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智慧應變感測螺絲

 

產品介紹

本產品針對機械業車床加工的關鍵問題-刀具狀態監控,設計出國內首套自製、鎖附後可感測應變訊號的“智慧應變感測螺絲”,其可鎖附於車床的刀具座、取代傳統所使用的一般螺絲,再搭配後端訊號擷取與分析模組,分析加工過程的刀具動態力量,進而即時、自動、連續地監控刀具狀態,並能在偵測到刀具磨損後發出警報,使加工現場可即時停機進行檢修,避免加工品質及產能的下降。本產品已在國內兩大軸承製造廠試營運中,針對刀具狀態之評估準確率可達99.5%以上,預期每年可在原料成本控管、品質與產能最大化、人力運用彈性等方面為業者帶來千萬元等級的效益。

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智慧應變感測螺絲

尺寸 M8~M20
鎖緊力 150lb-in以上
Capacity 600KG
Sensitivity 0.2 mV/V
Total Error < 5%
工作溫度 -20⁰C ~ 70⁰C
Safe Overload 150%
工作壽命 3000萬次以上敲擊

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

訊號擷取模組

輸入通道 2
訊號放大倍率 5000~20000
取樣頻率 ~250 kS/s
ADC Resolution 16 bits
資料輸出 Ethernet/USB
外型尺寸 W220mm * L140mm * H100mm

 


產業技術現況


對於機械加工而言,刀具狀態,亦即其磨耗程度,會直接影響到產出工件的尺寸精度、表面精度等關鍵品質因子,因此,其監控與管理對加工製程的重要性不言而喻。傳統常採用的方法主要是透過巡檢人員在現場監控,不定期抽檢工件進行量測,再藉以推斷刀具狀態。然而,此法需要長時間經驗累積方能有快速、正確的判斷,且不同人員之判斷結果也可能不同;而隨著科技進步與少子化的時代趨勢,此種耗費人力、時間、極為講求經驗的方法也已漸不適用於現今的機械加工場域。另一方面,刀具製造商雖會訂出建議的換刀頻率,但此頻率易受現場環境變化、製程、原料品質等因素影響,因此,容易出現刀具提前耗損,但未能及時由巡檢人員檢測出來,或是刀具仍可正常使用,但因已達換刀時間而只能換下等情況,造成原料浪費、產能下降,使廠商無法獲得最大效益。

 


產品開發之動機與目的


我國之機械產業,不管在設備、加工製造等領域都在國際上佔有一席之地,然而隨著全球工業4.0、智慧製造等議題及技術的快速發展,欲維持以往地位、甚至更上層樓,都面臨了國際上強大的挑戰。以軸承、齒輪、螺桿等機械傳動元件之金屬加工為例,近年來其雖固定為我國前三大機械業出口項目之一,但產值卻無法保持成長趨勢。而由於我國之機械業者以中小企業為最大宗,多數無餘力自行針對智慧製造之相關技術進行發展,因此,為發揮工研院輔助、輔導業界發展之宗旨,本產品於構想之初即透過多次拜訪廠商,瞭解到上述刀具狀態監控問題對機械加工業者的重要性及影響程度,而後並鎖定於智慧應變感測螺絲的軟硬體開發與應用,期能突破現行機械加工場域中大量倚靠人力檢測之不便,並輔助機械加工業者達成提高產能、減少浪費之目的。

1. 工研院機械所106年度品質管理優良案例獎,前瞻計畫類第一名
2. 2017 IEEE ICRA國際研討會參展(@新加坡)
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