在世界大國紛紛規(guī)劃先進智慧製造政策之際，推動新一波製造業(yè)轉型升級需求，包括國內外自動化關鍵零組件製造廠商也須藉此深度整合生產(chǎn)與應用兩端，推出智慧化傳動解決方案。

繼2011年工業(yè)4.0革命概念率先於德國漢諾威工業(yè)展問世以來，除了吸引世界大國紛紛規(guī)劃先進智慧製造政策，已造就新一波製造業(yè)轉型升級需求，包括國內外自動化關鍵零組件製造廠商也藉此深度整合，推出智慧化傳動解決方案。

其中高效驅動解決方案指標廠商，德國威騰斯坦公司（WITTENSTEIN）自從1983年在漢諾威工業(yè)展發(fā)表全球首部採用獨特設計原理的SP 系列低背隙（三弧分）行星式減速機之後，旋即於1984年成立WITTENSTEIN alpha GmbH公司。並在1992 年創(chuàng)立了WITTENSTEIN motion control GmbH，將服務範圍由單純的傳動系統(tǒng)製造擴展，成為機電整合伺服傳動裝置及伺服傳動系統(tǒng)的系統(tǒng)供應商；2002年更發(fā)表首套納入減速機、齒輪/齒排等線性傳動系統(tǒng)（Linear systems）。

圖1 : 威騰斯坦近年來還推出減速機與高性能伺服馬達一體化設計Premo機種，適合要求結構緊湊、大力矩使用者，並將之導入一體化設計AGV。（source：wittenstein.co.uk）

隨著2008 年全球持續(xù)推廣WITTENSTEIN 品牌，該集團也確立營運方向，自許成為提供機電整合傳動系統(tǒng)解決方案的國際最佳整合供應商。至今全球共有60家分公司、員工人數(shù)多達2,000餘人，遍及醫(yī)療、航太、奈米等領域，臺灣分公司則主要負責銷售alpha行星式/伺服直角減速機、伺服傳動機構、完整齒條齒輪系統(tǒng)、整體傳動系統(tǒng)及配件的設計工具，分別提供客戶具經(jīng)濟效益的系列解決方案，以及協(xié)助往客製化高端發(fā)展。

提供完整減速機系列產(chǎn)品　符合客戶最佳經(jīng)濟效益

圖2 : WITTENSTEIN bastian GmbH在2012年便斥資1,200 萬歐元，在費爾巴赫市（Fellbach）成立「未來都市生產(chǎn)」工廠，在廠內導入工業(yè)4.0及城市生產(chǎn)理念，強調低噪音及排碳，追求經(jīng)濟與生態(tài)需求的完美平衡。（source：威騰斯坦）

威騰斯坦（Wittenstein）業(yè)務經(jīng)理鍾田庫表示，目前所有自動化系統(tǒng)只要涉及伺服馬達、傳動元件者，就有機會導入不同類型減速機，該公司則因為系列產(chǎn)品線相對完整，足以滿足使用者不同需求。如主力產(chǎn)品之一的行星式減速機優(yōu)點是承載力矩大，如該公司產(chǎn)品最高可達到輸出40,000N-m，以及最高傳動效率99%、減速比範圍最大至1：10,000；且因內有斜齒輪，使之運轉平穩(wěn)、噪音與震動均低。進而於2015年漢諾威工業(yè)展率先推出全球首部零背隙減速機Galaxie，甫上市便榮獲德國赫爾梅茲工業(yè)設計大獎 （Hermes Award）肯定，得以取代現(xiàn)今許多DD（直驅）馬達使用者需求。

圖3 : 威騰斯坦（Wittenstein）業(yè)務經(jīng)理鍾田庫強調，最佳化選型方法還應該包含溫度、側傾力矩、慣量匹配3大關鍵因素。（攝影／陳念舜）

但他也坦言，由於減速機在傳動鏈通常扮演轉換速度、力量、慣量的角色，常導致客戶在選型過程中僅留意到相關參數(shù)，卻忽略了其經(jīng)常發(fā)生斷軸、精度衰減的主因，最佳化選型方法還應該包含溫度、側傾力矩、慣量匹配的三大關鍵因素。

鍾田庫進一步指出，有別於以往使用者必須等到伺服馬達示警，才發(fā)現(xiàn)溫度過高，現(xiàn)在則可望在安裝減速機前，就能先釐清溫度與「占空比（ED）」關聯(lián)性，並將機械運動狀態(tài)分為週期性ED≦60%、EDmin≦20mins，或連續(xù)性ED＞60%、EDmin＞20mins。以免客戶占空比達80%，卻選錯減速機型號，恐造成過熱而影響傳遞效能和使用壽命。

側傾力矩則通常適用於搭配皮帶、鏈條等高負載傳動情況下，因為每條傳動皮帶都會有不同張力，一旦側傾力矩高於張力便容易造成軸心斷裂、內部太陽齒崩壞，所以在威騰斯坦公司目錄上的所有減速機，都會註明側傾力矩利用率，亦可透過該公司Cymex軟體去計算出測傾力矩是否適合？

至於慣量匹配雖然是越小越好，優(yōu)點是方便快速啟、停，但缺點是成本與之俱增，建議慣量比（λ）=負載側/動力側慣量，還是應依照動態(tài)特性、定位精度而定。其中λ≦10，係代表一般輸送設備連續(xù)運動應用，不特別要求高精度或動態(tài)特性；λ≦5，則適用於工具機產(chǎn)業(yè)，特別要求高定位精度，而非高動態(tài)特性；λ≦1，屬於高精度、高動態(tài)特性應用。

現(xiàn)在還能透過威騰斯坦提供軟體，協(xié)助客戶運算、分析軸/徑向力都要能互相匹配，才是最佳減速機。鍾田庫強調，臺灣分公司不僅能整合系列產(chǎn)品線銷售，還是終端使用者問題的解決者！例如有客戶希望所採用的機器人行走第七軸能承受550kg機體，並在不到1.9s內完成3,500mm行程的嚴苛條件。

雖然剛開始客戶也想選用線性馬達，卻因為須額外加裝煞車、冷卻系統(tǒng)，導致耗能與維修成本居高不下，在極低速狀態(tài)恐會產(chǎn)生極大熱能；滾珠螺桿又因為速度越快晃動越明顯，在高加減速時無法產(chǎn)生高度動態(tài)性，且少了固定的線性剛性，造成行程越長成本越高。

然而，經(jīng)威騰斯坦建議改用齒輪齒排系統(tǒng)後，不僅行程越長成本越低；且透過模組化設計，讓安裝，保養(yǎng)更容易，可不受空間限制；由於具備高加減速與扭轉剛性，還能透過斜齒輪系統(tǒng)確保運轉平滑穩(wěn)定。目前該公司又依客戶對於精度或動態(tài)特性由高至低，將alpha減速機區(qū)分為精密型Premium、高階型Advanced、泛用型Value、入門型Basic不同等級

持續(xù)演進智慧傳動解決方案　囊括軟硬體4大領域

此外，以往減速機通常在傳動系統(tǒng)中只是伺服馬達的被動元件，但隨著數(shù)位智能化演進，威騰斯坦也因應工業(yè)4.0趨勢持續(xù)年年演進，而能在減速機產(chǎn)業(yè)站穩(wěn)先驅者角色。不僅是德國制定工業(yè)4.0戰(zhàn)略的創(chuàng)始委員之一，並擔任「智慧工廠」工作小組的發(fā)言人。也在2017~2019年持續(xù)進化產(chǎn)品，於今（2019）年漢諾威工業(yè)展期間發(fā)表智慧傳動解決方案，共涵括4大領域：Smart factory、Smart product、Smart sizing、Smart service。

其中「Smart factory」係指可在智慧工廠裡，透過手機、平板等行動裝置，管控物料及監(jiān)控生產(chǎn)進度，回報客戶正確交期，以免在資訊往返過程裡流失商機。同時在廠內導入工業(yè)4.0及城市生產(chǎn)理念，強調低噪音及排碳，追求經(jīng)濟與生態(tài)需求的完美平衡，WITTENSTEIN bastian GmbH在2012年便斥資1,200 萬歐元，在費爾巴赫市（Fellbach）成立「未來都市生產(chǎn)（Future Urban Production）」工廠，並於2017年宣佈成為齒輪組件與專用減速機的生產(chǎn)中心。

「Smart Product」則為該公司在今年漢諾威工業(yè)展裡首度發(fā)表最新產(chǎn)品Smart gearbox，將最新傳感、監(jiān)控技術與減速機整合一體模組化。鍾田庫表示，現(xiàn)在威騰斯坦已在減速機輸入法蘭座預留信號孔，客戶插入只須插入信號線，即可通過IO-link、EtherCAT傳遞使用時間、加速度、溫度、震動方向、角度等數(shù)據(jù)或上傳雲(yún)端，透過行動裝置可持續(xù)且即時掌握多方訊息。

為客戶帶來的利益，包含：一體化設計，毋須再額外考量安裝傳感器裝置；可以靈活設定數(shù)據(jù)上下限，提早發(fā)現(xiàn)異常；即時回覆監(jiān)控產(chǎn)品壽命，降低機臺停機風險；透過大數(shù)據(jù)分析，記錄生產(chǎn)過程。目前還推出減速機與高性能伺服馬達一體化設計Premo機種，估計約省下50%以上空間及耗能，換來較大出力，適合要求結構緊湊、大力矩使用者。

也有客戶將之導入一體化設計AGV，將機架和輪子都整合到AGV驅動輪，使得下方轉臺、工作檯結構緊湊，設計更靈活，又不必再蒐羅多家不同零組件供應商整合；在AGV驅動器裡還有X-Y-Z方向的加速感測器，可通過TCP/IP網(wǎng)路傳訊來偵測、分析AGV行駛或碰撞狀況，來確保AGV行駛順暢。

「Smart sizing」，可用來協(xié)助客戶用最短時間選到最正確機型的軟體，以提高工作效率。其中又分為：CAD Point功能，只要得知減速機規(guī)格，再輸入所需減速比，便能產(chǎn)生2D/3D圖檔和產(chǎn)品數(shù)據(jù)；Sizing Assistant功能，係根據(jù)運動條件和搭配的伺服馬達型號、規(guī)格之後，快速篩選匹配的減速機。

還有Cymex5軟體可提供傳動鏈最佳化設計與選型，其主要透過直覺式介面及各行業(yè)應用模組，設定直觀運動條件；並善用加速度、重量、利用率等充沛數(shù)據(jù)庫，不必等到使用後才判讀馬達使用資訊，可立即分析轉速、軸/徑向力等；待所有性能指標及數(shù)據(jù)分析完成之後，就會產(chǎn)生詳盡報告，方便與客戶設計、使用人員直接討論。

最後是「Smart Service」，現(xiàn)在威騰斯坦每個產(chǎn)品都有QR-code，只要經(jīng)過手機掃描，就能高效率取得所有與減速機相關規(guī)格和聯(lián)繫方式等相關訊息、檢查和維修的所有必要文件；以及發(fā)生任何問題的正確聯(lián)繫人，得以快速處理更換請求，提供定制維修服務。

立翔機電強化製造與行銷能力　因應國際變局

至於在臺灣的老牌減速機大廠立翔機電工業(yè)公司，也自1976年起便創(chuàng)立「北工」品牌減速機，皆由該公司採取一條龍自主研發(fā)製造與生產(chǎn)流程，產(chǎn)品囊括：蝸輪減速機、螺旋升降機、小型齒輪減速馬達、大型齒輪減速機、行星式齒輪減速機、十字轉向機、客製化精密齒輪等多樣傳動零組件，強調能讓客戶一站購足，選用到符合設備需求的產(chǎn)品。

由於該公司齒輪全都經(jīng)過熱處理後齒面研磨，齒輪精度可輕易達到DIN4~5級；並針對噪音及壽命需求重新設計齒型，以不增加客戶成本的前提下，使用最高品質的設備來製作每一個齒輪，達到高承載力、低噪音且運轉平穩(wěn)的要求。

此外，立翔機電的優(yōu)勢還在於經(jīng)ISO 9001/2015、CE、UL、TUV認證的製造工廠，並持續(xù)添購一系列高效率自動化的加工設備，包含：德國KOEPFER滾齒機、德國KAPP 創(chuàng)成齒輪研磨機、美國GLEASON滾齒機、日本三井立/臥式銑床、日本Mazak車床、德國蔡司三次元及各式檢驗設備，針對減速機各部份加工，才能夠提升對於品質、精度、壽命的堅持，打造高附加價值產(chǎn)品，奠定該公司在市場上的優(yōu)勢及專業(yè)。

立翔機電經(jīng)理劉景華進一步表示：「受到近年來人力成本提高衝擊，該公司每年都會規(guī)劃投資高階的加工、自動化設備，以提高產(chǎn)品自製率；進而將齒輪箱的設計模組化，共用相同料件，將庫存降低，並透過業(yè)務的專業(yè)給予正確與恰當?shù)慕ㄗh。」隨著工業(yè)4.0、智慧製造議題持續(xù)發(fā)燒，現(xiàn)在還可透過監(jiān)控系統(tǒng)提高設備稼動率，來因應國際市場越來越劇烈競爭。

圖4 : 立翔機電經(jīng)理劉景華表示，該公司每年都會規(guī)劃投資高階加工、自動化設備，以提高自製率；進而將齒輪箱設計模組化，共用相同料件來降低庫存，並透過業(yè)務專業(yè)給予正確與恰當?shù)慕ㄗh。（source：立翔機電）

圖5 : 目前仍持續(xù)引進一系列高效率自動化的加工設備，包含：德國KOEPFER滾齒機、德國KAPP 創(chuàng)成齒輪研磨機、美國GLEASON滾齒機、日本三井立/臥式銑床等，奠定該公司在市場上的優(yōu)勢及專業(yè)。（source：立翔機電）

包括立翔機電早在3~5年前便已面臨東南亞市場遭受中國大陸產(chǎn)品退稅的重大影響，因此轉而提高自製率，在東南亞建立組裝基地，以降低當?shù)乜蛻舻膸齑鎵毫?；同時轉向歐美地區(qū)開發(fā)較為高階應用市場，現(xiàn)已取得多家夥伴長期合作。

面對現(xiàn)今世界各國對於工業(yè)4.0及智慧自動化的趨勢需求，該公司也在今年4月參與漢諾威工業(yè)展期間推出伺服專用減速機，包含：PE系列低背隙蝸桿蝸輪減速機，低背隙可達8弧分以下；SJ系列滾珠螺桿千斤頂，主要應用於自動化產(chǎn)業(yè)的升降裝置；R系統(tǒng)/K系列，符合歐規(guī)高精度的齒輪減速機，讓客戶在臺灣還有替代購買進口品的選擇，無論是售價或交期都更有競爭力。