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• 關鍵詞： 光柵 現代金屬
• 摘要：加工技術的進步以及市場對高質量產品的旺盛需求促使機床制造商不斷向更高技術領域邁進。現代金屬模具制造技術日趨成熟，與此同時，原材料成本也在不斷上漲。受此諸多因素影響，市場逐漸朝“高速輕切削”的方向發展。利用目前的模具技術生產出的工件已非常接近目標尺寸，僅需要再經過輕度切削就能準確達到最終尺寸，其效率較以往傳統加工方法高出不少

加工技術的進步以及市場對高質量產品的旺盛需求促使機床制造商不斷向更高技術領域邁進。現代金屬模具制造技術日趨成熟，與此同時，原材料成本也在不斷上漲。受此諸多因素影響，市場逐漸朝“高速輕切削”的方向發展。利用目前的模具技術生產出的工件已非常接近目標尺寸，僅需要再經過輕度切削就能準確達到最終尺寸，其效率較以往傳統加工方法高出不少。臺灣晟昌機電股份有限公司（以下簡稱“晟昌”）預見到未來直驅旋轉工作臺（以下簡稱“轉臺”）在機床上使用的優勢和潛力，近年積極開發出多款高性能直驅轉臺，大大提升了相關領域的精密加工效率和良品率。雷尼紹RESOLUTE系列絕對式圓光柵可使用多款工業串行通信協議，為晟昌的轉臺提供高性能和穩定的位置反饋解決方案。

RESOLUTE系列絕對式圓光柵

直驅轉臺 — 未來趨勢

直驅轉臺免除了傳統蝸輪蝸桿驅動轉臺所需要的傳動機構和相關組件，具有轉速高、響應快、無反向間隙、噪音低和體積緊湊等優點。從長遠來看，它能夠有效協助客戶節省加工時間和成本。

以往直驅轉臺因制造成本高昂及力矩不足，一直未能真正普及。然而，近年隨著相關行業加工工藝的提升，此類轉臺的應用領域已逐漸擴大。傳統3軸機床加裝第4軸、第5軸的轉臺后，可一次性完成多面體加工，無論是產能還是效率均得到充分提升。晟昌總經理彭昭群先生在分享他對直驅轉臺市場發展的看法時，談到：“直驅轉臺在我看來就像一個‘低轉速內藏式主軸’，視加工復雜程度而定，一般轉速在200 RPM以下。相比高速主軸，轉臺的技術門坎相對較低，制造成本的控制則是確保成功的一個關鍵因素。臺灣的制造業體系完善，在加工工藝成本方面有一定的優勢。此外，晟昌擁有豐富的機電整合經驗，電機的定轉子和繞線等制程均可自主完成，其他零部件也大部分采購自臺灣本土企業。我們的轉臺在市場上一直備受客戶青睞，目前已在不少知名智能手機生產商的機床上二十四小時不間斷工作。”

XR20-W回轉軸校準裝置進行轉臺精度檢測和定位補償

影響轉臺精度的因素

運動控制系統的誤差受諸多因素影響，這些誤差主要來自各個機械零部件、傳動機構以及定位系統（光柵）等。其中，作為關鍵組件之一的光柵本身的刻度誤差、細分誤差、安裝穩定性（受偏心、溫度和振動等因素影響）以及抖動誤差等都會直接影響系統的整體精度。光柵的柵距越小，抖動和細分誤差就會越低，定位的精度和速度紋波就會越好，這意味著系統將有更流暢的速度控制和更高的位置穩定性。對于轉臺這類需要極高精確性和穩定性的設備而言，這一點尤其重要。RESOLUTE系列光柵擁有30 μm的微小柵距，細分誤差僅+/-40 nm，抖動誤差低于10 nm RMS，是市場上為數不多能提供如此優異性能的光柵。

光柵的誤差可分為重復性和非重復性兩類：重復性誤差是指來自光柵本身的誤差，或光柵安裝后所產生的誤差，而非重復性誤差是指因傳動系統的軸承反向間隙而產生的誤差，以及因連接軸的抗扭剛度不足而產生的誤差等；重復性誤差一般可通過補償將其降低，非重復性誤差則無法消除。帶軸承的封閉式圓光柵會產生如連接件間隙、軸跳動、機械滯后等非重復性誤差，而非接觸式開放式光柵則沒有這個問題，因此絕大部分直驅轉臺都會選用開放式光柵。

RESOLUTE系列絕對式光柵在轉臺上的應用

定制化方案

就目前市場而言，雖然采用工業計算機控制器的機床有上升的趨勢，但大多數主流機床仍采用FANUC、SIEMENS、MITSUBSHI等知名的傳統控制器，原因是客戶普遍對這些品牌控制器的穩定性更有信心。彭總經理說道：“高速輕切削是未來機床加工的發展方向，我們的轉臺業務就是要按照客戶的需求（如控制器規格等），提供可與其控制器連接的標準和定制化轉臺方案。作為轉臺中的一個關鍵部件，光柵規格的多樣性和兼容性是我們在選型時一個重要的考慮因素。雷尼紹RESOLUTE光柵產品的兼容性很強，涵蓋一系列工業通信協議，包括BISS（適用于工業計算機控制器）、FANUC、MITSUBSHI、PANASONIC和SIEMENS等等，另外供選擇的圓光柵直徑尺寸也十分齊全，為我們的產品設計提供了很大的便利。”

XL-80激光干涉儀搭配XR20-W回轉軸校準裝置

提升產品競爭力

晟昌充分利用其在電機研發領域多年積累的經驗與優勢，積極開發具有特色和潛力的直驅產品，以提升其產品在市場上的競爭力。彭總經理說道：“我們開發的轉臺，其特色之一就是性價比高。相比市場上同類型的產品，晟昌提供的產品規格有相當的競爭力。但是，這也意味著我們必須在從設計、零部件采購到生產等的各個環節嚴格控制成本，而雷尼紹則是其中能滿足我們需求的供貨商之一。”晟昌的SDRT系列轉臺設計緊湊，具有高扭力和高響應速度等優點，配置雷尼紹RESOLUTE RESA系列絕對式圓光柵，提供23位分辨率，轉臺的定位精度和重復性在補償后分別可達到+/-10角秒和+/-4角秒，最高轉速達200 RPM，提供IP67的防護等級，足以滿足目前絕大多數精密輕加工的要求。彭總經理繼續說道：“我們的轉臺內部結構設計幾乎沒有多余空間，因此光柵讀數頭的體積必須輕巧。圓型柵尺必須是中空形，安裝便利性則是另一重要的考慮因素；雷尼紹圓光柵的專利錐面安裝方式，能夠有效降低安裝誤差并提升我們的組裝效率，而且安裝簡單，經雷尼紹工程師示范后很快就能掌握。”

晟昌員工與雷尼紹工程師合影

質量驗證

產品的銷售策略在市場競爭中固然重要，但歸根結底產品本身的質量好壞才是成功的關鍵。彭總經理說道：“晟昌的每個轉臺在完成組裝并出廠前都必須經過嚴格的質量驗證。目前我們使用兩套雷尼紹XL-80激光干涉儀搭配XR20-W回轉軸校準裝置來檢測轉臺的精度并進行定位補償。一般從事這類輕加工的機床用戶對轉臺的重復性和穩定性都有相當高的要求。雷尼紹的校準設備在國際測量行業擁有權威地位，這大大提升了客戶對我們轉臺的信心。”雷尼紹XL-80系列激光校準設備采用符合ISO 9000系列國際質量標準認證要求且可追溯的系統與方法，確保客戶能對產品進行精確的校準和質量控制。

關于晟昌

晟昌機電股份有限公司專門研發各類機械專用電機，產品種類涵蓋在各種機器上使用的伺服電機、線性電機、直驅電機和內藏式定轉子等。他們生產的主軸電機，其性能和質量足以媲美歐美及日本等先進工業國家的同類產品。目前，晟昌產品已外銷到全球三十多個國家和地區，深受客戶青睞；近年晟昌更積極開發可與各種機床控制器搭配使用的直驅轉臺，以迎合機床市場未來的發展趨勢。

詳情請訪問 www.renishaw.com.cn/encoders