流之一。 全球伺服沖床發(fā)展現(xiàn)狀 上世紀(jì)末日、歐等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家興起投入伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)沖壓機(jī)械的研發(fā)工作，這種伺服沖床與傳統(tǒng)機(jī)械式?jīng)_床相比。具有節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、滑塊運(yùn)動(dòng)彈性廣、產(chǎn)品精度高及新材料成形性佳等優(yōu)點(diǎn)。這類沖床于日本已非常普及，在汽車零件及電子零件等難成形零件加工、高精度加工應(yīng)用中，已經(jīng)顯示了其機(jī)能之優(yōu)越性，日本在伺服沖床研發(fā)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)及商品化等方面，于國(guó)際間皆位處領(lǐng)先位置。日本廠商有AIDA，KOMATSU、AMINO、AMADA、FUJI-STEEL、放電精密，H&F及YAMADA DOBBY等廠家，相繼發(fā)展出不同傳動(dòng)方式及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的伺服沖床，在日本的沖壓行業(yè)已經(jīng)把伺服沖壓當(dāng)作了支撐未來日本經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)策，在日本制造中的機(jī)械式?jīng)_床有30%以上是伺服沖床，是全球伺服沖床制造最為積極的國(guó)家，目前生產(chǎn)伺服沖床的沖壓能力已達(dá)25000KN。 其他區(qū)域沖壓設(shè)備于伺服沖壓領(lǐng)域發(fā)展雖然較晚，不過一些沖壓設(shè)備廠商亦相繼投入這行列中，發(fā)展速度不顯遜色，美國(guó)的WIEDEMANN和W.A.WHITNEY公司、德國(guó)的TRUMPF和NIXOORF DARADORN公司，西班牙的FAGOR和瑞士的RASKIN公司都對(duì)伺服壓力機(jī)進(jìn)行了研究，但以SCHULER為代表，發(fā)展最快，SCHULER 公司于2010年推出新一代伺服驅(qū)動(dòng)沖床，此新落料與成形沖床公稱能力范圍從2500~30000KN，采用了SDT可編輯伺服直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，搭配高性能扭矩電動(dòng)機(jī)、指定模具及周邊自動(dòng)化設(shè)施，無飛輪及離合剎車器，讓作業(yè)增加很高的靈活度。 臺(tái)灣金豐、協(xié)易及中國(guó)濟(jì)二、齊二、廣鍛、江蘇中興西田數(shù)控等亦有伺服沖床相關(guān)產(chǎn)品，產(chǎn)品沖壓能力已達(dá)10000KN；其中江蘇中興西田數(shù)控為中、日兩國(guó)所共同投資，全力發(fā)展伺服數(shù)控沖床。 伺服沖床具有滑塊速度可控、難成形材料易制性、節(jié)能環(huán)保、一機(jī)多功之彈性及智能化等優(yōu)點(diǎn)，因此各國(guó)皆投入此領(lǐng)域研究發(fā)展及應(yīng)用，伺服沖壓設(shè)備已是未來各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的重要沖壓裝備。 伺服沖床的應(yīng)用 伺服沖床主要應(yīng)用于引伸、沖裁、彎曲、冷鍛及壓印等生產(chǎn)線以及試模沖床。因采用計(jì)算機(jī)控制，利用數(shù)字技術(shù)及回饋控制方法達(dá)到高級(jí)精度控制：既可對(duì)沖床滑塊位置進(jìn)行控制，透過監(jiān)控系統(tǒng)及補(bǔ)償控制，滑塊的位置重復(fù)控制精度±0.01mm；因運(yùn)動(dòng)模式可采用程序編輯，可對(duì)滑塊速度及軌跡進(jìn)行控制，大幅降低沖壓域的速度，降低沖壓噪音及震動(dòng)，改善了沖壓的工作環(huán)境，延長(zhǎng)模具使用壽命；同時(shí)，還可對(duì)滑塊的輸出力進(jìn)行控制，控制精度可達(dá)滑塊的最大輸出力的±1.6%。從而使汽車制造中采用高強(qiáng)度鋼板、鋁合金板材的大型覆蓋件的成形成為可能；難成形材料如鎂合金、鋁合金及鈦合金等，配合模具設(shè)計(jì)及周邊系統(tǒng)控制，使新材料易于成形。 金豐伺服沖壓設(shè)備發(fā)展 金豐自2002年即投入伺服沖壓設(shè)備相關(guān)研究及開發(fā)，第一代產(chǎn)品CM1-110參加2005年臺(tái)灣第二屆數(shù)控工具機(jī)研究開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品榮獲佳作獎(jiǎng)，這是臺(tái)灣第一臺(tái)發(fā)布的伺服沖床，其主要傳動(dòng)模式由小型伺服電動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿υ矗高^減速及扭矩放大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，將動(dòng)力傳遞至滑塊作各種曲線模式的運(yùn)動(dòng)，因當(dāng)時(shí)沖壓設(shè)備專屬伺服電動(dòng)機(jī)研究開發(fā)尚未成熟，所以只能以較小動(dòng)力的伺服電動(dòng)機(jī)透過扭矩放大機(jī)構(gòu)作應(yīng)用，因機(jī)構(gòu)內(nèi)部零件制作不易及后續(xù)大型伺服電動(dòng)機(jī)被開發(fā)量產(chǎn)應(yīng)用，因此此機(jī)型未作商品化，但金豐對(duì)于控制系統(tǒng)、界面?zhèn)鬏斦霞氨O(jiān)控系統(tǒng)等研究有了深入研究成果，這使臺(tái)灣伺服沖壓設(shè)備邁入新的里程。
CM1系列CNC數(shù)字化成形沖床 CF1系列單曲軸直驅(qū)式數(shù)字化成形沖床 2005年起隨著國(guó)外大型伺服電動(dòng)機(jī)相繼開發(fā)上市，使得沖壓設(shè)備動(dòng)力傳遞變得更簡(jiǎn)單化，因而有CF1系列C形單曲軸直驅(qū)式數(shù)字化成形沖床、GTX-S系列門型雙曲軸伺服沖床、iLS1系列、SL1系列及DLS系列多用途連桿式伺服沖床等產(chǎn)品相繼開發(fā)及商品化上市，并已成功銷售至北美及東南亞等地區(qū)，因此在伺服沖壓設(shè)備領(lǐng)域的產(chǎn)品線逐步擴(kuò)大及予以完善。
開發(fā)的伺服沖床機(jī)構(gòu)傳遞模式有伺服電動(dòng)機(jī)+齒輪+曲軸、伺服電動(dòng)機(jī)+皮帶輪+齒輪+連桿、伺服電動(dòng)機(jī)+減速機(jī)構(gòu)+省力連桿+曲軸等三種模式，可適用于不同產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，iLS1系列多用途連桿式伺服沖床于2011年TIMTOS榮獲工具機(jī)研發(fā)創(chuàng)新競(jìng)賽佳作獎(jiǎng)；i-motion連桿伺服沖床技術(shù)開發(fā)計(jì)劃(SL1系列)則于2010年通過臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)部科技研發(fā)發(fā)展項(xiàng)目審查，透過政府單位、產(chǎn)學(xué)、研等單位共同合作開發(fā)新一代伺服沖壓設(shè)備， 其主要特色有: 1、省力連桿式傳動(dòng)技術(shù):省力連桿式傳動(dòng)技術(shù)，不僅可以放大伺服馬達(dá)扭矩，以達(dá)到能力發(fā)生點(diǎn)時(shí)工作所需扭矩。更可透過省力連桿技術(shù)，有效降低伺服馬達(dá)扭力規(guī)格克服直驅(qū)式伺服沖床對(duì)大扭力伺服馬達(dá)的需求，達(dá)到采用市販標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格品目的，借此有效降低伺服馬達(dá)成本。 2、下死點(diǎn)穩(wěn)定度監(jiān)控技術(shù): 透過在滑塊上方安裝一傳感器，根據(jù)實(shí)際滑塊下死點(diǎn)位置實(shí)時(shí)回饋訊號(hào)給控制器，若回饋的訊號(hào)超過用戶設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，即會(huì)驅(qū)動(dòng)滑塊下死點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)滑塊下死點(diǎn)位置進(jìn)行補(bǔ)正，透過此項(xiàng)技術(shù)不僅可以確保下死點(diǎn)位置不會(huì)隨著潤(rùn)滑或溫度變化因而變動(dòng)，進(jìn)而影響加工精度，確保加工質(zhì)量。 3、沖擊力監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù):經(jīng)由于滑塊板四角邊緣安裝傳感器，進(jìn)而量測(cè)于實(shí)際沖壓時(shí)，工件受到?jīng)_壓力作用后，傳遞至滑塊板四角之沖擊力，依據(jù)四角傳感器量測(cè)的沖擊力差異值，依據(jù)此量化數(shù)值，調(diào)整模具前后左右位置，進(jìn)而使工件質(zhì)心位置與沖床滑塊中心呈一直線，借此提高加工成品精度及提升模具壽命。 4、i-motion連桿伺服沖床技術(shù): i-motion不僅以伺服馬達(dá)與省力連桿機(jī)構(gòu)取代離合剎車器，避免離合剎車器因摩擦與空轉(zhuǎn)造成的能量損耗，更以省力連桿降低馬達(dá)容量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能目的。 實(shí)務(wù)沖壓所產(chǎn)出展現(xiàn)成效則有: 1、采用減速機(jī)構(gòu)的減速比，提升馬達(dá)需求轉(zhuǎn)速降低馬達(dá)需求扭矩，搭配省力連桿機(jī)構(gòu)，可將需求的伺服馬達(dá)功率降低到直驅(qū)式40%以下。 2、采用省力連桿能夠于能力發(fā)生點(diǎn)時(shí)，透過特殊連桿角度與架構(gòu)，有效放大伺服馬達(dá)(輸入端)所輸入的扭矩，達(dá)到滿足沖壓(輸出端)扭矩的需求。 3、取消了飛輪及離合剎車器，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，因此電能消耗大大降低。節(jié)能可達(dá)到和30%~60%。 4、行程中可對(duì)滑塊速度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，因此在沖壓中段控制滑塊使其停頓，并降低其進(jìn)入板料時(shí)的速度，從而達(dá)到減少噪音的目的，通常降噪效果可達(dá)10分貝左右。另外，還能減輕滑塊進(jìn)入板料時(shí)的沖擊，進(jìn)而延長(zhǎng)模具的使用壽命。 5、滑塊行程和速度能夠任意調(diào)整，可以以程序設(shè)定在接近下死點(diǎn)加工的成形動(dòng)作為緩速，而在加工區(qū)域前與成型完離開之速度為快速移動(dòng)。如此一來，即使將加工區(qū)域速度放慢到成形理想速度，也可較以往提升約1/3的生產(chǎn)效率。 i-motion連桿伺服沖床技術(shù)開發(fā)計(jì)劃產(chǎn)品，SL1-200以鎂合金(AZ31B)手機(jī)外殼為產(chǎn)品做實(shí)物沖制，使用模內(nèi)加熱曲線模式得到良好的映證，取得難成形材料的作業(yè)參數(shù)。 金豐伺服沖壓設(shè)備開發(fā)瓶頸 金豐目前伺服沖床開發(fā)仍局限于3000KN以內(nèi)產(chǎn)品，大型化是未來趨勢(shì)，目前主要因素為臺(tái)灣對(duì)于沖壓設(shè)備低轉(zhuǎn)速高扭矩專用的電動(dòng)機(jī)，尚未有大功率產(chǎn)品開發(fā)，制限往大型化低成本的沖壓設(shè)備開發(fā)；伺服沖壓設(shè)備無飛輪及離剎裝置，作業(yè)中缺少能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)及回升電流能量?jī)?chǔ)存裝置，大容量的電容能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)裝置可反饋沖壓時(shí)能量，大容量的電容儲(chǔ)存能量系統(tǒng)開發(fā)目前仍有技術(shù)瓶頸；成形工藝作業(yè)參數(shù)因研究及應(yīng)用不足，產(chǎn)業(yè)使用仍有疑慮，在推展伺服沖床上需對(duì)使用廠商作教導(dǎo)及協(xié)助規(guī)劃如模具及周邊系統(tǒng)的搭配；鍛造設(shè)備應(yīng)用在鍛造時(shí)有在下死點(diǎn)高位如25mm開始沖壓，造成作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，使得電動(dòng)機(jī)需保持長(zhǎng)時(shí)間的大電力，對(duì)于電動(dòng)機(jī)發(fā)熱問題尚未有對(duì)策。 金豐伺服沖壓設(shè)備未來發(fā)展 金豐對(duì)于伺服沖床未來開發(fā)有幾個(gè)方向: 一、大型化:汽車產(chǎn)業(yè)沖壓生產(chǎn)線因汽車輕量化需求，使得高張力鋼板應(yīng)用持續(xù)增加，在傳統(tǒng)機(jī)械式?jīng)_床不易成形的材料，需借助伺服自由運(yùn)動(dòng)模式予以克服，伺服大型化是無法避免發(fā)展趨勢(shì)，目前已規(guī)劃的沖床為SDS、SL2-SV及SL4-SV。 二、伺服鍛造機(jī):鍛造機(jī)械要克服電機(jī)發(fā)熱及大電力保持問題，將有效達(dá)到長(zhǎng)行程及精密沖壓。 三、大容量能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng):沖壓造成能量補(bǔ)充及回充，讓伺服沖床達(dá)到節(jié)電措施及能量的再利用。 四、難成形材料應(yīng)用:3C產(chǎn)業(yè)及汽車輕量化多采輕合金應(yīng)用，透過材料應(yīng)用研究，協(xié)助廠商提升產(chǎn)品升級(jí)。 五、高精度:沖壓設(shè)備多采機(jī)構(gòu)克服大容量電動(dòng)機(jī)能力不足，但接口增加將造成運(yùn)轉(zhuǎn)的下死點(diǎn)變位問題，位置自動(dòng)偵測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)的開發(fā)予以彌補(bǔ)下死點(diǎn)變位問題，讓制品精度提高。 總結(jié) 伺服沖床具有精密復(fù)合、彈性、高效及節(jié)能環(huán)保等特性，應(yīng)用上越來越廣泛，在目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展強(qiáng)調(diào)智能及綠色趨勢(shì)，是符合趨勢(shì)的先進(jìn)沖壓設(shè)備，后續(xù)搭配IT及云端技術(shù)、自動(dòng)化設(shè)備等軟硬件設(shè)施，將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，因此伺服沖床在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用越來越重要，其發(fā)展是未來重要趨勢(shì)之一。 金豐在伺服沖壓領(lǐng)域雖面臨諸多瓶頸，技術(shù)上尚未能趕上先進(jìn)設(shè)備廠，但仍將加速技術(shù)研發(fā)克服瓶頸，以趕上此世界裝備技術(shù)發(fā)展之潮流。
關(guān)于金豐 金豐集團(tuán)創(chuàng)立于1948年，其前身是金豐鐵工廠，目前已發(fā)展成為一家國(guó)際化企業(yè)。經(jīng)過一個(gè)甲子的淬煉茁壯，金豐集團(tuán)已成為臺(tái)灣現(xiàn)在最大的沖鍛裝備制造廠，2011年集團(tuán)營(yíng)收金額超過70億臺(tái)幣。金豐集團(tuán)營(yíng)運(yùn)總部設(shè)在臺(tái)灣中部的彰化市，主要產(chǎn)品及服務(wù)為沖鍛壓力機(jī)及零件之研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、工程規(guī)劃及維護(hù)修理等業(yè)務(wù)。生產(chǎn)基地分布在臺(tái)灣彰化、浙江寧波及江蘇淮安等三地，集團(tuán)人數(shù)超過1200人，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域甚廣，橫跨運(yùn)輸、家電、機(jī)械、五金、3C（計(jì)算機(jī)、通訊和消費(fèi)電子產(chǎn)品等電子產(chǎn)品）等多個(gè)領(lǐng)域，營(yíng)銷網(wǎng)點(diǎn)遍及全球五大洲，產(chǎn)品銷售遍布全球50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，超過3500家的全球客戶皆為各領(lǐng)域翹楚，運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)有豐田、本田、福特等；家電產(chǎn)業(yè)有奇異、伊萊克斯、海爾等；3C產(chǎn)業(yè)有華碩、鴻海、偉創(chuàng)力等。產(chǎn)品質(zhì)量廣受各界信賴與肯定。
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