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作者:李坤穎、魏士傑、羅世杰、陳志明工業基礎專欄｜機台精度維持及診斷技術

台灣人口結構老化、勞動人力縮減與產業競爭優勢流失等已成為急需解決的課題，反觀各國政府無不積極擬定產業結構轉型對策。台灣工具機業者目前在智能化工具機技術雖較薄弱，但因具備雄厚的資通訊產業技術底子，如果能善用並與工具機技術結合，智能化工具機技術及其服務平台或許反而可以成為台灣工具機業者在國際市場的競爭利器。

工具機進給軸在運轉中，會因為馬達、軸承及螺帽的發熱，導致螺桿進給系統的溫升及伴隨生成的熱變形，使其定位精度劣化造成熱誤差，利用工具機進給軸數位分身技術建立機台精度長時間維持及精度診斷技術，能預測進給軸的溫度分佈，並補償至控制器。除此之外，進給軸定位精度取決於剛性及背隙，進給軸剛性包含馬達剛性、軸承和螺帽，利用進給軸數位分身技術能有效預測剛性並降低熱變位對剛性影響，且即時調整至控制器提升精度達到最大目標。進給軸零件在正常磨耗下，會導致預壓力減小而造成剛性降低和背隙劣化，這時就需要雲端自動調整參數，方能兼顧效率與品質。預計此系統可以簡化該生產過程以優化維護活動和調度，支持製造人員進行更智能的決策以及開發自我照護的智能機床，減少每年至少花費營運成本的20%進行設備停機保養與維修，以及讓各個環節的效率均達最佳化，設備使用效率、勞動生產力提高30%。

作者:李坤穎、謝秉澂工業基礎專欄 | 工具機熱穩定人工智慧學習技術

全球人口結構改變，導致製造業正面臨升級轉型壓力，人工智慧技術不斷朝製造業生產過程應用，工具機傳統管理方法已無法有效解決現階段製造系統中所衍生的問題，故全球各國陸續投入大量資源將提升製造業競爭力視為國家重點政策。因應當前智慧製造趨勢，我國政府積極推動製造業從過往的大量生產自動化朝向智慧機械與智慧製造發展，著眼於發展具環境感知、安全人機互動、自主決策等能力的設備與系統，以因應多元化的製造與服務需求。工具機的系統中，主軸為主要核心關鍵的模組，對於最終工件精度扮演著極其重要的角色，工具機的主軸在加工過程中，其旋轉精度與動態特性影響最終的加工品質，因而各類工具機對於主軸系統都有相當高的穩定性要求，根據文獻[1]，工具機加工時之誤差有40%至70%是由熱變位所造成的，故解決了熱誤差問題，其工具機品級勢必能往上升級。現今對於工具機熱誤差較普遍的作法為利用控制器進行軸向位置補正(position compensation)的方法來進行熱誤差補償，而補償精度取決於熱誤差模型精度且受環境溫度變化影響甚據。

本技術主要聚焦於人工智慧建立主軸熱誤差補償之技術，其係基於主軸溫度感測資訊、與主軸熱誤差相關之資訊及深度強化學習方法，建立動態冷卻機流量/流速適應控制之自我學習與調整，並以主軸溫度變動偏差量最小化為調整目標，以降低環境溫度變化及主軸熱誤差對加工精度的影響。

作者:李坤穎、魏士傑、羅世杰、廖彥欣工業基礎專欄 │ 內藏式主軸冷卻流道設計研究

作者:李坤穎、魏士傑、羅世杰、廖彥欣工具機熱抑制最佳化技術

作者:李坤穎、駱文傑、魏士傑、羅世杰、廖彥欣智能化適應性冷卻控制於工具機加工精度之提昇

本研究主要是針對工具機主軸冷卻機進行適應性冷卻控制，針對工具機加工過程中不同的負載所產生的熱量進行熱交換冷卻的動作。從散熱量實驗方面可以發現，冷卻流體適應性控制，能帶走將近148.66 W的熱量；另外，主軸在變負載的情況下，適應性冷卻控制能有效抑制主軸的軸向熱變形30 %以上。在實際的加工應用上，進行工件的加工，長時間精加工下，其平行度、平面度及尺寸的加工精度可以提升40%以上。由研究的結果中，可以說明主軸透過適應性冷卻控制方法進行熱抑制，除了可有效降低熱變形外，更可使加工的精度提昇，為提昇工具機精度的有效方法。

作者:廖彥欣、李坤穎、羅世杰、魏士傑工具機熱流固耦合分析基礎技術

作者:魏士傑、李坤穎、羅世杰、廖彥欣液靜壓軌道直度對於溫度和流量參數最佳化

作者:羅世杰、陳冠文、李坤穎、魏士傑立臥五軸銑車複合關鍵零組件技術發展

作者:李坤穎、駱文傑、魏士傑、洪祥豪冷卻流體適應性控制於工具機主軸精度之提昇

工具機加工過程中，主軸的高速旋轉會產生大量的摩擦熱，此些熱量會使得主軸於運轉過程中產生熱偏移的狀況，從而對於加工工件的準確度產生很大的影響。因此，於運轉過程中所產生的熱量，必須透過冷卻系統即時將熱量由運轉中的主軸排除。本研究中，我們針對工具機使用的直結式主軸做熱變位分析，並使用自適應性冷卻控制系統，針對工具機加工過程中不同的負載及轉速所產生的熱量進行熱交換冷卻的動作，來達到熱誤差抑制的效果。從散熱量實驗方面可以發現，冷卻流體適應性控制可隨著工具機加工時的負載狀態進行冷卻流體的調變，最多能帶走將近148.66 W的熱量，並做出更有效且立即性的熱抑制，降低熱變形量。

作者:李坤穎、魏士傑、羅世杰、廖彥欣、陳冠文工具機熱穩定核心基礎技術

作者:羅世杰、蕭錫鴻、李坤穎、魏士傑、廖彥欣工具機可靠度分析技術

工具機的可靠度必然重要，但往往在開發新產品的時候總是不被放在首要的考慮重點，主要因為工具機系統是由多個次系統組合而成的一個複雜系統，其系統結構複雜、功能多樣性及應用範圍廣，整機系統的可靠度不僅須考慮各次系統的問題，還須考慮次系統間的匹配問題，這些問題都會影響整機系統的可靠度，也因此發展工具機可靠度的技術，已是成為主要課題。本文將探討及發展工具機系統於設計階段導入可靠度工程技術的方法。

作者:陳尚德、蕭錫鴻、李坤穎從德國AMB展分析五軸加工發展趨勢

台灣五軸加工機剛在起步的階段，而德國的五軸加工機已經持續了好幾年。未來的五軸加工機主要加工的元件為何?五軸加工設備最適當的構型為何?五軸加工設備未來準備要量產的方向在哪?要怎麼改善現階段台灣的五軸加工設備，進步的空間為何?這都是目前國內工具機業者所考慮並急切想切入的核心。在2008的日本JIMTOF展場中我們已可看到五軸加工多樣的設計與發展，但是兩年後於德國的AMB展場中觀察到的卻是中小型五軸加工的成熟化與量產趨勢。

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