環顧現今智慧自動化無論處於何種層級，線性傳動系統仍是工廠內最基礎、簡而易見的構成要素之一，且或許是延續自工業2.0時代「流水線」的生產模式，以及晶圓、面板等工件需求，從而衍生出各式各樣傳動機構、驅控系統，藉以扭轉馬達的旋轉運動；甚至是線性馬達/滑台或直角座標系機器人等，藉以更精確定位、穩定搬運上下料與產品。

從目前台灣大多數工業應用場景來看，現代工廠內無論是自動化設備或流水生產線上的整體傳動系統機構，仍必須建立在線性傳動系統為基礎，並依客戶對產品要求、生產成本等元素，選擇不同動力來源及驅控系統。現今線性傳動系統在工廠環境裡的傳統運作方式為借助液壓氣動系統解決方案，來實現高速、低負載應用，或者轉向必須產生強大動力的液（油）壓系統。

卻也因此在常見的液/氣壓動力系統裡，必須要搭配龐雜的管線、泵、閥門、調節器、潤滑器、空氣過濾器等諸多零組件，以及儲液（空氣）瓶、流量計、熱交換器和降噪設備，最後還有無法省下來的空壓機及馬達的電控、驅動系統。甚至是為了追求未來工業4.0目標，必須搭載大量感測器和通訊所需的管路配線。

圖1 : 現代工廠內無論是自動化設備或流水生產線上的整體傳動系統機構，仍必須建立在線性傳動系統為基礎。(source：pexels.com)

一旦邁向工業4.0之後，機械製造廠商和設計工程師將會陸續發現，電動化更能滿足當前和未來的自動化需求，既減輕了自動化項目的總體設計、安裝和調試所需時間，更能為自動化系統的生命週期帶來可觀的總體持有成本效益。

且隨著如今多樣少量化、大批量客製化生產需求對智慧自動化要求越來越嚴苛，線性傳動機構的靈活和彈性應用的特性，在追求工業4.0目標下變得更不可或缺，此愈發凸顯機電系統優勢，精確控制驅動器的速度和位置。

當任務參數出現明顯變化時，線性馬達不僅能讓系統完全可控，並具有高度重覆性，可達到微米級或更高剛性，還能輕鬆跟隨運動週期，透過軟體精確調整速度、加速度或定位。因此蘊含機電驅動技術的自動化系統更容易微調，讓使用者得以不斷適應和改進其流程。

安科自動化：引進線性馬達取代氣動缸

有別於其他早期從傳動零組件製造產業起家，再逐步跨入線性傳動系統發展的製造業者，來自澳洲的安科自動化公司（ANCA）最早是從生產CNC工具機的PC-Based控制器發跡，至今仍是貢獻該公司營收主力，再加上旗下運動控制、鈑金加工、技術服務解決方案，共4大事業群。

雖然該公司PC-Based控制器在台灣市場仍非主流，但因為安科自動化自80年代，就開始協助客戶開發CNC刀具磨削工具機專用硬軟體，累積了豐富經驗；再利用自身強大的軟體運算能力，積極轉型刀具磨削加工領域，直到2022年已可宣稱為全球最大的刀具五軸磨削加工機製造廠商，並希望藉此能強化台灣設備製造業客戶及終端使用者，對於澳洲品牌自動化設備及關鍵零組件的信心。

且安科自動化也在企業轉型，開拓新興應用領域市場的過程中發現，既然旗下PC-based控制器可在工具機產業經由長期密切支援客戶，開發特定需求機種而成為世界第一；運動控制部門也應該可以選擇專注支援台灣工具機和半導體設備廠商，投入特殊領域發展，所以該公司自2014年就開始將之驅動器、LINX高效能線性馬達等產品，導入該公司刀具磨削工具機上搭配CNC數控系統應用，至今已有超過4,000顆LINX線性馬達在市場裡應用，又依適用產業、廠商不同，分為LINX S/M/T三大系列產品。

其中除了LINX T系列線性馬達，係為了澳洲單一食品業客戶開發，採用耐酸腐蝕材質且達到IP66防護等級，特別適用於化學或食品加工產業，確保其在高溫、高壓及腐蝕環境裡仍不受影響。最早開發的LINX S系列軸心式線性馬達，則是主要用於搭配自家刀具磨削工具機或其他機種，額定連續推力範圍335N~630N、峰值推力達4,270N，用來研磨蝸輪等工件，可維持於軸向往復頻繁運動；其外觀與LINX M系列線性馬達外觀又略有不同，後者主要針對自動化設備應用而開發，持續推力範圍80N~287N、峰值推力1,200N。

圖2 : 安科自動化LINX M系列線性馬達，採取內建編碼器定位，不必仰賴外部感測器蒐集訊號回饋，能直接套用於各種不同線性移動的自動化場域。（攝影：陳念舜）

依安科自動化公司業務開發經理陳柏勳分析，現今線性馬達的最大優勢為結構簡單，主要利用周圍的線圈（動子）、中間鐵芯磁棒（定子），經過通電感應後控制其運動。LINX M系列線性馬達又與其他品牌機種最大不同處，在於採取內建編碼器（Encoder）定位，不必仰賴外部感測器蒐集訊號回饋，就能直接套用於各種不同水平線性移動的自動化場域，可用來取代傳統被視為廉價、可靠，而被廣泛應用的氣動缸角色。

陳伯勳坦言，由於線性馬達的最大問題就是單價較為昂貴，所以至今只能取代部份氣動缸市場，特別是在要求平順運動場合，首先即應排除一旦通氣後，運行曲線容易暴起暴落的氣動缸，又要能高度彈性精準控制定位點，更可以展現線性馬達的價值。不像氣動缸必須仰賴外部實體開關控制定位，而只須修改驅動器參數即可完成。

加上線性馬達結構特性，幾乎沒有滾珠螺桿的磨耗或維修問題，或為了定期潤滑保養，而增添漏油污染的風險，適用於食藥、醫材加工製造產業。省下空壓機、儲氣（液）瓶來維持24hr不失的成本，年久失修還會有管路洩漏，所衍生的維修費用，將更有利於使用者降低長期持有總成本。創新的零淨吸力設計，消除了平板式線性馬達不可避免的壓力，有效提升機器效率，並延長其壽命。

目前安科自動化的LINX M系列產品的應用範例，包括平板線性馬達，運作原理與磁浮列車相似，且散熱及防護功能更佳，可用於食品產業理貨、揀貨，最後再利用高壓水柱、蒸氣清洗留下的食物殘渣。導入精密加工產業應用時，線性馬達在晶圓（chip）測試盤，幾乎可無限次數調整位置、速度。

尤其是在鈑金加工產業，工業機器人雖可接受設定運行路徑，卻難免因為每款工件、消費品的表面，都會存在些微公差或偏差，在拋光研磨時不易控制每件產品外殼的色彩、光澤一致。所以這兩年來，安科自動化還將之導入配合機器人的拋光研磨作業，透過線性馬達感測力道後，穩定輸出扭矩、推力，執行非常細膩的動作，以確保與機器人在拋光研磨過程中保持穩定接觸，產出成品的表面光潔度及色澤差異不大。

過去也曾有鈑金加工業客戶反應，傳統加工機台一旦板材遭遇工件變更長度時，常需要人工花費6~8小時去修正每個氣缸位置，耗時且效率低落，在過去大批量生產時代或許影響不大。但目前則可迎合少量多樣化生產模式，讓線性馬達可在10sec內依伺服參數快速設定位置點，再利用其快速移動的優勢，足以有效提升機器產能。目前安科自動化在台灣，主要向使用者推廣，可導入外圓或五軸刀具磨床，用來研磨凸輪、多邊形工件，適用於線馬進行軸向頻繁往復動作。

直得科技：推廣微型機器人應用

進一步分析現今廠內工業機器人結構，約可涵括：單軸機器人、直角座標系機器人、水平多關節機器人（SCARA）、垂直多關節機器人及並聯式機器人（DELTA）等。其中直角座標系機器人，主要在於各個X-Y-Z直角座標的長度範圍內作動，適用於搬運、取放等作業，可應用的領域包括射出成型機的機器人設備，用於機器人移動並定位、取放、堆疊、鎖螺絲、以及切割、裝夾、壓入、插取、裝配等工作。

且線性運動元件的應用領域極廣，其中線性滑軌共由滑軌、滑座及滾動體三大部分構成，使用者利用滑座承載物件，以及滾動體在滑軌上滾動，進行直線作動的支撐導引組件。且線性滑軌的優勢，就在於其高精度、高負荷能力、長壽命、標準化與廉價成本，所以被廣泛運用在自動化產業、工具機產業、TFT-LCD、光電製造檢測及搬運設備、電子產業機器設備、半導體製造檢測封裝搬運設備、醫療儀器、印刷包裝機械、產業機械等，需要高精密定位的產業。

產品線又可分為門檻較低，多數廠商投入的標準型線性滑軌；以及高門檻，市場競爭對手較少的微型線性滑軌。加上台灣以半導體、面板、光電等產業見長，政府也將線性滑軌列為策略性關鍵精密零組件，所以直得科技於1998年創立時，即以從事精細化微型高精密線性運動元件的開發、生產與經營為目標，進而向上延伸到驅控系統整合。

如今該公司不僅是全球首家量產3mm尺寸微型線性滑軌製造廠商，也是除了日系線性傳動元件大廠THK、IKO以外，唯一能提供5、3、2mm全系列尺寸的世界前三大微型線性滑軌製造商。如今為了能順利打入智慧工廠供應鏈，除了提供所需傳動元件之外，還從無鐵芯線性/旋轉扭矩馬達和伺服驅動器、高解析度編碼器（encoder）、通訊介面EtherCAT著手，逐步延伸到上位PLC數位控制系統；再陸續強化NC/CNC功能，整合機電系統的高速、高精及同步運動控制系統的電控技術（Mechatronics system）。

近年來，直得科技也投入推廣自家最新開發的cpcRobot系列微型六軸機器人，有別於傳統機器人主流市場規格，藉其在工業產品微小化的專長，打造出尺寸僅有一張A4紙大小的現今市場上最小的協作型機器人。首度在美國工業雜誌亮相，就以其微小且高高精度及靈活度的特性，一舉拿下2021 LEAP Awards的金牌獎。.

圖3 : 直得科技打造出尺寸僅有一張A4紙大小的cpcRobot系列微型六軸機器人，為市場上最小的協作型機器人。（攝影：陳念舜）

其中S0微型六軸機器人號稱本體僅重3.5kg、最大負載可達0.5kg，同時搭配cpcStudio軟體PLC/IDE平台，加上特殊的折疊設計能創造規劃多種不同路徑，以達到更高運動效率；另一款D80微型六軸機器人擁有5μm重覆精度，適用於更高精度需求場合，還在底座上設置操作面板，讓使用者直接規劃路徑。

兩者都讓使用者能利用該產品在尺寸上的優勢，搭配自動化多樣性及靈活角度運轉，強調可在有限空間內靈活運動，隨時配合產線調整最佳操作方式和位置，實現微型化相關製程，突破在不同產業應用市場主流，例如：生醫、半導體產業，以及實驗室、生產組裝微型產品、測試設備等自動化作業。

未來還可望加入元宇宙、AR/MR等應用情境的創新，增加功能達到精準個人健康的遠距居家復健，預估若將其應用範圍延伸至醫療健康產業，將可創造10倍以上的產值。若被導入應用於手部復健的輔助機器人時，六軸機器人的活動性與可變化性，將會是至為重要的關鍵。

易格斯：搭平台協力打造經濟型機器人

目前無論是在工業環境或者咖啡機中，為了最大限度延長線性傳動裝置的使用壽命，並保持更低驅動力，如何盡可能減少摩擦和磨損，變得非常重要。德國動態工程塑膠專家igus現已順利取得突破，開發出首款創新滑動材料iglidur E3，減少40%摩擦；並獲得drylin T微型線性滑軌採用，藉以實現極其平穩運行，提升設計自由度，首次從2:1設計原則最佳化擴展到3:1，並為客戶增加了線性技術的設計靈活性。

igus指出，因為iglidur E3根據工作點的不同，摩擦係數約為0.16，比起在硬質陽極氧化鋁上測量的igus標準材料摩擦力降低40%，相較於市售滑動材料甚至更低，這也意味著手動調整需要的位移力降低40%。

igus直線與驅動技術業務部主管Stefan Niermann 表示：「這是朝著更大設計自由度邁出的重要一步，因為它使我們能夠首次擴大設計空間。」

圖4 : igus新開發的iglidur E3能確保減少線性傳動系統40%的摩擦。（source：igus GmbH）

通常適用於線性滑軌的傳統2:1原則規定，驅動力和固定軸承之間的距離不應超過軸承間隙的兩倍，以避免因為平行度偏差，導致卡死現象。反之，驅動力和固定軸承之間的距離越大，磨損和所需的驅動力就越大。

目前igus已將此設計原則擴展至3:1，可以讓驅動力在不影響線性滑軌運動的情況下，再增加50%，同時將原來所需驅動力減少了40%，這也意味著在廠內電動應用的節能比率。drylin T 微型線性滑軌還有09、12、15共3種尺寸，可藉協作型機器人導入實驗室、醫療技術以及工具製造等領域應用。

微型線性滑軌的滑塊因具有igus 動態工程塑膠眾所皆知的優勢，在高性能工程塑膠材料中整合固體潤滑劑，即可確保安靜運行、抗髒汙且無需保養，省去潤滑劑而節省成本，也有利於環境。透過新材料的混合和加工，以及在igus 測試實驗室進行的無數次測試，igus 進一步提升了動態工程塑膠的應用極限，並在線性技術中提供了新的設計自由度。

在齒跟齒之前圓弧的側邊，還會有更多空間留給塑膠，建立最佳化過後的螺紋角度，讓螺桿的中心可以有較大的面積，使之更為穩定且堅固，並且沒有噪音和震動。在3D列印機、光學儀器產業還有一些位置的移動調整上，igus也有許多控制器和馬達，專門用來驅動該公司線性滑台的控制器、步進馬達，能夠非常簡單取得訊號。

igus在2021年發表全新的機器人驅動元件ReBeL核心，更是經過大幅改良的工程塑膠變速箱，高度整合諧波式齒輪內部，帶有動力電子元件的直流無刷馬達（BLDC），可以連接到各種控制器；高度整合諧波式齒輪減速機，讓使用者只要透過igus旗下LCA（低成本自動化）模組化平台RBTX，就可以免費下載合適的igus低成本控制系統。

**刊頭圖（source：festo.com）