機床在現今工業領域具有不可或缺的地位。由于近年來5軸機床的普及，工業產品，特別是一些要求精細加工的產品，其設計的靈活性大大提升。以往不能實現批量生產的復雜設計，現在都能一一實現，而且效率和質量更高。我們每天使用的智能手機和平板電腦等電子產品的金屬機身，都是通過這些先進的機床加工而成的。目前多軸復合機床的技術發展漸趨成熟，對旋轉工作臺（簡稱轉臺）的精度和速度的要求不斷提升。ITRI -臺灣工業研究院（簡稱工研院）看準未來市場的龐大需求，自主開發了雙軸轉臺，配置雷尼紹RESOLUTE系列絕對式圓光柵，通過Panasonic串行協議連接到內部開發的控制器上，協助業界開發具競爭力的轉臺方案。
RESOLUTE圓光柵在旋轉軸上
轉臺在機床上的價值
轉臺是機床中一個十分重要的附加組件，當需要加工具有復雜曲面的工件時尤其如此。廠商應對不同的加工需求開發各種不同結構的轉臺。
轉臺的使用可擴展加工中心的加工自由度，提供第4軸、第5軸旋轉軸。傳統的3軸加工中心沒有配置轉臺，工件被固定在加工臺面上，每次的加工面只有頂面，而5軸加工中心，通過旋轉臺的移動，工件只需裝夾一次即可完成5面體的加工，大大縮短裝卸工件的時間。臺灣工業研究院資深工程師陳冠文先生解釋轉臺的結構："市場上的轉臺種類繁多，有單軸、雙軸搖籃、多心軸式等等。結構主要由本體、主軸承、工作盤面、傳動系統、伺服電機、光柵及剎車系統所組成。為了降低成本，大部分組件都是我們自主開發或在本地采購。經過多年努力，整體成本目前已較眾多國際品牌大幅降低50%以上，而我們的最終目標就是把這些技術和生產方案轉移到本地的廠商，協助他們開發具競爭力的轉臺。"
工研院開發的轉臺配有旋轉軸和傾斜軸，兩者均采用自主開發的直驅電機，優點在于其高轉矩、高剛性、低磨耗及無反向間隙等，前者容許360度轉向，后者轉動范圍為170度。兩軸均配置RESOLUTE RESA圓光柵，提供23 Bit分辨率，連接Panasonic伺服驅動和工研院自主開發的控制器。轉臺兩軸整體定位精度和重復精度分別為±10角秒和±5角秒，系統最小分辨率達0.001度。盤面直徑為250 mm，提供扭力為170/300 Nm（旋轉軸）和245/440 Nm（傾斜軸）。
轉臺精度檢測結果（使用雷尼紹XL-80激光干涉儀）
RESOLUTE絕對式光柵
直驅電機機構設計的特性促使光柵一般內藏在電機內，由于電機內部空間有限，故對光柵讀數頭的體積有嚴格的要求，設計必須緊湊。陳冠文先生說道："我們在光柵選型時，體積是重要的考慮因素之一，而且必須選開放式的光柵，原因是封閉式光柵有封裝外殼，體積過于龐大，一般不適合安裝在直驅電機的機構上。另外加工中心的工作環境一般十分嚴峻，充斥大量切削殘屑、油漬等污染物，不過由于光柵內藏在電機內，故對開放式光柵來說不是問題。RESOLUTE的防護等級達IP64，足以應付一般污染，就算是光柵意外被冷卻液或削屑弄臟，清潔后即可正常工作。"
雙軸直驅旋轉工作臺
雷尼紹RESOLUTE絕對式光柵設計緊湊，讀數頭尺寸僅36 x 14.9 x 16.5 mm，是市場上少數高規格但體積輕巧的光柵，支持多種工業串行協議。讀數頭采用先進光學濾波鏡組，有效過濾因光柵尺上的污染物而造成的噪聲，維持超低的噪聲等級（抖動達10納米RMS）以促成絕佳的位置穩定性，同時從根本著手使用強化型的檢測機制，實現僅±40納米的極低細分誤差 (SDE)，促使機床加工出表面更加光滑的工件。
左起：工研院經理陳俊皓先生、資深工程師陳冠文先生和王懋先生
提升生產效率
時間就是金錢，特別是在現今產品生命周期縮短，產品多樣化的激烈競爭年代。生產商在追求產品的質量以滿足客戶要求的同時，必須不斷提升生產效率，務求新產品能盡快推出市場，這就要求相應提升生產設備的效率加以配合。陳冠文先生說道："轉臺速度的提升能顯著降低整體生產成本，要知道有些規模龐大的生產線每天有數以萬計的設備投產，或大或小的任何停頓和延誤都會造成整體成本的上升。絕對式光柵其中一個特點就是每次啟動時實時采集絕對位置，無須返回原點，而且在電源重啟或更換斷刀后能在停頓位置繼續執行先前的工作，不像增量式光柵需要重新返回原點重啟，這無疑大大縮短了整體生產時間。"
旋轉工作臺安裝在機床上
定制化方案
工研院一直致力于開發業界新技術，如其他創新者一樣，在開發過程中難免會碰到一些挑戰。陳冠文先生說道："我們當初的計劃就是要做一款具競爭力的轉臺，鑒于工研院與Panasonic多年友好關系和對其產品的經驗，我們選擇采用Panasonic伺服驅動。不過當時市場上并沒有能滿足我們規格要求同時兼容Panasonic串行協議的開放絕對式圓光柵。我們只好嘗試聯絡光柵廠商查詢定制化方案，幸好最后與雷尼紹達成共識，他們愿意為我們開發相關的RESOLUTE絕對式圓光柵，經過Panasonic、工研院與雷尼紹三方的努力，最后得以成功開發出臺灣地區第一臺采用Panasonic串行協議的直驅轉臺。與雷尼紹合作多年，有感他們的售后支持一直做得十分到位，而RESOLUTE光柵的表現與我們采用過的SiGNUM系列增量式光柵和XL-80激光干涉儀同樣出色。"
RESOLUTE圓光柵在傾斜軸上
