智慧機械與永續創新

上銀科技自1989 年創立以來,從直線傳動零組件成長發展至今成為具有系統化整合的製造廠。近年來全球面臨少子化帶來的缺工問題,各國皆在推動製造業轉型,例如:德國的工業4.0、中國製造2025、美國製造回流與再工業化、日本工業智慧化以及台灣智慧製造等。

此外,台灣與鄰近的日本皆面臨人口老化生產力下降的問題,智動化工廠與醫療照護相關產品皆是迫切需求,智動化工廠所需的機械手臂、自動化平台、伺服馬達、傳動元件等,都是上銀科技能提供給客戶的解決方案。

上銀科技從傳動零組件起家,滾珠螺桿與線性滑軌都是機械設備節能維持高精度的關鍵,在這些關鍵零組件的基礎下,發展的機械設備具有相同的優勢。上銀科技所開發的醫療照護設備,由於關鍵零組件皆能自製,在成本上相對具有優勢,更貼近消費市場,也讓冰冷的機械零件,更貼近人性的溫度。

研發目標與資源統籌分配

基於經營與服務思維的創新,上銀科技每年提撥營業額的4%~6% 在研發經費上,現有產品係以客戶需求為目的而持續創新,也針對傳動系統的垂直整合積極佈局,例如特殊軸承、Torque Motor 迴轉工作台、諧波減速機等Total Solution 服務。

依水平展開, 則有智慧型滾珠螺桿(intelligent 4.0 Ballscrew, i4.0BS®)、工業機器人、醫療設備等產品滿足工業智動化、醫療照護的需求,期能為人類福祉貢獻心力。

2016 年~2020 年研發經費投入比例

2016 年~2020 年研發經費投入比例

研發專案管理體系的建立

(1) 研發專案管理體系依據上銀科技研發專案管理辦法,產品專案開發流程與協同設計( 流程包括設計協同與資訊協同 ) 如圖所示:

產品專案開發流程與協同設計

(2) 由被動式接單後之售後服務轉為開放互動式的售前服務,研發部門定期拜訪客戶交換產業知識與經驗。研發團隊亦與主要客戶進行新產品協同設計開發,協助顧客的新產品能快速上市,創造雙贏。

產業機器人

全球智慧自動化需求旺盛,機器人與智慧自動化已是大勢所趨,台灣各產業也積極投入轉型升級,思考如何透過資訊技術,突破生產製造瓶頸,重新創造台灣製造業的新價值。上銀科技進一步發展以智慧設備、大數據分析和互聯網為基礎的智慧化服務,結合各領域夥伴,積極地推動傳統製造業的智慧升級,帶動產業界智能創新。

執行方式:

  • 運用3D 視覺、無人搬運車,結合各領域產業知識及大數據的分析,包括建構水五金及手工具等產業智慧化產線。
  • 協助客戶確實掌握生產進度、備料計劃與外包管理等實際問題為主要目標。
  • 建構設備的智慧預知保養、能源管理等解決方案,為後續產品帶來效率提升以及成本降低等優勢。

(1) 機器手臂搬動式回收系統

上銀科技與Miniwiz 小智研發合作的「機器手臂移動式回收系統」,以展現科技與環保結合的新面向,設計出搭配上銀機器手臂RA620與電動夾爪XEG 系列的移動式回收系統,打造回收再利用的過程零污染,製造出可以再次使用的生活用品,實踐循環經濟,協助人們完成重複性高且危險的工作,整個製程從來料到熱壓成形只要4 分鐘,就可讓廢棄的塑膠瓶再次利用,讓人類可以專注在回收製程的改善與操作,創造經濟與環保雙贏,並影響更多產業走向循環經濟。

(2) 晶圓移載模組(Equipment Front End Module,EFEM)

EFEM(Equipment Front End Module) ,從產品推出市場後,藉由HIWIN 集團產品多元且豐富的垂直整合能力下,持續創新且開發適合不同領域客戶的使用情境,提供多種構型選擇(2020 年新設計),所以不僅是在不同的晶圓尺寸的使用條件,或是載入/ 出埠的數量彈性選擇,都可根據客戶需求調整,快速因應不同的產線,達成高自由度、低成本及低佔地需求,結合其他工作站點進行串線全自動生產能力。

晶圓移載模組EFEM

醫療器材

上銀科技以自身雄厚的關鍵元件製造技術與機器手臂開發經驗,跨足醫療產業,打造復健、手術與福祉照護等醫用輔助機器人,除了為各大醫療中心提供優質服務,也將照護設備普及到社區,實踐『精進人類生命品質的參與者』之精神。此外,上銀科技醫療團隊也同步追蹤產品使用情況,並實地走訪服務現場,能即時且真實的收集使用回饋,進行全面性的資料分析以優化設備,確保產品符合市場趨勢,累積在醫療產業的實力,為人類健康帶來貢獻。

(1) 下肢肌力訓練機 (MRG-P100)

中風與脊椎損傷患者除面臨艱辛的復健歷程外,同時衍伸出許多醫療照護的人力需求,上銀科技開發的下肢肌力訓練機MRG-P100,跳脫傳統懸吊之方式(使用者五花大綁),採用安全舒適的三點承靠設計,在上下機作業上能夠節省更多的時間(30 分鐘➡ 5 分鐘),讓治療師能夠有更多的體力、時間和患者互動。依據資料收集,從2016 年至2020 年MRG-P100 全球累計使用次數已達270,370 次,換算成時間,可節省患者上機時間高達112,654 小時,有效縮短療程時間,降低治療師的體力負擔,進而提升整體的醫療品質。

HIWIN下肢肌力訓練機

相比懸吊式復健系統,上機累積節省時間如下:

相比懸吊式復健系統上機累積節省時間

(2) 內視鏡扶持機器手臂(MTG-H100)

MTG-H100 內視鏡扶持機器手臂使用於微創手術中,能夠穩定扶持內視鏡並進行精準的移動定位,運動方式採用「虛擬中心點運動」以避免移動過程中擴大微創傷口,提升手術的安全性。內視鏡扶持機器手臂在新版的設計改良後,可以符合內視鏡自旋360 度的觀看視野,適配更多不同視野角度的內視鏡,解決內視鏡旋轉空間限制以提升手術效率。

內視鏡扶持機器手臂

針對市面上不同術別所使用的各種規格內視鏡,上銀科技製作對應之扣件規格,並增添染色處理,使扣件不但符合手術無菌管控要求外,同時提升醫護人員使用辨識度,讓患者可獲得更高品質的醫療。


綠色設計產品之開發情況

上銀科技一直以來為改善人類生活福祉而努力,從元件類的滾珠螺桿、線性滑軌、特殊軸承、減速機,到次系統的單軸機器人、迴轉工作台,甚至到系統的工業機器人與醫療相關設備都是持續耕耘的產品,其中相關產品皆已推廣至全球自動化產業與醫療產業。

(1) 滾珠螺桿系列

因應國內能源與空氣污染議題,在工業生產上如何節電、省電,一直是企業關注的目標。全電式射出機領域,相較於油壓設備,採用電動伺服驅動的系統能省下約40~60%的電力,上銀科技的重負荷滾珠螺桿在全電式射出機應用,自2012 年累計至2020 年已為全球省下約22.5億度電。

2012 年-2020 年累計節省電量統計圖

2012 年-2020 年累計節省電量統計圖

  • 智慧型滾珠螺桿i4.0BS®

上銀科技因應工業4.0 智慧化生產需求,推出智慧型滾珠螺桿i4.0BS®,透過安裝於螺桿上的感測器量測物理訊號回傳到邊緣運算模組,進行即時演算,提供:螺桿壽命預診、智慧潤滑、振動診斷、溫度診斷等功能,除了輔助機台操作者,更能整合重要資訊回饋管理者做生產管理。

智慧診斷

其中智慧潤滑功能可透過滾珠螺桿的演算法即時運算潤滑油消耗的狀態,藉此達到適量給油、節能環保,又能兼顧機械零件安全的功效,可節省約40~70% 潤滑油的使用量。

經過十年的努力,『i4.0BS® 智慧型滾珠螺桿』是世界第1 支整合物聯網、感測器技術與邊際運算技術結合的產品,也是上銀科技跨入智慧製造的第1 個產品,此產品除了應用在工具機外,也成功打入日本重要射出成型機廠、新加坡半導體設備廠與台灣最重要的半體廠、手工具與水五金等產業,不但在2018 年榮獲國際創新獎,也於2020 年度榮獲台灣精品銀質獎殊榮。

2020 年度台灣精品銀質獎

  • 滾珠花鍵

HIWIN 滾珠花鍵為一種滾動導引元件,主要是由螺帽、螺桿、鋼珠與保持器所組成,能夠整合直線、旋轉及螺旋三種作動模式在一軸上。自動化設備需求要直線及旋轉作動時,會搭配滾珠螺桿及線性軸承才能達到此兩種運動模式,使用滾珠花鍵可減少安裝空間、設備重量、減化零組件數量,為產業提升生產效率及節能環保的效益。

  • HIWIN 微型滾珠螺桿

HIWIN 微型滾珠螺桿Super Z 系列是世界唯一採用金屬材質與最佳化的螺帽結構設計,整合創新設計理念,不僅解決業界困擾更能創造客戶潛在需求,適用於半導體/ 醫療/ 電子光電檢測/ 單軸機器人等設備。

Super Z 系列採最佳化之螺帽結構設計與循環結構組合,低運轉阻力可降低能源損耗並延長螺桿使用生命週期,特有螺帽結構設計,可用新製程生產,具最佳生產效率,可滿足短交期的需求,亦減少生產能源損耗,使產品具有環保及節能減碳之特性。

微型滾珠螺桿

(2) 重負荷型滾珠線性滑軌

HG 系列重負荷型滾珠線性滑軌,為四列式圓弧牙型接觸線性滑軌,優化目標為解決自動化機台組裝,主要設計為配件一體化設計,因一體化設計能更有效率的生產製造以及減少塑膠模具數量,達到減少生產間造成環境污染之綠色效益。線性滑軌內部的滾動體能更順暢的運行,進而降低線性滑軌運作時的振動,同時整合最佳化結構設計之超重負荷精密線性滑軌;相較於其他之線性滑軌提升了負荷與剛性能力,具備四方向等負載特色及自動調心的功能,可吸收安裝面的裝配誤差,得到高精度需求。高速度、高負荷、高剛性與高精度化概念已成為未來全世界工業產品發展的趨勢。

(3) 交叉滾柱軸承

因應工業4.0 的產業轉型趨勢,智慧製造機械手臂與自動化設備的需求面臨輕量化、節能及需在有限的空間中承受不同方向的負載與力矩,一般使用斜角滾珠軸承組配成對來符合需求。上銀科技薄型交叉滾柱軸承可同時承受不同方向之負荷,相較標準型交叉滾柱軸承更能達到輕量化與節省空間的需求並獲得所需的剛性表現,輕量化也使驅動馬達運轉時更能降低耗能。

一般斜角滾珠軸承與交叉滾柱軸承體積比較

一般斜角滾珠軸承與交叉滾柱軸承體積比較

(4) Torque Motor 迴轉工作台

因工具機與電子產業的蓬勃發展,所生產產品之複雜度、精密度與生產效率逐日提升,一般加工機已無法滿足此類產品,需結合迴轉工作台來提升加工機品質及效率。

HIWIN 所生產的迴轉工作台為直驅式的Torque Motor 迴轉工作台,相較於機械式的迴轉工作台,傳動效率高、加減速度快,能有效提升產品生產效率,並能有效縮短機台運作時數,達到節省能源之效果。

(5) HIWIN 諧波減速機(DATORKER®)

HIWIN 諧波減速機(DATORKER®) 秉持著環保、綠能的設計理念,運用最佳化齒型設計,大幅提高嚙合率,達成輕量化及高速比之特性。在相同輸出扭矩情況下,搭配諧波減速機的馬達比使用單一馬達可節省能源消耗高達85%。諧波減速機產品體積小、重量輕,不僅節省空間上的設計,並擁有更大的扭矩輸出。

諧波減速機具有節能減碳之特性, 更提供機器手臂、自動化、工具機、半導體產業使用上之便利性。

諧波減速機

使用單一馬達與使用諧波減速機馬達瓦數比較

使用單一馬達與使用諧波減速機馬達瓦數比較

(6) 迴轉工作台節能方案

使用單一馬達與使用諧波減速機馬達瓦數比較

機械業發展趨向多軸化及高效率,需高品質零組件才能提升產業價值與競爭優勢。

HIWIN 透過人才培育、產學合作與深耕多年的傳動技術,在研發與製造皆具備高階技術和創新能量,並因應產業多元化需求與未來趨勢變化,推出採用碳纖維複合材料的高精度迴轉工作台。

HIWIN 高精度迴轉工作台運用碳纖維複合材料的特性達到輕量化設計,較同規格迴轉工作台減輕 30Kg,降低10.7% 的重量。輕量化設計有利於選配馬達驅動模組規格最佳化,省電42%,輕量化設計可縮短運動周期,同時提高生產效率,符合節能、減碳的綠能製造趨勢。