機械工業網 - 機械工業雜誌 - 機械產業的入口網站

作者:陳宛伶、陳逸群鋁鎂合金板材溫成形製程研究

因應全球節能減碳政策帶動運輸產業朝向低耗能、低排放等方向發展，電動車的開發已成為汽車產業下個10年發展的重點，卻面臨其龐大電力系統增加車重而使效能受限，因此車體輕量化設計已成為汽車大廠積極發展的方向。鋁合金為輕量化材料的代表，其中鋁鎂合金已廣泛應用於車輛外鈑件，但面臨具複雜曲面外型或深引伸部件時，成形後鈑件仍面臨品質不易控制的問題。研究中針對Al 5052-H32鋁鎂合金板材溫成形製程進行研究，透過改變製程中不同的參數探討其對成形後鈑件品質影響，同時考量實際製程可行性獲得適合之製程參數條件，並以座椅扶手進行實際試作驗證。

作者:紀佃昀、李宇修、許勝傑、曹子晴機械手臂動態精度提升技術

隨著工業自動化的逐漸普及，製造業者為了因應市場的競爭，勢必往高附加價值產品的加工生產努力，因此具有高製造彈性的機械手臂其加工精度就成為非常關鍵的部分。傳統關節式機械手臂雖然有很好的重現性，但是受到本身機構誤差的影響，很難有良好的準確性。除了準確性外，動態精度也就是即時的軌跡追蹤精度，更與加工品質和產能直接相關。良好的動態精度能使機械手臂在高速的運動下製造高品質、複雜幾何的工件。本文採用一雙迴圈的疊代學習控制演算法來優化機械手臂在動態軌跡追蹤時的準確性與精密度，使絕對精度達0.2 mm，使機械手臂能夠應用在高精度製程。

作者:唐溥陽、蔡孟勳、林明宗、吳玉蟬、李日傑、麥朝創具轉角平滑化之創新五軸插補器設計

本文主要是開發創新五軸插補器以生成平滑的進給率曲線和刀具中心點軌跡之命令，所提出的方法可依據各驅動軸的最大速度、加速度、急衝度以刀尖點的最大進給速度，並在給定轉角輪廓誤差的條件下進行插補器加減速規劃。首先，基於齊次轉換矩陣推導了五軸工具機的順逆向運動學方程式，以建立驅動軸與刀具姿態之間的相對關係，接著計算插補程序所需資訊，而核心技術包含速度限制公式與轉角平滑化，速度限制公式調整最大速度以確保切線和軸向的速度符合限制，轉角平滑化功能藉由考量刀具和運動軸方向上的急衝度、加速度以及速度來產生平滑的運動軌跡，以解決多線段相接時向量改變導致轉角速度不連續的問題，同時確保轉角輪廓誤差在給定的範圍。最後，搭配海德漢iTNC530控制器的五軸雕刻機上進行實驗，並經由相同的參數設定，將所發展的方法與海德漢控制器所輸出的五軸插補點進行比較，以分析所提出方法之優缺點。

作者:林政傑、廖建智、何筱晨、周國華、王仁傑智慧化加工參數調整模組整合工具機刀尖點預測技術應用實務切削

在工具機產業中，加工件品質好壞關鍵由表面粗糙度、精度及速度決定，加工參數調整成為品質關鍵因素，可避免結構振動且提高輪廓精度，問題點在於如何依據成品標準設定加工參數決定表面粗糙度、精度及速度？工研院研發智慧化加工參數調整模組，此模組應用機台實際加工，依據不同的加工產品需求決定加工參數，模組特色一為加工參數全由電腦運算最佳值，取代人為試誤法的缺陷，可提升調整參數效率。實際切削行為是主軸刀具與工作台工件的相對關係，模組特色二為納入主軸刀尖點(TCP)動態響應，依據主軸刀尖點(TCP)特徵進行加工參數調整。

作者:劉德葳、蔡孟勳、張宜斌、王仁傑建構智慧機械聯網平台技術

近年來，政府大力推動智慧機械產業，智慧機械主要是以精密機械、自動化與資通訊科技為基礎，透過搭配雲端網路平台、工業物聯網、機器人、大數據等相關技術，希望讓臺灣「傳統機械產業」轉型為「智慧機械產業」，進而提升機械產業於國際競爭力。無論是人工智慧（AI）、工業4.0或智慧機械等願景，其中最主要的技術之一在於擷取產線運作時機械與感測器的資訊，並透過資通訊技術串聯至邊緣電腦，達到工廠管理（如：稼動率、機台警報等），亦可以利用設置資料庫管理系統進行資料存取，提供人工智慧分析與健康預診基礎。本文將以整合FANUC控制器並結合美國國家儀器公司（National Instruments）感測器擷取卡為案例進行說明，首先透過導入FANUC與National Instruments 函式庫，並搭配使用TCP/IP與USB通訊取得機台與感測器資訊，接著採用MariaDB SQL資料庫進行資料保存，最後利用Qt進行人機介面設計並導入慣量估測當成範例來驗證此智能化模組，期望透過此系統能達到建置智慧工廠的目標。

作者:陳淇星、沈宗福、楊竣翔、翁英哲、陳俊漢工廠能效改善策略之案例研究與效益驗證

本文針對工業界三大核心動力系統– 空壓、冷卻水泵及冰水機組，提出系統化的能效改善策略。透
過實場量測診斷，分析既有設備之能源使用現況，並導入高效率永磁變頻馬達、系統整合控制及熱回收技術。研究結果顯示，透過設備更新與變頻參數優化，個別系統之節能比率可達35.3% 至70.9% 不等。本文藉由三家代表性廠商之實作案例，驗證能效改善方案之可行性，提供產業建立節能示範點之參考基準。

作者:陳炳仁車輛氫儲存控制系統與加氫站的整合技術發展

本文探討車輛氫儲存控制系統與加氫站的整合技術發展，內容涵蓋兩大面向：加氫協定標準與技術發展，以及氫儲存控制系統在加氫功能上的控制內容。前者包括加氫協定標準、加氫介面與加氫流程；後者則包含氫儲存控制系統的加氫控制及整合實作驗證。透過本文內容，可提供車輛與加氫站整體加氫技術的系統性說明，期能對於加氫產業的發展推動提供參考。

作者:陳品洋、曾郁安、游秉鈞結合虛擬控制器之雲端加工驗證技術

現行 CAM（Computer-aided manufacturing）模擬多僅重建理想幾何刀路，無法反映控制器加減速與伺服動態，形成「模擬正常、實切失真」落差。本文提出以虛擬控制器為核心的雲端加工驗證技術，忠實重現 CNC（Computer Numerical Control）插補與速度規劃，在雲端產生接近實機的時間序列插補點與軸速訊號，作為 3D（three-dimensional）切削模擬、切削力學分析以及 3D 渲染的共同基準。透過服務化與可擴充運算架構，本技術提供可重複、可追溯的遠端驗證流程，相較僅依通用 NC（Numerical Control）解譯器之幾何模擬，更能降低試切成本與撞機風險，強化智慧製造場域之導入效益。

作者:林耿宏電動巴士動力系統驗證技術

因應巴士電動化需求，國內零組件業者迫切需要有一完整車輛動力系統驗證環境，因此工研院近年來致力於建立車輛電動動力系統性能與功能安全之測試驗證技術。目前除已具備馬達性能及環境可靠度驗證能量之外，工研院已建立硬體嵌入式 Hardware in the Loop（HIL）虛擬車輛驗證平台，並協助國內相關廠商以建立之技術進行產品開發驗證。

作者:簡明溫、呂銘宏先進線控底盤技術及其軟硬體開發要求

隨著車輛電動化、智慧化及自駕化發展，線傳控制(X-by-Wire)已成為先進車輛技術發展重點之一。本文依據國際車輛產業發展趨勢及業界共識，首先說明先進車輛底盤機電系統軟硬體開發要求，包含系統需符合車輛功能安全、AUTOSAR 軟體開放系統架構及車規。其次說明工研院機械所以自主開發且依循ISO 26262 功能安全及AUTOSAR 軟體架構並符合車規的整車線傳控制器為線傳控制核心，結合自駕控制系統的指令，整合驅控底盤各次系統的線控底盤技術。最後並輔以一5 噸等級之自駕物流車平台開發為案例，說明線控轉向、線控煞車與線控油門等次系統之開發與實施。

作者:陳進輝、莊政縉、鄭志平智能車銑複合加工深度應用

加工製程的領域非常重視加工尺寸的精度要高以及加工的效率要好。這涉及了機台剛性、控制器與驅動器的調機、運動控制、主軸轉速、加工切削速度、切削深度及刀具選用等製程參數。可是一般而言，加工尺寸精度和加工效率是互相影響，其中一個高，另一個就低。要突破這個限制，必須在控制方法與加工方法有所改變。本文提出開發程式輔助碼智能重疊控制和雙主軸同期學習控制技術等控制器智能化功能，可以在不影響加工精度情況下，提高加工速度，以及透過學習控制的方式，提高雙主軸同期控制的精度。

作者:徐振凱、鄭儀誠先進控制技術應用在造紙生產製程

造紙業為國內高耗能生產產業，每年需消耗百萬公秉以上的油當量，因此本文在造紙製漿程序中導入先進製程控制技術，以及建立游離度預測及優化控制平台，平台功能包含(1)工業通訊模組建置；(2)磨漿設備恆功率控制邏輯設計，以及(3)製漿品質-游離度虛擬感測器建立與即時預測。透過通訊功能可擷取生產數據並進行分析，恆功率控制策略成功降低的磨漿次數與提升製漿生產效率，達到降低20%的能源使用，游離度預測模型誤差指標MAPE小於5%，未來可應用於游離度優化控制以維持品質的穩定性。

歷史雜誌