｜高響應直驅馬達於多重直驅旋轉技術之應用

摘要：為了自行發展高精度五軸工具機，並突破歐美日等先進工具機模組廠在旋轉軸模組的專利箝制，以及解決業者仰賴國外進口與發展成本過高的問題，必須提出高精度穩定性的主軸頭旋轉軸模組之Total Solution，並應用相關技術進行五軸、大型與多軸驅動及相關之高階研究，終而建立高值化工具機。

未來國內高階精密CNC加工機之發展與整體技術以及成本掌控，希望藉由將高剛性多重直驅兩軸主軸頭與直驅馬達模組技術導入國內CNC加工機廠，建立業界系統整合，引導國內工具機進入A+高值化應用領域，提升整體製造業產值，且因產品附加價值提高而增加整體獲利率，在導入國內龍門工具機之後，促使其升級為高階大型五軸產品。

Abstract: The major object of this project is to build up technical targets of multi-driving rotary technology for spindle heads. During executing process, the key technologies are developed to promote domestic manufacturers’ research and design level, so as to reduce producing costs. For this reason, backlash eliminating technology with multiple high-response torque motors is directed to provide new solutions for domestic manufacturers. This article describes the test and analysis of such a multi-driving rotary technology for spindle heads.

關鍵詞：兩軸旋轉頭、多重直驅、扭矩馬達

Keywords：Rotary head, Multi-driving, Torque motor

多重直驅旋轉技術
傳統齒輪式兩軸主軸頭體積大、精度差，而直驅式兩軸主軸頭被德國模組大廠專利壟斷，因此採用多重直驅（Hybrid）設計加以因應，兼具高轉速與高扭力之兩軸主軸頭驅動技術，搭配低速比減速傳動方式，利用多組小規格馬達放大主軸頭扭力，以少於20 %體積的空間設計即可倍增3倍以上之動力輸出。如（圖一）所示，多重直驅旋轉技術目前已通過美國專利申請（專利編號US 7909550），將進一步突破關鍵專利壟斷及掌握核心自主性。

高響應直驅馬達關鍵產品應用於高剛性多重直驅兩軸主軸頭，不但外型尺寸可完全置換國外進口之直驅馬達產品，更超越其最大扭力與最高轉速之性能指標。以龍門型工具機為例，可降低製造成本達40 %，使得國產工具機得以提升整體技術水準與產品形象而拉近與國際工具機大廠之差距，並且擺脫中國大陸與韓國的競爭，進而達到世界先進之A+工具機等級。

市面上兩軸主軸頭主要可分為兩類：一種為高扭力（2,000 Nm以上）輸出，用於重切削；另一種為輕切削應用，扭力在1,500 Nm以下。為同時應用於高速輕切削（鋁合金）與高扭力重切削（鈦合金）之場合，本次測試驗證規格目標訂為：