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作者:陳文芳CNC內嵌式熱變形補償技術研究

現代工業的不斷發展，使得製造業對機械產品的要求愈來愈高，機械零件的精度取決於機台的加工精度，因此提高機台的加工精度顯得尤其重要。機台的誤差主要有幾何誤差、熱誤差和切削力誤差等，其中熱誤差佔機台總誤差的40％～70％左右，熱誤差是影響機械精度最重要的因素之一，機台內部和外部的熱源的熱干擾導致機台的熱變形。工具機高精度化的關鍵技術主要在於熱變位誤差的控制。在進行切削時，因熱效應造成機體之膨脹或刀具熱伸長而形成了熱變位，此一效應造成刀具與工件的相對應位置發生變化，而引起加工尺寸或形狀的偏差。傳統的改善方法有使用絕熱材料、熱平衡設計及加裝冷卻裝置等，雖然成效不錯，卻也大幅增加製造成本。而且研發花費時間較長，相對的喪失了快速與彈性之競爭力。因此溫升熱補償控制技術，也就是以軟體及控制模組來進行補償改善。此種方式可大幅縮短熱變位誤差改善的研發時程，更可因應多樣化、專用產品精度的要求，提昇產品品質與國際市場之競爭力，並可增加機台之附加價值。

作者:鄔詩賢、徐淑玲、邱顯宗、廖建智、羅佐良拓樸結構生成技術於高性能工具機設計

2011年台灣為全球工具機出口國第4名，產值為42億美元，然而在產品等級上，由於控制器、結構穩定度、剛性/精度問題，仍落居日本、德國，因此不易導入高階市場，因此單機價格亦無法大幅提升。過去工具機結構設計承襲與累積了前人智慧經驗的傳承，師徒制與經驗法則為工程結構設計之主力方法。然而台灣工具機欲邁向A+等級追德趕日，則設計理念必然需要有一個徹底的改變。科學導入設計已是必然的趨勢。2012年工研院機械所執行之工業基礎技術~虛擬工具機技術即整合虛擬切削、拓樸結構生成技術、機電整合多體動力模擬形成一個完整之工具機科學設計法則。本文即在此基礎下建立工具機專屬拓樸分析與自動生成技術之理論與軟體研析。預計2013年整體虛擬工具機技術完成後，可以大幅提升國內工具機設計技術與質量的整體改變，期將台灣工具機設計水準提升至國際一級水準。

作者:劉奇泳、梅筱珍製造業服務化＿台灣工具機價值鏈定位與轉型

作者:羅佐良、廖建智、陳佩吟、彭達仁、黃少谷虛擬工具機分析技術於機台設計端及實務加工端之應用現況

2011年台灣為全球工具機出口國第4名，產值為42億美元，然而在產品等級上，由於控制器、結構穩定度、剛性/精度問題，仍落居日本、德國，因此不易導入高階市場，因此單機價格亦無法大幅提升。過去工具機結構設計承襲與累積了前人智慧經驗的傳承，師徒制與經驗法則為工程結構設計之主力方法。然而台灣工具機欲邁向A+等級追德趕日，則設計理念必然需要有一個徹底的改變。科學導入設計已是必然的趨勢。2012年工研院機械所執行之工業基礎技術─虛擬工具機技術即整合虛擬切削、拓樸結構生成技術、機電整合多體動力模擬形成一個完整之工具機科學設計法則。本文即在此基礎下建立工具機專屬拓樸分析與自動生成技術之理論與軟體研析。預計2013年整體虛擬工具機技術完成後，可以大幅提升國內工具機設計技術與質量的整體改變，期將台灣工具機設計水準提升至國際一級水準。

作者:陳念舜突破瓶頸-機械所跨平台軟體助工具機業者提昇技術能力

台灣工具機產業電腦數位控制（CNC）機種早已蔚為主流，工研院更積極透過開放式平台優勢，輔導製造廠商能融入使用者經驗，開發新的加值軟體，在未來銷售前/後服務體系逐步完善下，將硬體價值質變為軟體Software、系統System、服務Service的3S創新價值。

目前全球智慧型手機市場3大陣營之一的Android系統因為採開放式架構，不僅吸引較多手機品牌業者如HTC、Sony、三星、LG等，紛紛攜供應鏈投入之下，市場占有率遙遙領先相對封閉的蘋果iOS系統。並隨著中國大陸逐漸轉型為世界市場，與當地供應鏈佈局越來越完整，就連中興、華為、小米等品牌與白牌業者也獲得上下游硬體廠商奧援，陸續發表多款平價高規機種，而這種情況也發生在其它產業。

作者:廖建智、羅佐良、陳佩吟新世代質變工具機設計-虛擬工具機分析技術執行現況

過去工具機結構設計承襲與累積了前人智慧經驗的傳承，師徒制與經驗法則為工程結構設計之主力方法。然而工具機欲邁向A+等級，則設計理念必然需要有一個徹底的改變。科學導入設計已是必然的趨勢。工研院智慧化工具機技術中心近年來致力於開發虛擬工具機技術與雲端設計平台，即整合虛擬切削技術、拓樸結構生成技術、機電整合多體動力模擬技術，建立一個完整之工具機科學設計法則。本文即在此基礎下建立工具機專屬設計開發流程，預計整體虛擬工具機技術完成後，可以大幅提升工具機設計技術與質量的整體改變，建立質變之高品質工具機設計流程。

作者:黃華志、沈以棠、陳家豪以案例為推理工具之綠色工具機節能創新設計

現代科技日新月異，工具機產業蓬勃發展，但是隨著工具機精密度與功能性的進步，其所帶來的環境衝擊也越來越大。如何改善並降低工具機所產生的汙染，是一個很迫切的課題。本論文使用案例為基推理工具（Case-Based Reasoning tool,CBR）再加上TRIZ發明法則修正，以便設計者找出改善目標工具機的方向與思維。案例為基推理工具是將目標產品與資料庫已有產品做比對，取相似性質高的產品做為參照物來創造或改造產品。TRIZ發明法則為40項刺激想法的思維路線，建議設計者創新的方向且補足使用者未考慮到的方法。本論文CBR系統能夠合理的比較案例相似性，找出相似案例，唯獨案例資料庫稍嫌不足。本論文另引入TRIZ修正，並加入一般綠能創新案例，且使不同層級的工具機零件做相似度比較，這將使系統更加豐富並且提供設計者更多的資訊。設計者可以透過已有的案例與明確的創新方針，大量縮短發明綠能工具機的時間。經由一般綠能創新案例，可以跳出舊有的巢臼，激發嶄新的思考方向。

作者:葉立綸台灣工具機產業之現況與未來發展分析

在過去幾年間，中國大陸一直為台灣工具機的第一大出口國，其出口比重占全台工具機出口的35 %以上，其中綜合加工機出口至中國大陸的比重更高達40 %。然而從2012年至2013年第一季，台灣工具機產業面對歐洲債務危機遲未解決、美國景氣復甦搖擺不定，以及中國大陸的GDP成長率只有7.5 ％，呈現出成長趨緩且具有軟著陸危機等因素的影響，使得台灣工具機的產值與出口量逐漸減少。然而在此期間，中國大陸從日本、德國、義大利等國進口綜合加工機均達2位數以上成長，惟台灣輸出中國大陸之綜合加工機卻衰退，再者，歐洲工具機產業又以提供入門機款的低價策略，分食全球工具機市場之佔有率。因此，如何透過提高工具機產品的精度及發展具有多軸、複合化與自動化功能的產品，讓台灣工具機整機與關鍵零組件廠商，重新深耕中國大陸市場，將成為台灣工具機產業下一波投資佈局的策劃重點。

作者:吳澤松、孫書煌、陳慧珠、楊竣翔、劉永隆工具機馬達能源效率檢測與能耗模式分析研究

國際上對於工具機開始朝向綠色生產，以高效率、低污染、低耗能、可回收、資源可重複利用等方面發展，並且預計將工具機納入能耗管制，因此極須建立工具機能源效率測試方法及能耗模式分析；本研究分別探討：1.工具機主軸馬達之能源效率；2.則進行工具機能耗模式分析。測試方法則分別建立一套工具機主軸能源效率測試方法、測試程序與試驗裝置，並完成一部國內自行生產之主軸馬達能源效率測試；並建立自行組裝一部小龍門工具機，由組裝之數控工具機硬體，可量測主軸動力、壓縮空氣、冷卻液系統、進料等系統用電，進而分析工具機能能源消耗狀況，計算工具機之能耗模式分析。由測試結果可知：1.工具機主軸能源效率試驗結果，在額定負載時（100 %負載）馬達之能源效率約只有50%，而到250%負載時，能源效率可高達90 %，因此加工時應在高負載下工作會有比較好之能源效率。2. 工具機之能耗模式分析結果顯示，銅材、鋁材及鐵材等三種材料之比能源消耗（Specific Energy Consumption, SEC）效率以鐵材之SEC = 0.0182 kW-hr/cm3最高；直接能源消耗模式分析中，鐵材之切削試驗其主軸馬達佔31.8 %，其次為設備基本耗電佔24.3%。

作者:葉立綸台灣工具機產業之新契機-自動化製造系統

目前中國大陸正面臨國內景氣趨緩的窘境，在政府不再祭出大規模的投資刺激政策（如「4萬億」財政支出），對於工具機產品進行大量採購與製造，再者歐洲債務危機遲遲未解決與美國景氣復甦搖擺不定所造成的外需市場衰退，進而產生中國工具機產品庫存量高與產能過剩現象。此外，台灣的第二大出口國家美國，正規劃透過北美自由貿易區內的美、加與墨三國之既有產業鏈（如飛機、汽車與電腦等）之基礎，進行更深入與密切地整合，以塑造一座「北美工廠」與「亞洲工廠」（中國大陸）抗衡與競爭，然在歐美國家地區的人們選擇製造業就業的意願不高情形下，其企業對於工廠自動化與智慧化的能力是不可或缺。因此，台灣工具機產業除了持續提高工具機產品的精度，以及發展多軸與複合化功能的產品，藉此提升台灣工具機產品的附加價值之外，同時也要進一步分析未來中國與美國的工具機市場需求，並且以透過優質平價的機器手臂與工具機所組成的自動化製造單元以及發展具有彈性製造特徵（FMC、FMS）的機台與設施，持續擴展台灣工具機產業於中國大陸與美國市場的競爭優勢。

作者:蕭錫鴻、吳進發、廖彥欣工業基礎技術發展現況

我國為全球工具機重要生產供應國之一，但產品精度等級及穩定性較國外先進大廠有一定差距。我國工具機主要是集中在三軸以下加工機的一般等級產品，此部份的市場技術門檻較低，所以競爭非常激烈；台灣工具機產業的品級分佈在國外的評價，屬於中低階價位產品。台灣工具機長久以來就在這塊市場做價格上的競爭，因此獲利及附加價值相當低。中國大陸及韓國等國家這幾年工具機技術發展快速竄起，其目標市場也鎖定在這塊市場，所以台灣工具機未來發展的隱憂，不只在於獲利的高低，甚至面臨著能否繼續生存的問題。反觀日本及歐洲等先進大廠這幾年工具機產值不斷上揚，他們的主要獲利產品皆來自於高品級工具機，其中高精度高性能等級的多軸高精度工具機技術門檻高，附加價值亦高，正是所謂的藍海市場。

作者:謝秉澂、周永樂工具機主軸動態特性分析與狀態監測技術

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