回顧近年來受到俄烏戰火與中國大陸封控影響，導致工具機與零組件產業景氣低迷，對於關鍵零組件之一的滾珠螺桿業者，更是首當其衝。大多數廠商除了更專注於垂直整合精微、智慧化，協助上下游業者加強節能減碳競爭力；同時推進模組化發展，橫向跨足生醫、電動車等新興產業應用。

根據台灣工具機暨零組件公會（TMBA）最新統計顯示，基於近年來工具機最大消費市場的中國大陸，勵行防疫封控措施，造成內需大幅降溫、製造產業鏈中斷，市場預期經濟下行壓力極大；第二大市場美國，也受到俄烏戰火及供應鏈受擾情況下，承受極大通膨壓力；歐洲經濟更因此陷入能源危機、使之經濟表現不如預期，加重台灣工具機暨零組件產業競爭壓力。

TMBA理事長許文憲表示，目前台灣工具機廠及零組件廠商，都已感受到大陸客戶下單趨緩、歐美市場訂單盛況不如去年至今年首季的表現。加上新台幣貶值得不是時候，日廠因為掌握日圓貶值幅度更大與數控系統自製優勢，將對於台灣零組件廠商搶單產生殺傷力，雖然出口金額成長，卻被匯率抵消獲利。預估工具機產業今年Q3新接訂單年減30%~40%、Q4接單也會非常嚴苛的挑戰，公會已將今年初預估工具機出口值年成長20%~25%，下修為力保年成長15%。

滾珠螺桿等傳動元件/系統大廠上銀科技董事長卓文恆也指出，因應整體工具機產業暨零組件受到大陸疫情封控與限電衝擊，目前接單量較去年同期減少20%~30%，已有許多自動化零組件廠商開始降價搶單。加上美國為降低通膨，催生貨幣緊縮政策挽救經濟，導致日、韓等亞洲各國連帶受災，日本工具機接單也明顯冷卻；歐洲到了今年冬天，又有能源危機未解，勢必影響Q4台灣出口產業傳統旺季景氣，恐怕到了2023年都不容樂觀。

目前工具機公會正積極推動產業共同規範，分別透過「普惠，建立共通性介面」與「卓越，追求產品精度及品質長效」兩大原則，落實工具機產業發展目標。一開始先從設計和品質規範著手，將零組件標準化，並應用於產品上解決客戶痛點；組件模組化，得以減少庫存及成本、縮短開發時程，達到產品樣式簡化減量目標。建議當國際經濟局勢一夕數變，就應該蹲好馬步，因應市場風險。

進而將介面標準化，統一資料格式，將有助於後續組立維修服務及提升品質。可將品質規範落實於生產製程中，包括各工站、工序或事件執行的標準作業步驟、相關工具要求的作業規範；正確執行產品的檢查、量測、試驗要求及步驟的指導文件，收集和追蹤生產及檢測數據，達到產品溯源管理目標。

圖1 : 因應國際經濟景氣一夕數變，目前TMBA正積極推動產業共同規範，分別透過「普惠」與「卓越」兩大原則，落實工具機產業發展目標。（攝影：陳念舜）

在今年剛落幕的台北機器人與智慧自動化展會期間，也可見到台灣關鍵傳動元件大廠如全球傳動、銀泰、精浚等，除了積極擴廠練兵，加強掌控一條龍式生產、智慧化能力，務求令自身及客戶皆符合節能減碳標準，避免更受到碳關稅衝擊；同時延續近年來螺桿等傳動元件產品，紛紛投入精微化、模組化主流，跨足生醫、電動車等新興產業。

前者因為過去滾珠螺桿生產採取減法製程，當移除材料時會有耗電等問題，如今則有大廠開始改用ESG新型製程工法，包括：金屬射出、精密鑄造及3D列印等，減少移除材料而有效減少供應商排碳量與材料加工耗電量。後者則主要利用傳統單軸機器人模組，開發出車用滾珠螺桿，並陸續量產切入大陸、歐系汽車零組件Tire 1供應鏈。

THK剖析滾珠螺桿製程　將影響精度與循環方式

依日系滾珠螺桿大廠THK剖析滾珠螺桿的主要功能，係用於高效率將馬達旋轉運動與直線運動互換，並利用在螺帽與螺桿軸之間裝入滾珠，取代傳統螺紋的關係，使之彼此之間磨擦力從滑動時的磨擦係數0.3，降低為滾動的磨擦係數為0.003，代表低扭力或轉換效率高，所以被廣泛使用。

又可將螺桿本體製程分為轉造、研磨不同等級，前者以輥壓機製軸、塑性變形來生成螺紋或溝槽的加工模式相對簡單，軸端形狀取決於軸徑；導程與重覆精度較低，而被廣泛應用於搬運輸送；後者導程則經過車、磨削之後，可將軸端加工成為各種樣式，成本和精密程度也高，適用於要求高精度定位情境。

THK表示，現今滾珠螺桿所稱「導程」，係指螺桿軸轉一圈時，螺帽的移動量（距離），其精度則代表移動距離偏差的程度，包含絕對/反覆定位精度；「間距」，則是螺紋溝槽之間的距離，但在多螺紋時，導距並非間距，以免造成工作台移動距離不同。

但因為螺帽與螺桿軸之間存在軸向間隙，一旦過大時就容易導致定位出錯，越小時定位精度越高，若客戶需要較高精度時，即可選用高導程螺桿。通常轉造滾珠螺桿因為導程精度不高，主要取決於軸徑大小設定；精密研磨級螺桿則可透過預壓，指定G0~G3間隙，以客戶使用方式來指定間隙，也可得到較高剛性。

目前滾珠螺桿的螺帽的循環方式也有別，循環管、循環器式主要用於單螺紋，端蓋環式則適用於多螺紋，在轉動螺桿、螺帽移動時，也須利用循環器防止滾珠掉落。其中最早使用的傳統「循環管式」，係將循環管插入螺桿溝槽上方，將滾珠引導回原本的位置，又可稱之為「外循環」。因其螺帽組裝容易而被廣泛使用、螺帽外徑也大，所以能隨著增加循環管而添加珠卷數，也就是循環迴路，具有豐富的軸徑、導程組合。

「循環器式」則是每轉一圈，就會在螺帽上增加循環器（框架），再透過循環器內的引導溝槽，讓滾珠回到原本的位置不斷循環。THK指出，其軸徑雖與循環管式相同，但螺帽外徑更小，適用於導程較小螺桿，得以降低工作台總高，方便搭配線軌後看起來的體積較小，因此能增加的循環器有限，只能藉此多增加一圈珠卷數，也代表螺帽可負荷的強度相對較小。

「端蓋環式」使用於軸端蓋環為主，採取通過螺帽端面的端蓋環來掬取滾珠，經過螺帽內部循環孔到反側的端蓋環，然後再回到原本溝槽的位置，而形成無限循環。由於導程大，適用於高速進給，透過多螺紋方式製作螺帽的長度也較短，使之必須利用多條螺紋來增加珠卷數，不像「循環器式」的溝槽可採用不同迴路、或循環管式干涉配置。

且螺桿無法被單獨使用，必須安裝在底座上，於旋轉軸側搭配軸承，由內部所有滾珠承受軸向負荷，包含其滾珠軸承在內、外輪之間；以及LM導軌與軌道間，利用滑塊兩端蓋板間存在的滾珠進行無限循環；其他來自徑向、力矩負荷則，由引導部位的LM導軌承受，以免若由滾珠螺桿、螺帽承受的話，恐會造成局部發生剝離，而導致過早損壞。

在防塵用選配件中，一般常用的迷宮式墊片未與螺桿軸接觸，主要用來防止異物入侵螺桿，維持正常潤滑；刮刷式墊片是針對無法使用迷宮墊片者，在螺桿移動時清除異物。清潔環的潔淨程度比兩者都高，採用接觸螺桿溝槽的密封墊片，能提高異物去除的性能，比起傳統密封墊片更能延長滾珠螺桿的壽命；在接觸同時，以最大限度減少發熱結構；並使用耐磨耗性/化學性，低線膨脹係數的材質。

圖2 : THK將螺桿製程分為轉造、研磨不同等級，後者導程經過車、磨削之後，可將軸端加工成為各種樣式、成本和精密程度也高，現也推出花鍵等要求高精度定位產品。（攝影：陳念舜）

銀泰專注精進螺桿精微化設計　強化垂直整合優勢

銀泰科技近年來也持續推廣旗下高導程滾珠螺桿、滾珠花鍵螺桿、線性導軌、交叉滾柱軸承等全系列產品，分別用於Mini LED、晶圓升降平台、工具機第四軸、專用機器人軸承及諧波減速機配件，有別於其他同業朝向系統化發展，轉而強調在垂直整合生產優勢，持續精進傳動元件本體工藝。

其中「旋轉式滾珠花鍵螺桿」，不僅將產品特色定位於研磨等級的高定位精度、低噪音，運動流暢。在近年來全面升級精微進化後，加以改善舊有規格設計、提高支撐軸承剛性，而能承受相同軸向與徑向力，並實現輕量化小型設計與安裝簡便需求。

在花鍵軸外徑上設有3列負荷鋼珠列，並採用哥德牙型設計，使之可同時承受順/逆時針扭矩，以增加使用壽命和剛性；各鋼珠列還可透過裝在花鍵帽內的特殊合成樹脂循環器，持續進行整列循環運動，所以即使將花鍵軸抽出，鋼珠也不會掉落；在施加預壓後，旋轉方向沒有間隙，能有效提高精度。花鍵帽外徑上還具有直接裝設的特殊軸承，可藉由花鍵帽旋轉或停止，同時具備旋轉與直線2種運動模式。

且將花鍵軸承套與支撐軸承設計為一體化結構，從而實現小型及輕量化設計，組裝時只須將螺絲及軸承套固定在支架上即可；作動時精密花鍵側支撐軸承設計45度接觸角，承受具相同軸向與徑向力。

另於「PBSA精密螺桿花鍵」軸上，設計相交的滾珠螺桿及花鍵溝槽，螺帽和花鍵在外圍上有直接裝設的特殊軸承；可經由精密螺桿花鍵，藉由花鍵螺帽的旋轉或停止，讓單軸同時具備運動、旋轉、直線和螺旋動作。同時採取創新端蓋式迴流模式，實現低噪音與平滑流暢運動，適用於SCARA型式機器人、自動捲線機、工具機的ATC裝置等，兼具旋轉與直線運動組合的裝置。

為了提高生產效率與控管產品品質，銀泰近年也持續加強垂直供應鏈整合，採取一條龍式生產模式，將3D printing工法先導入於研發、打樣滾珠滑軌/螺桿循環器，但真正量產時仍維持傳統塑膠射出方式，逐步實現製程上節能減碳目標。於滾珠螺桿採用端蓋式回流，以實現低噪音與平滑流暢的運動。

圖3 : 銀泰科技「PBSA精密螺桿花鍵」讓單軸同時具備運動、旋轉、直線和螺旋動作，並採取端蓋式迴流，實現低噪音與平滑流暢運動，適用於SCARA型式機器人、工具機ATC等裝置。（攝影：陳念舜）

全球傳動著力系統模組化　迎接節能減碳趨勢

全球傳動科技公司除了在線性滑軌、滾珠螺桿等精密傳動元件的基礎上，持續發展一系列微型線性滑軌/螺桿、旋轉式滾珠花鍵、高導程螺桿、單軸機器人等模組化創新產品，還在今年展出汽車自動轉向模擬器、自動檢驗設備等模組化系統應用範例。

其中微型螺桿係採取內循環設計，空間小、輕量化且定位精度高，經過全球傳動克服製造門檻，特別適用於1~2mm小導程場合；滾珠花鍵可承受重荷載、扭矩，具備高剛性、零間隙、裝配簡單等特性，進行線性/旋轉運動，現場也展示其搭載於SCARA機器人的第四軸應用。

近年來續推廣的「SFYA1632高導程螺桿組」，設計理念便有別於傳統滾珠螺桿，率先採用薄而富有彈性的材質，強化刮刷效果，以達到高DN值、高速度、高剛性、強化防塵結構等特性。於循環結構中增加高剛性及高速化功能，使產品最大速限可達到24,000rpm、運轉速度高於舊款2倍，以及提升整體壽命5%。因為每迴轉一次螺帽的可移動行程越遠也快速，減省搭配的馬達功率、尺寸大小及成本，更適合用於高速化工具機、自動化機械等產業。

如單軸機器人等模組化產品，則同時具備線軌與螺桿的優點，將螺帽和滑塊設計成一體式機構，在鋼珠滾動面採用2列哥德式圓弧及45度接觸角設計，提供了X-Y軸向可承受來自四方的負荷能力；並搭配高剛性U型軌最佳化斷面，以達到最佳化節省空間，及大幅減少組裝時間。藉此一體化設計來取代傳統須等待由單支螺桿、二支線軌組成的架構，近年來當製造業陸續遭遇疫情衝擊和供應鏈瓶頸之下，減少待料時間，就能讓設備依序快速出貨、生產，省去現場調校程序，進而減少製程碳足跡。適用於目前半導體、自動化設備產業需求，在國內外市場上與歐日系品牌分庭抗禮。

隨著近年來中大陸自動化產業需求有下滑跡象，電動車電池等新能源產業需求反而持續成長，全球傳動產品幾乎打入所有知名品牌電池生產設備，同時出貨給電動車零組件設備商。除電動車鋰電池設備外，全球傳動也進一步打進磷酸鋰鐵、氫能燃料電池生產設備供應鏈，看好越來越多廠商跨入電池生產設備領域，需求將持續擴增。

圖4 : 全球傳動推出的單軸機器人等模組化產品，則採用一體化設計，同時具備線軌與螺桿的優點，且減少待料時間，就能讓設備快速出貨、生產，省去現場調校程序，進而減少製程碳足跡。（攝影：陳念舜）

結語

展望未來，由於台灣無論是如滾珠螺桿等關鍵零組件廠商或工具機、自動化設備業者，85%以上皆為中小企業，優點是因為建構完整產業聚落和供應鏈體系，產業垂直分工能力強。但缺點則是恐無力面對當前國際大環境景氣可能一夕數變，再好的優勢都有可能會被消磨殆盡。如今包括跨產業業的水平合作能力也要迎頭趕上，更應該加速提升自製率和數位轉型，打造韌性供應鏈體系。

*刊頭圖（攝影：陳念舜）