上銀機械碩士論文獎 發掘產業生力軍

2010/08/10
From:經濟日報 戴辰

台灣碩士論文最高獎項:『上銀機械碩士論文獎』﹝Hiwin Thesis Award﹞第六屆得主於日前揭曉。上銀科技多年來持續與各大學進行建教與產學合作,成效良好;為鼓勵大學青年投入機械工程研發創新,厚植台灣機械產業競爭優勢,上銀科技自2004年起委託中國機械工程學會辦理『上銀科技機械碩士論文獎』,每年經費超過1000萬元,倍受國內機械業與學術界重視及讚譽,已被譽為機械業的「諾貝爾獎」,也漸為政府高層所重視,今年除了邀請到教育部高教司何卓飛司長為頒獎貴賓外,蕭副總統與經濟部黃重球次長更是再度撥冗蒞臨頒獎致詞,嘉勉得獎師生。


副總統蕭萬長﹝立排左七﹞、上銀卓永財董事長﹝立排左六﹞與特別獎等師生合影。

科技大學特別獎:超薄板料連續沖彎成形分析與模具設計
國立虎尾科技大學創意工程與精密科技研究所研究生:滿梓芸
指導教授:許源泉 博士

本研究結合有限元素模擬軟體與沖模設計理論,探討光碟機固定用彈片之沖壓製程分析與模具設計。在沖剪成形分析上,主要探討模具間隙與壓料壓力對沖剪斷面之影響;在彎曲成形分析上,則是探討模具間隙、壓料壓力以及沖彎速度對於板材成形性之影響,分別透過有限元素分析軟體對沖剪與彎曲行為進行分析,並驗證CAE 模擬板材成形之正確性。利用沖模設計理論探討如何設計一套光碟機固定用彈片之沖彎連續模具,首先從產品預評分析、產品加工性分析、板料展開樣式、料條佈置與排列、製程參數計算、模具總體設計、模具零件設計等開發流程,建構出適用於板材沖彎開發與設計系統。

科技大學特別獎:變自由度創新機構設計之研究
國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所研究生:鄭旭珉
指導教授:黃社振 博士

本研究提出以矩陣運算指定桿件附屬於其它桿件上和由它桿上釋放之方法,來探討機構之自由度變化狀態並應用於嬰兒車、摺疊腳踏車、摺疊桌、輔具和其他組合設計等快速收合機構上。首先探討單平面之具自由度為1 及2 之應用。其次,將運動鏈置於不同平面上,透過矩陣運算將相鄰桿件結合為共用桿件,合成為三維立體收合機構上。再者,選取對稱型之運動鏈將之摺疊,以球接頭對相鄰接,成為空間收合機構。運用本研究之所提創新方法可進一步擴展至工具機、運動器材、醫療復健機構等不同機構上。

科技大學特別獎:以網路攝影機即時觀測之三次元量測探頭的研製
南台科技大學機械工程研究所研究生:吳政育
指導教授:朱志良 博士

本研究的主要目的是發展一低成本、高精度之具即時觀測的三次元量測探頭。本文之三次元量測探頭的研製分為四個主要部份,分別為探棒、懸吊結構、感測器與影像系統。於探棒方面,與別人合作以微放電加工機研製探棒,製作小於100μm 的前端圓球,依探棒特性作為設計懸吊結構剛性的根據。而於懸吊結構上,採用微細樑設計,針對所選擇特定的接觸力來設計微細樑直徑、長度與懸吊結構的相關尺寸,並藉由解析公式的理論推導、有限元素軟體ANSYS的分析驗證與實驗測試結果,證明所完成之懸吊結構具有抑制三自由度運動的特性,且搭配所製作的探棒長度,使量測探頭具有各方向等剛性特性,減少觸發時因剛性不同所產生的預行程誤差。感測器的研製上,採用市售DVD 光碟機內的光學讀取頭改良研製而成的光學式位移感測器與角度感測器,做為三次元量測探頭的感測裝置。在探棒前端圓球小於100μm 以下已經不易用肉眼辨識,需搭配一影像系統觀察探棒情況。此影像系統運用市售網路攝影機及顯微物鏡加以改良,根據幾何光學來設計所要求的景深、放大率與視野範圍,並利用光學模擬軟體ASAP 分析驗證。

科技大學特別獎:液動拋光滾珠螺桿內螺旋表面之研究
崑山科技大學機械工程系研究生:王崇漢
指導教授:周煥銘 張育斌 博士

高精密工業對於產品的品質、精密度以及使用壽命皆必須有相當的要求;在機械元件中致動器通常是耗損能量與影響精密度的主因。由於目前滾珠螺桿被大量運用於高精密工作母機的移動平台致動器上,是高精密工業重要的關鍵組件;此外,基於能源及加工時間之成本考量,高轉速滾珠螺桿的需求大增,在此操作條件下,單憑潤滑油膜是無法完全防止磨耗的產生,因此必須從高性能滾珠螺桿之開發研究著手,推出更高級的產品已是不可避免的未來趨勢,開發高精度高效能之滾珠螺桿實為提升相關產業界競爭力之當前要務。本研究以驅動黏彈性磨料流動加工法來對滾珠螺桿桿件進行拋光實驗。藉由控制加工時間、磨料濃度、固定主軸轉速等加工參數,探討其對滾珠螺桿表面粗糙度的影響,並找出最佳化參數組合。同時亦觀察實驗後螺桿表面,以瞭解各加工參數對工件表面粗糙度之影響。

科技大學特別獎:玻璃細孔磨削特性與表面裂痕之探討
國立台北科技大學製造科技研究所研究生:鄭仲傑
指導教授:許東亞 博士

本研究主要針對不易加工之玻璃材料,利用多結晶鑽石刀具(Polycrystalline diamond, PCD)配合高轉速主軸加工玻璃細孔,探討在不同轉速下玻璃細孔出入孔差及表面裂痕(chipping)的加工現象。本研究中以自行設計研發之微細切削加 工機進行研究。此微細切削加工機是以PC-Base 為控制單元,使用Borland C++ Builder 撰寫人機介面程式,搭載著高精度的平台、光學尺與伺服馬達,達到高 精度的定位。在本文中分別用以不同轉速探討磨削玻璃細孔之加工現象。實驗結果顯示在相同的進給速率下主軸轉速越慢,玻璃表面裂痕較大;反之,當主軸轉速越高,玻璃表面裂痕較小。

工具機與零組件特別獎:以頻域設計伺服馬達之共振抑制與精密控制實現
國立交通大學電機與控制工程學系研究生:徐煒智
指導教授:徐保羅 博士

本論文發展以高精度交流伺服馬達為驅動端,具撓性機械結構為負載端之伺服定位控制,以伺服馬達編碼器位置為回授資訊,發展機械系統鑑別、共振與振動抑制及監控技術,並以撓性臂為實驗驗證平台,配合撓性臂頂端裝置的加速度計與攝影機擷取影像,驗證發展系統鑑別、共振與振動抑制及監控機能,在實驗上並利用本論文研製設計交流伺服馬達驅動器電力級,搭配本實驗室開發的數位控制板,達到與使用商用驅動器電力級相同抑制效能,驗證所發展方法於不同平台之可用性,以及研製設計的交流伺服馬達驅動器電力級實用性。

工具機與零組件特別獎:五軸CNC工具機刀具路徑規劃及誤差分析
國立中正大學機械工程研究所研究生:葉誠濱
指導教授:林榮信 博士

目前的電腦輔助製造軟體,對於三軸工具機加工已有不錯的成效,但對於五軸加工卻仍有許多問題有待解決,其中最主要的問題便是過切、干涉以及旋轉軸同動所造成的加工軌跡誤差。因此發展更精確及高效率的五軸加工路徑規劃軟體,是目前國內外CNC加工產業極需要的技術,本論文以三角網格模型作五軸加工路徑規劃,對產生之刀具路徑以刀具軸向偏擺控制的方式以達到無干涉情形,並以步進長度與軸向控制做誤差分析與改善,本研究成果顯示對一般曲面模型工作可將路徑軌跡誤差由0.153mm降至0.031mm。最後將路徑以G-Code的格式輸出,並使用VERICUT軟體建立模擬機台並驗證加工路徑以及研究成果。

工具機與零組件特別獎:滾珠螺桿系統螺帽熱分析
國立成功大學奈米科技暨微系統工程研究所:余思緯
指導教授:李旺龍 博士

熱變形是影響定位精度誤差之主要來源,其中潤滑油的工作溫度也將影響油膜是否失效及後續的溫度是否會持續上升,【第一部分】針對含潤滑效應的滾珠螺桿,藉由滾珠螺桿運動學之理論分析,求解滾珠的滾動及滑動速率去建構合理的熱源模型;特別考慮潤滑劑之黏溫效應,將此加入疊代流程之中,完成螺帽整體之熱分析模型;【第二部分】藉由三個操作條件之溫度量測,將此與模擬資料庫作最小均方根誤差,找出軌道等效熱對流係數之預測曲線,並搭配第一部分之熱分析模型,進而預測不同螺桿轉速下之螺帽溫度分佈。

◎『上銀機械碩士論文獎』第七屆預告

上銀科技為激發與鼓勵我國青年學子投入機械工程領域之研發及創意應用,為產業界培養優秀之機械工程人才,增進產業界與學術界的互動,進而促進機械工業技術的升級與創新而設立。
獎勵對象:98學年度﹝2009年8月1日至2010年7月31日﹞國內各大學院校機械工程與自動化系所之碩士班畢業生及其指導教授;論文必須以機械為主題,且須為通過口試者。
申請日期:2010年7月1日~8月20日。
報名方式:申請條件、評審步驟等詳情可參見上銀科技網站:www.hiwin.com.tw

◎論文光碟索取辦法

『上銀機械碩士論文獎』參賽論文的研究內容已編輯成光碟供各界索取參閱,有興趣了解參選者的傑出創作,可在上銀科技網站www.hiwin.com.tw預約登記。