2019/2/3

自動化設備開發學習資源

從有網路開始,學習幾乎可以說是跨國界、無時間限制、無止盡的;
在自動化設備開發上也是,
多了網路,讓資訊的傳遞與分享越來越方便,
接下說明並提供一些個人經常使用的網路學習資源,也會持續更新找到的學習資源。

先前有一篇文章描述有關設備開發機械工程師的訓練

裡面有提到訓練部份除了公司行政相關以外,
技術的教育訓練可以分成四大類:
設計工具、機構設計與元件、零件材料、表面處理選用與加工、產品製程四個部份。

設計工具

主要就是 CAx、Excel 等軟體需要學,
這一個部份包括軟體原廠、經銷商等會提供基礎、進階的線上學習或實體課程,
熱門的軟體 (Solidworks & Creo/ProE) 也有很多書、手冊可以參考,
網路上也有很多高手分享使用心得。

CAx

我的第一份工作是用AutoCAD R9,DOS環境,用繪圖板,在公司要自己學;
後來負責導入 Inventor 有上過一次 3 天的基礎教育訓練,跟一次 Inventor Studio 教育訓練,聽過一些軟體研討會、發表會;另外學過 3 天的ProE 2000;SWX沒來找我也不理我,所以反而沒學過。

第三份工作進代理商從事技術支援工作,
原廠只會提供一堆學習資料,
軟體幾乎都要自己學,
那一段時間學 Algor、Inventor動力學模擬、Inventor應力分析、CFDesign、Factory Design Utility,Inventor Studio、Inventor Publish、Nastran In CAD、Creo Simulate等等一大堆,
以目前會的內容來說以上的軟體自學比例比較高。

但對自動化設備工程師來說這是不正常的;
強烈建議還是應該上過一次軟體基礎教育訓練,
若是去上課有困難,建議可把自學範例全部作完一次以上,應該對軟體的操作就可以熟悉到一定的程度。

如果要自學,CAD跟其他軟體有三種網路資源可以好好利用:

1. 軟體的內建或線上說明檔,
例如 Inventor 2019 online help ,
不過根據個人經驗,說明檔內容因為撰寫人個人經驗再加上翻譯成繁體中文的關係,有些內容寫得有看沒有懂,但是比沒有好一點。

2. 官網釋出的自學範例影音教學範例

3. 官網討論區跟網友部落格(例如我這一個部落格…)。

以前在軟體代理商工作,
真的就是靠以上這些網路資源學軟體跟解軟體問題後再教客戶/學員。

Solidworks 也都有以上的網路資源,比 Inventor 更多。

Excel

從以前就看到很多工程師坐在電腦前面按計算機,
有的還是按基本功能的計算機,好歹也拿個工程計算機出來用...

但是電腦明明就有一個超強的計算工具:EXCEL!
可以作更多,數值修正又更方便,實在沒有不用的道理!
不過近年來學校資訊教育普及還是有幫助,會用EXCEL的工程師越來越多了,
現在用不好也沒關係,
我看過不知道科學記號表示方式的工程師,
甚至台大機械所碩士班的學生有很多也才剛開始學著用,
只要肯學就好辦,至少比 CAx 工具容易多了。

Excel的 網路分享資料就更多了,
例如:excel.台灣
對工程師來說,我認為至少要會基本上的四則 +-*/、冪次^、三角函數等數學運算,
跟一些基本的折線圖、XY散佈圖製作;
如果有能力當然學越多越好,
例如像:
加總、簡單統計計算等:SUM、SUMPRODUCT、AVERAGE、STDEVP,
三角與反三角函數,SIN、COS、TAN、ASIN、ACOS、ATAN,
角度跟弧度的換算,DEGREE、RADIAN,
邏輯判斷:IF ... THEN ... ELSE IF ... END IF、AND、OR、NOT、TRUE、FALSE,
最大/小值,四捨五入處理:MAX、MIN、CEILING、FLOOR、ROUND,
表格數值搜尋處理:LOOKUP、HLOOKUP、VLOOKUP,
跟進階的圖表與功能,例如曲面圖、XY散佈圖的趨勢線與公式、富立葉轉換等等。

機構設計與元件選用

自動化設備少不了機構,
機構要負責支撐固定、定位、搬送等動作,
說得好聽一點就是物流製程或精密機械設計;
支撐固定、定位就是夾治具,
可以參考另外一篇“夾具、治具、模具”說明,
學習上如果願意花點小錢,工研院有個課程,請業界講師來教概念,我覺得還不錯,參考連結
不想花錢的話,業界講師有在公司網站上放講義可以參考:竣貿國際

夾治具固定產品後進行製程的動作要靠機構,
設備機構動作主要有簡單的直線移動、旋轉,
複雜的連桿、凸輪、棘輪、日內瓦機構等等;
機構設計可以參考一些學校用的參考書,
懶得找書、看書,也可以參考Youtune上由台達找學校老師作的教學影片:

機構的組成就是特定功能的市購元件加上自行設計作為連結、支撐的零件所組成,
所以機構設計跟元件選用其實是密不可分的,
必須要認識一堆的元件;
在第一份工作剛進公司時,
主管就指著他身後的型錄櫃,
叫我有空就去翻翻看,多認識一些元件…

這些元件的技術資訊從哪來?
坦白說,作事情(資訊的提供)是需要有動機跟經濟來源支持的,
所以有關元件的資訊提供主要還是以元件供應商提供的資料最多、最詳細。

因此元件的學習資源,大概就三個方向:
1. 元件供應商的技術支援人員、手冊、說明文件、型錄等。
2. 其他公開資訊,例如相關論文、研討會。
3. 找第二、第三來源供應商聊聊供應商自家產品的 SWOT。

要學元件建議要先瞭解分類方式,
但是分類方式可說是見仁見智,
每個產業和專家各有其分類重點。

我個人是將元件分為:

驅動元件:
馬達 (可參考東方馬達)、液氣缸等。

傳動元件:
齒輪(可參考 KHK )、皮帶(可參考台灣時規皮帶)、鏈條(可參考日本 TSUBAKI )、螺桿螺帽(可參考 NSK 型錄的B部份THKTBI 型錄)等,
至於像連桿、凸輪等傳動件雖然也有市購件可以買,但是性質比較像是特殊設計零件,
建議可以參考網路分享文,例如學校講義:凸輪機動學-連桿
想更深入點可參考原文書如 “Cam Design Handbook”、“Geometric Design of Linkage”、“Design of Special Plannar Linkages” 等,網路上有免費電子書資源可以找,可以試試,找不到再私訊給我

導引支撐元件:
滑動與滾動軸承(可參考 NSK )、直線軸承/線性襯套(可參考 THK )、線性(直線)滑軌(可參考 THK )、弧形滑軌等;
THK 跟 NSK 相關技術資料提供很多,光是看這兩家公司的資料,可能就要花很多時間,一般來說還是建議要選的時候看,否則就算有辦法看完到最後一頁,大概第一頁的早就忘光了。

控制元件:
電磁閥(可參考 SMC )、氣動閥(可參考 CKD )、變頻器、馬達控制器、PLC(可參考 MITSUBISHI )、IPC( ADVANTECH )、單晶片、按鈕開關( IDEC )、光電/光柵開關(可參考OMRON )、極限開關( OMRON )、繼電器( OMRON )、電磁接觸器等等。

感測器/檢測裝置:
編碼器( Omron、Sick、Renishaw ),光電感測器等(可參考 Keyence )。

其他元件:那就很廣泛了,有找到再陸續補充。

零件材料與表面處理選用與加工

零件在進行設計時有三個大重點:
零件的幾何形狀
零件的材料與表面處理
零件的加工方法與精度要求

老實說這三個部份之前並沒有特別去找有甚麼書可以看,
通常是憑自己對加工設備的粗淺認識(這是靠大學時期學過一年的工廠實習課程),
還有後來跟加工廠討論的經驗,另外就是上網找資料。

零件的幾何形狀相對單純,就是要配合機構設計上的需求,
但是要注意的試材料取得與加工方法的可行性,
例如設計一個直徑 1000 mm,長度 600 mm 的鋁製滾輪,
素材就出問題,台灣鋁棒只有進直徑 200 mm 的鋁棒,
國外最多有作到 400 mm的鋁棒,所以直徑 1000 的鋁製滾輪設計就會碰到素材選擇的問題,
因為沒有素材,只能開模鑄造直徑 1000 的鋁圓柱,
還要有能夠一次澆鑄這麼多鋁液的工廠,
即使有工廠可以作,費用也不會太便宜;
如果沒有,那就抱歉了,設計的幾何形狀與材料選擇根本不可行!
所以設計時的幾何形狀必須要考慮素材取得跟加工方法的可行性。

設備用零件材料的學習資源非常的多,
教科書有教過非常多的工程材料,實務上卻不是每一種材料想要就有,
真正要使用時必須要透過材料商,
另外有一篇介紹 機械設備上的常用材料,跟一篇介紹設備零件加工用素材選擇可以參考,
其他更多資料可以看國內外的材料商、製造公司網站資料,
例如 中鋼中鋼鋁業、國內外的材料商等等。

除了不鏽鋼、工程塑膠、少數金屬材料以外,
一般常用的鋼、鋁材料都需要作表面處理,
表面處理的目的就是調整零件材料表面的狀況,
最主要的有三項:防腐蝕、提高硬度、美觀。
表面處理發展最多的就是鋼材,有鍍、浸、塗、噴、珠擊、高週波、滲氮、滲碳、PVD、CVD 等等不同物理、化學方式改變表面的性質,
這些不同方法各有其特殊用途、目的與成本考量,
這個部份的資料很散,原因是不同表面處理方式有其特殊的材料、設備、原理跟處理的目標材料對象,
資料分散在不同公司網頁或技術單位中,而且很多新技術牽涉到商業機密,都是講個大概,
書上會寫到得很多都是老技術,有的書則是彙整多篇論文,看起來都有點辛苦,
重點是在台灣可能根本找不到廠商能作;
所以表面處理的資料,其實還是先找國內廠商的技術服務資料比較保險,
建議以表面處理方法名稱輸入查詢,例如:
無電解鎳(化學鎳):鎂上美昇榮日勝凱銘特異亞金華上豪俊
陽極處理:鎂上美祐鋒

MISUMI有一個技術文件網頁有列出多種表面處理技術的簡介:Surface Finishing Tutorial


產品製程

附註:台達電結合學校推出自動化線上學程,
也很值得花時間看一下:
http://tech.deltamoocx.net/

未完,會陸續增加...

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