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研究生:林原正
研究生(外文):Yuan-Cheng Lin
論文名稱:符合歐盟安規EN ISO12100-1/2金屬除屑機之研究
論文名稱(外文):Study of EU Regulated Metal Chip Conveyor Based on EN ISO 12100-1/2
指導教授:張錦鋒張惠博張惠博引用關係
指導教授(外文):Ching-Feng Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:高速工具機金屬除屑機歐盟安規
外文關鍵詞:high speed tool machinemetal chip conveyorEU regulation
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當高速加工技術被導入後,却衍生更多工業安全與鐵屑排除的問題;工業安全問題在世界各國皆有其規範,但當台灣產品銷售漸漸轉往以高速加工技術為主的歐盟市場,工業產品的安全標準,就必須符合歐盟安規的要求;而由於高速加工產生更大量的鐵屑,其處理方法更是研究的重大課題。
本文提出符合歐盟安規工具機用之金屬除屑機之研究,除了依據歐盟安規所提供的危險評估法規,研發多項以鈑金設計方案,將危險源做有效防範,並加上扭力限制器機構,以機械式扭力計偵測負荷,設定900kg的扭力值,符合高速加工工具機之需求;並設計過負載保護電路,確立雙重安全保護架構。
除屑效率考量則使用鋁合金輕金屬與鑄鐵重金屬,兩種不同質量的鐵屑進行實測,經驗證移除能力,鋁合金材質為每分鐘可移除21600 cm3/min鐵屑,鑄鐵材質為每分鐘則可移除25000 cm3/min鐵屑,所達移除能量皆在高速工具機每分種所產生的鐵屑量1600 cm3/min之上,較之傳統的金屬除屑機平均每分鐘可移除量16800 cm3/min鐵屑,提高移除效率30%;此研究結果可搭配高速工具機製造,朝向高速化的自動生產線製造,提升高速工具機的附加價值,並可進入歐盟市場。

High speed machining industries derivates issues of industry safety and chip removal. Every country in the world constructs its own industry safety regulation. While exporting products to EU market, which emphasizes high speed machining technology, the safety standard of these industry products is required to meet EU regulation. Also, chip resulting from high speed processing becomes an important issue to be solved and studied.
The study proposed a new design of Chip conveyor which is based on the EU regulation. According to risk assessment legislation of EU regulation, the study develops multiple options for sheet metal protection to prevent from dangerous sources and includes a torque converter to detect loading by mechanical torque wrench with 900kg torque value. The design meets the requirement of high speed machine tool industries and ensures the safety with over loading protection.
Both light metal as aluminum alloy and heavy metal as casting iron are used for testing the efficiency of the chip conveyor. The result appears a volume of 21600 cm3/min. metal chips conveyed for aluminum alloy and 25000 cm3/min. metal chip conveyed for casting iron heavy metal material. Either of above remove capacity are more than 1600 cm3/min. metal chip produced by high speed machining center. And the removing efficiency increased by 30%, compared with traditional metal chip conveyors which is equipped with the remove capacity for 16800 cm3/min. The study result aims to producing high speed auto production and enhances the value added of high speed machine tool which meet the requirement for EU market.

目錄
中文摘要…………………………………i
Abstract ……………………………………………………………………ii
目錄……………………………………………………………………………iv
圖目錄…………………………………………………………………………vi
表目錄…………………………………………………………………………ix
第一章 緒論…………………………………………………………………1
1.1 研究動機與目的…………………………………………………1
1.2 論文架構…………………………………………………………6
第二章 歐盟安全法規之探討………………………………………………7
2.1 歐盟安全法規之研究……………………………………………7
2.2 歐盟安全法規對金屬除屑機相關規定之探討…………………17
第三章 符合歐盟安規金屬除屑機結構設計………………………………26
3.1 高速工具機切削定義……………………………………………26
3.2 現行金屬除屑機設計之探討……………………………………31
3.3 高速金屬除屑機之設計…………………………………………35
第四章 實測結果與討論……………………………………………………50
4.1 成品測試之探討…………………………………………………50
4.2 成品與除屑功能測試……………………………………………53
4.3 過負載保護電路與功能測試……………………………………58
第五章 結論與未來研究方向………………………………………………63
5.1 結論………………………………………………………………63
5.2 未來研究方向……………………………………………………63
參考文獻………………………………………………………………………64
圖目錄
圖2-1 國際安規架構圖……………………………………………………11
圖2-2 高速工具機加工模擬圖……………………………………………17
圖2-3 風險評估圖…………………………………………………………19
圖2-4 風險分析樹狀圖……………………………………………………20
圖3-1 材質與切削速度分析圖……………………………………………28
圖3-2 金屬除屑機圖………………………………………………………32
圖3-3 金屬除屑機剖視圖…………………………………………………32
圖3-4 現行金屬除屑機安全裝置圖………………………………………33
圖3-5 金屬除屑機危險分析圖……………………………………………34
圖3-6 高速金屬除屑機結構圖……………………………………………35
圖3-7 高速工具機加工除屑圖……………………………………………36
圖3-8 高速金屬除屑機局部圖……………………………………………36
圖3-9 扭力限制器示意圖…………………………………………………37
圖3-10 扭力限制器組立圖…………………………………………………38
圖3-11 高速金屬除屑機局部圖……………………………………………39
圖3-12 高速金屬除屑機主體剖視圖………………………………………40
圖3-13 捲屑螺桿圖…………………………………………………………40
圖3-14 鎖固式鈑金護罩圖…………………………………………………41
圖3-15 金屬除屑機刮板圖…………………………………………………41
圖3-16 金屬除屑機刮板尺寸圖……………………………………………42
圖3-17 切削水箱設計圖……………………………………………………45
圖3-18 切削水箱過濾設計圖………………………………………………46
圖3-19 溢流裝置設計圖……………………………………………………47
圖3-20 過負載保護電路圖…………………………………………………48
圖3-21 手動裝置迴路設計圖………………………………………………49
圖4-1 高速金屬除屑機成品圖(一)………………………………………50
圖4-2 高速金屬除屑機成品圖(二)………………………………………51
圖4-3 輕金屬鋁合金鐵屑圖………………………………………………52
圖4-4 重金屬鑄鐵鐵屑圖…………………………………………………52
圖4-5 扭力值設定圖………………………………………………………53
圖4-6 扭力限制器保護蓋圖………………………………………………54
圖4-7 無負載啟動電流測試圖……………………………………………54
圖4-8 荷重負載實測圖……………………………………………………55
圖4-9 荷重負載扭力測試圖………………………………………………55
圖4-10 負載電流測試圖……………………………………………………56
圖4-11 輕金屬鐵屑實測圖…………………………………………………56
圖4-12 重金屬鐵屑實測圖…………………………………………………57
圖4-13 過負載保護裝置圖…………………………………………………58
圖4-14 過負載保護器裝置圖………………………………………………58
圖4-15 過負載保護器設定圖………………………………………………59
圖4-16 無負載啟動電流值測試圖…………………………………………59
圖4-17 負載電流值測試圖…………………………………………………60
圖4-18 過負載測試圖………………………………………………………60
圖4-19 手動裝置迴路安裝圖………………………………………………61
圖4-20 手動裝置迴路功能測試圖…………………………………………62

表目錄
表1-1 2006~2008年台灣工具機生產金額台數統計表…………………2
表1-2 2006~2008年全球工具機生產前十名統計表……………………3
表1-3 2006~2008年台灣工具機出口代表性國家統計表………………3
表1-4 2006~2008年全球工具機出口前十名統計表……………………4
表2-1 歐盟CE指令表………………………………………………………9
表2-2 A類標準指令表………………………………………………………12
表2-3 B類標準(機械類)指令表…………………………………………13
表2-4 B類標準(電器類)指令表…………………………………………14
表2-5 C類標準指令表……………………………………………………15
表2-6 危害等級表…………………………………………………………20
表2-7 觸電的危險狀況措施對策表………………………………………22
表2-8 機械性危險狀況措施對策表………………………………………23
表2-9 忽視人因工程引起的危保護狀況措施對策表……………………24
表2-10 熱的危險保護狀況措施對策表……………………………………24
表2-11 機械加工中所引起的危險保護狀況措施對策表…………………25
表3-1 切削條件表…………………………………………………………30
表3-2 減速機構規格表……………………………………………………43
表3-3 傳動機構規格表……………………………………………………44
表4-1 鐵屑效率實測數據表………………………………………………57






[1] 2006~2008年台灣工具機生產金額台數統計,機器工業同業公會,http://www.tami.org.tw,2009年。
[2] 2006~2008年全球工具機生產前十名統計,財團法人工具機發展基金會,http://www.tmtf.org.tw,2009年。
[3] 歐盟CE指令,台灣德國萊因公司,http://www.twn.tuv.com,2010年。
[4] Directive 2004/108/EC of European Parliament and of the Conuncil, 2004.
[5] S.I. 424. CE Marking, 1992.
[6] EN ISO 12100-1, Safety of machinery-Basic concepts, general principles for design, 2003.
[7] S.I. 447/1994 European Community Regulation, 1994.
[8] EN 1050, Safety of machinery-Risk assessment, 1996.
[9] EN 12417, Machine tools - Safety - Machining centers, 2001.
[10] EC 60204-1, Electric equipment of machines, 2005.
[11] 蔡佳甫,高速切削研究與應用,國立台灣大學碩士論文,2000年。
[12] 陳榮發,工具機安全防護標準與查驗作業程序之建立-以切削中心機為例,私立逢甲大學碩士論文,2008年。
[13] 林裕淵,金屬屑輸送機廠商經營策略與競爭優勢關係之研究-以A公司為例,私立台中健康暨管理學院碩士論文,2004年。
[14] 張錦鋒,符合歐盟安規要求平台式車床之研製,國立彰化師範大學碩士論文,2007年。
[15] 呂金昇,直立式中心加工機電磁干擾之研究,國立彰化師範大學碩士論文,2008年。
[16] 歐盟安規,令源科技有限公司,http://www.iecnet.com.tw,2009年。
[17] 利茗機械股份有限公司,技術手冊,2010年。
[18] 炬將科技股份有限公司,設計標準表,2009年。

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