日期: 2013-12-28
類別:
得獎榮譽
標題:
齒輪工具機產業推手 機械系馮展華教授獲行政院傑出科技貢獻獎


擁有五十餘項發明專利、有著台灣發明王及齒輪工具機產業推手之稱的中正大學機械系教授馮展華,近年來開發出高精度閉迴路齒輪製造方法,利用微分幾何與齒輪原理,配合三次元齒輪量測儀、CNC齒輪磨齒機等修正齒面、齒形的誤差及隆齒的修形,並藉由閉迴路的修正方式大幅提升齒輪的精度。而馮展華教授不僅讓其研究相關技術廣泛應用在國內齒輪製造機器上,也協助國內齒輪業建立完整齒輪設計與製造自主能力,因此於日前榮獲行政院傑出科技貢獻獎!

 抱持著「把研究當作興趣、遊戲才能做得長久」的態度,中正大學機械系馮展華教授投入齒輪世界三十餘年的光陰,進行不少齒輪與齒輪製造機器相關的學理與實務開發,並從無到有開發出許多世界首創、亞洲第一的齒輪工具機。馮教授曾以其多年研發各種齒輪與齒輪刀具的經驗,打破「齒輪是圓的」的鐵則,打造出世界第一個非圓形齒輪,更讓一家名不見經傳的小型工廠晉升到全球釣具三大品牌之一,創造無限商機。

 在齒輪齒面幾何設計上,馮展華教授利用微分幾何、相對曲率與局部齒面合成等方式,推導出一系列齒面幾何數學模型,如滾、刮、鉋齒輪刀具,直傘、非圓、面齒、戟齒及蝸線傘等齒輪、真空、雙螺旋壓縮機轉子。百餘年來,所有的數學模型為了計算方便,皆製造平行於齒輪根錐的節錐設計,馮展華教授提出新的數學理論,可視需求彈性調整節錐設計,大幅提升齒輪齒面幾何設計的彈性。而馮教授也利用多參數包絡理論的自由度,使齒面上的修形更有彈性,消弭了齒輪修形的扭曲現象,達到高精度的傳動且組裝容易。

 中正大學表示,國外齒輪大廠一般使用二階齒面修正,利用曲面曲率保持齒面共軛運轉,而馮展華教授則是開發出高階齒面修整技術,可修整齒面與控制齒面接觸線上的運動誤差曲線分別達六階和四階,成為國際齒輪界首創的特殊理論。該研究不僅發表ASME學術期刊論文,亦申請國內外多項機器與創成方法的專利,並榮獲國家發明獎個人發明金牌獎。

 一般齒輪製造器是六軸以上同動的數控機器,其機器構型線性誤差達五十幾項,非線性機器誤差更是呈幾何倍數成長。中正校方指出,馮展華教授利用敏感度矩陣及Singular Value Decomposition方式解決幾何資料的相依問題,並以疊代方式降低非線性誤差。而近年來國內工具機業者致力於開發高附加價值的五軸工具機,由於五軸工具機的精度檢驗尚在開發階段,馮教授所開發的機器構型誤差補償方式也正好可應用於五軸工具機精度校驗。

 由於馮展華教授多年鑽研齒輪設計,不僅曾擔任國內許多齒輪業者技術顧問,他開發的齒輪設計軟體與齒輪製造機器,目前也廣泛被產業界應用於齒輪減速機的設計上。此外,馮教授曾協助開發國內大多齒輪刀具與CNC齒輪工具機,使齒輪工具機中高精度切齒機、磨齒機的精度水平追平歐美日等國,且國產齒輪製造機的精度、可靠度及實用性亦獲得國際認可,並成功推展至日本、韓國、大陸、土耳其、印度、東南亞等。

 「早期大部分製造齒輪機器皆由國外進口,一般工具機業者根本無法瞭解終端客戶的使用情況及累積整廠整線的應用知識,使得國內工具機品級與價格遲遲無法提升。」馮展華教授亦透過產、官、學、研四方合作模式,推廣其所開發的高精度閉迴路齒輪製造方法,除了讓國內齒輪及工具機業者轉型為不再依賴國外進口機具、能夠自給自足,也提升台灣齒輪工具機業的國際競爭力,更為國內產業界締造了50億元以上的產值。

Last updated: 2016/06/07 By: Yi-Chang Tsao