適逢今年臺北國際自動化大展期間，相關(guān)傳動元件廠商製造廠商紛紛針對國際淨(jìng)零碳排趨勢提出對策及解決方案。其中軸承不僅須負(fù)擔(dān)廠內(nèi)所有傳動元件、設(shè)備，甚至於冷氣空調(diào)系統(tǒng)能否「行穩(wěn)致遠(yuǎn)」的關(guān)鍵；就連軸承本身在生產(chǎn)各種陶瓷、金屬等不同材質(zhì)的滾珠/柱/針流程中，以及搭配的潤滑油料，都被視為可能影響製造節(jié)能減碳的因素。

就在臺北國際自動化大展開幕首日，場外卻迎來臺灣環(huán)境部成立而獻(xiàn)上的「大禮」，宣佈將以明年碳盤查為基礎(chǔ)收費，延後一年（2025）才開徵碳費。對於鋼鐵、水泥等排碳大戶固然是能拖一天就是一天，卻不利於目前有志透過推廣高效自動化解決方案，來協(xié)助業(yè)界達(dá)成節(jié)能減碳目標(biāo)的廠商。

尤其針對在目前都市大型建物中，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的低壓、水冷式冰水機(jī)組的離心式壓縮機(jī)，都仰賴油及冷媒混合來潤滑軸承，現(xiàn)在則能透過純冷媒取代軸承的傳統(tǒng)循環(huán)潤滑油，減少軸承摩耗且降溫，適合嚴(yán)苛的運行環(huán)境，還省下購油與建置油液分離系統(tǒng)的成本，使得壓縮機(jī)設(shè)計非常簡單；同時強(qiáng)化了冷凝器和蒸發(fā)器等熱交換、傳熱功能，提高了可靠性和系統(tǒng)能源效率，減少因為使用冷媒而增加排放的溫室氣體，滿足客戶節(jié)能永續(xù)要求。

然而，當(dāng)滾珠軸承利用純冷媒潤滑時，須要承受黏滯性低，致潤滑不足；還可能因為混入潤滑油，導(dǎo)致銅管受到油膜阻隔，而降低散熱效果；或過高/低負(fù)荷及溫度的工作條件、生鏽時，必須具有較高可靠性、可用性和安全性。

選用陶瓷滾珠的優(yōu)點，為其質(zhì)量僅為鋼製滾珠的40%，可提供更高速度、更少量慣性，得以更快起動或停止。且由於低磨擦係數(shù)增強(qiáng)了耐磨性，讓軸承即使在潤滑不佳時，也可低溫運行；具備化學(xué)惰性和絕緣性佳，還能作為內(nèi)外環(huán)之間簡單的絕緣措施。一旦用於經(jīng)常遭受液氣體腐蝕、潤滑不足、振動和雜散電流的應(yīng)用場合，如泵、壓縮機(jī)、電力驅(qū)動裝置、發(fā)電機(jī)等，還能維持尺寸穩(wěn)定性，將大幅提高軸承可靠性。

因為陶瓷滾珠硬度高又堅韌、耐磨而延長壽命的特性，常用於不常替換的車輛上，主要提供輪轂馬達(dá)及內(nèi)部傳動元件所需混合軸承，更為方便安排內(nèi)部空間，在應(yīng)市場需求而大量生產(chǎn)下，已逐漸縮短與過去純鋼材軸承的價差。

圖1 : 傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的低壓、水冷式冰水機(jī)組的離心式壓縮機(jī)，現(xiàn)在能透過純冷媒取代軸承的傳統(tǒng)循環(huán)潤滑油，減少軸承摩耗且降溫，適合嚴(yán)苛的運行環(huán)境，滿足客戶節(jié)能永續(xù)要求。(source：scontent.ftpe12-1.fna.fbcdn.net)

身為臺灣精密機(jī)械用滾動軸承最大製造廠東培工業(yè)公司（TPI）除了長期提供比照全球產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計與客製化軸承，滿足機(jī)械、汽機(jī)車、3C等產(chǎn)業(yè)所需，成為客戶產(chǎn)品的重要中樞；同時跨足電動車、綠能和工業(yè)機(jī)械人產(chǎn)業(yè)，協(xié)助臺灣設(shè)備製造與終端加工廠商全面邁向智慧自動化生產(chǎn)。

近年來東培也善用過去為了掌握0.001mm精度的核心加工技術(shù)，以確保製品品質(zhì)，而在內(nèi)部成立精機(jī)事業(yè)部。除了數(shù)十年來專責(zé)開發(fā)製造關(guān)鍵的夾治具、組立及大修改造廠內(nèi)的新舊生產(chǎn)設(shè)備，具備從鍛造、車削、研磨組立、軸承構(gòu)件、鋼珠、鉚釘，到零配件等一條龍生產(chǎn)規(guī)模及高度垂直整合能力。

藉此開發(fā)出來的油霧潤滑軸承，還能客製化配合不同噴油位置及孔位設(shè)計，使得油霧精準(zhǔn)噴入滾動接觸面散熱，以協(xié)助主軸即使達(dá)到20,000~30,000rpm高轉(zhuǎn)速情況下，還能維持冷卻、潤滑效果，抑制溫升、震動。甚至可採用混合式（陶瓷+鋼珠）超精密軸承，以承受比起鋼珠軸承有更高容許轉(zhuǎn)速；即使經(jīng)過長時間耐久跑合測試，仍然有穩(wěn)定的溫升及振動表現(xiàn)。

此外，為了追求企業(yè)朝更具規(guī)模化轉(zhuǎn)型，現(xiàn)也有臺灣工具機(jī)廠商開始發(fā)揮既有於精密製造及加工生產(chǎn)優(yōu)勢，利用自製立式磨床、治具研磨機(jī)，生產(chǎn)精度可媲美歐日同級規(guī)格的交叉滾柱軸承。由於將其滾柱呈正交配置於V形溝槽滾動面上，再透過間隔保持器維持相互緊湊排列，採取與滾動面線接觸形式，所以軸負(fù)荷引起的彈性變形量縮小、使用壽命延長，能同時承受徑向、軸向及力矩等所有方面的負(fù)荷；且其外輪屬於分割構(gòu)造，可調(diào)整軸承間隙，所以即使被施加預(yù)壓，也能獲得高精度旋轉(zhuǎn)運動，適合導(dǎo)入工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)等旋轉(zhuǎn)部位、工具機(jī)第四軸旋轉(zhuǎn)工作臺使用。

銀泰發(fā)表交叉滾柱軸承　滿足精密與彈性配置需求

銀泰科技（PMI）自1990年成立以來，主力產(chǎn)品包含滾珠螺桿、精密螺桿花鍵、線性導(dǎo)軌、滾珠花鍵及致動器等，已是臺灣重要的精密機(jī)械關(guān)鍵零組件製造廠之一，客戶領(lǐng)域涵蓋工具機(jī)、放電加工機(jī)、線切機(jī)、半導(dǎo)體設(shè)備。

目前銀泰所生產(chǎn)的軸承都依照ISO標(biāo)準(zhǔn)檢測組合後的精度再分級，現(xiàn)也提供包括P2、P4、P5、P6及P0等級的高精密交叉滾柱軸承，可滿足客戶用於各項精密裝置需求。藉助使用修整線精密研磨滾柱，可避免滾柱兩端因為應(yīng)力集中過高，降低滾柱所受的最大應(yīng)力值；且負(fù)荷較為平均，而能提高滾柱軸承的使用壽命。

且由於將滾柱交叉排列於V型軌道中，利用滾柱與軌道接觸面積大的特色，比起深溝、斜角軸承更能實現(xiàn)裝置體積小型化，負(fù)荷及剛性大幅提升的目標(biāo)。其中客製化CRBX產(chǎn)品係利用斜角軸承配對組合所需空間大小，比起交叉滾柱軸承約可節(jié)省1.5~2倍特色，減少設(shè)計空間和縮小體積，現(xiàn)也推出軸承內(nèi)徑20~160mm可供客戶選擇。

圖2 : 近年來銀泰科技也推出多款可供應(yīng)用端選擇的不同交叉滾柱軸承型式，適用於工具機(jī)、機(jī)器人、精密量測裝置和IC製造產(chǎn)業(yè)。（攝影：陳念舜）

針對業(yè)界期待解決機(jī)構(gòu)縮小體積的方法，銀泰也提出以單只軸承來取代原本需要兩只軸承的替代解決方案。即經(jīng)由該公司交叉滾柱軸承採取滾柱分別在軸承內(nèi)、外環(huán)軌道之間呈現(xiàn)90度相對交錯排列的結(jié)構(gòu)，得以同時承受來自軸向及徑向、傾覆力矩等所有方向負(fù)荷，並大幅減少軸承所需組合高度，實現(xiàn)高剛性與強(qiáng)大的負(fù)荷能力。

目前銀泰為此，推出可供應(yīng)用端選擇的不同交叉滾柱軸承型式，適用於工具機(jī)、機(jī)器人、精密量測裝置和IC製造產(chǎn)業(yè)。包括：標(biāo)準(zhǔn)型CRBC/CRBB/CRBH，可視應(yīng)用端需求，選擇外環(huán)或內(nèi)環(huán)分割的構(gòu)造型式，適用於機(jī)械加工中心機(jī)的旋轉(zhuǎn)平臺本體等要求高精度場合。

大孔徑中空型CRBG，則因為具備安裝孔設(shè)計，使之安裝使用更為簡單，可極大簡化旋轉(zhuǎn)平臺的結(jié)構(gòu)，適用於工具機(jī)第四軸、機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)等，要求精度高、結(jié)構(gòu)緊湊的旋轉(zhuǎn)位置。

另有附帶安裝孔型CRBF/CRBE，可在CRBF的內(nèi)、外環(huán)結(jié)構(gòu)上設(shè)有安裝孔，以減少裝配工序，將有助於生產(chǎn)小型、輕量化裝置，讓產(chǎn)品設(shè)計變得更緊湊，能依客戶需求組裝到各式裝置上，進(jìn)一步降低裝置成本、縮短交貨期。

機(jī)器人安裝型CRBR，採取外環(huán)分割、內(nèi)環(huán)為整體結(jié)構(gòu)，且軸承也自帶安裝孔，所以不需要固定法蘭和支撐座以方便安裝，適用於機(jī)器人CSG（CSF）系列諧波減速機(jī)，與多軸機(jī)器人關(guān)節(jié)使用。

SKF推出磁浮軸承與潤滑技術(shù)　引領(lǐng)先進(jìn)減碳技術(shù)發(fā)展

圖3 : 瑞典商SKF近期展出的磁浮軸承，具備極佳的精度和穩(wěn)定性，使之比起傳統(tǒng)軸承適用於更多工作場合。（攝影：陳念舜）

瑞典商斯凱孚（SKF）近期展出的磁浮軸承即透過電磁鐵產(chǎn)生徑向力和軸向力使轉(zhuǎn)軸懸浮，並允許轉(zhuǎn)軸無接觸旋轉(zhuǎn)，因此避免了軸承磨擦和磨損。經(jīng)過控制系統(tǒng)主動監(jiān)測並持續(xù)調(diào)整電磁鐵中的電流，以維持轉(zhuǎn)軸的位置。利用磁浮軸承極佳的精度和穩(wěn)定性，使之比起傳統(tǒng)軸承適用於更多工作場合。

值得一提的是，由SKF提出的「RecondOil Box」雙分離技術(shù)，真正實現(xiàn)了油品的循環(huán)使用，讓機(jī)器運行無須換油，變得容易、可行。所提的「雙分離技術(shù)（DST）」，屬於一種突破性專利的工業(yè)油再生新技術(shù)，將工業(yè)油從一種昂貴的消耗品轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N完全可循環(huán)的資產(chǎn)。

但SKF強(qiáng)調(diào)並非取代傳統(tǒng)的過濾，而是一種超越了傳統(tǒng)過濾方式的補充。透過去除最小的污染物來防止油品老化，讓油品變得比以前更清潔。這意味著相同的油品可以重複使用，在某些情況下可無限期使用，甚至再也無需購買新的油品，或?qū)κ褂眠^的油品進(jìn)行處置。除了節(jié)省費用之外，還可以大幅降低碳足跡；對於許多製程而言，超清潔油可以帶來實質(zhì)性的性能改善和更長的機(jī)器壽命。

天工持續(xù)推進(jìn)數(shù)位轉(zhuǎn)型　有效提升軸承精密滾動體競爭力

至於另一家目前已進(jìn)駐中科二林園區(qū)設(shè)廠的天工精密公司，主力產(chǎn)品為精密滾動體如滾珠、滾柱等，已是國際知名精密滾動體製造領(lǐng)導(dǎo)廠商，並特別專注於生產(chǎn)製造微小鋼珠（3.175mm），強(qiáng)調(diào)在螺桿/滑軌用滾珠或是微小滾珠的生產(chǎn)技術(shù)，已可與德、日先進(jìn)大國並駕齊驅(qū)，成為少數(shù)能生產(chǎn)製造軸承、汽車與航太工業(yè)用滾動體的廠商，且能以合理的成本與完整的配套來服務(wù)軸承、工具機(jī)、汽車、電子等客戶。

因為鋼珠屬於「安全件」，常用於汽車零件大廠，因此，客戶很要求可追溯性和產(chǎn)品履歷。為了處理大量資料，天工很早就開始開發(fā)內(nèi)部ERP系統(tǒng)，也奠定了數(shù)位轉(zhuǎn)型的開端。加上據(jù)天工估計每年須生產(chǎn)接近150億顆鋼球，皆必須達(dá)到加工精度0.25μm等級，約為一個病毒的大小。且為了確保與客戶的交貨承諾，實現(xiàn)零缺陷（0ppm）交貨的目標(biāo)，廠內(nèi)製程面臨到包含次微米的加工精度、精準(zhǔn)尺寸與規(guī)值控制、100%全檢要求、機(jī)器設(shè)備傳統(tǒng)、生產(chǎn)技術(shù)要求高、客戶需求規(guī)格不易預(yù)測等眾多挑戰(zhàn)。

圖4 : 天工精密公司多年來的主力產(chǎn)品為精密滾動體如滾珠、滾柱等，並特別專注於生產(chǎn)製造微小鋼珠（3.175mm），且透過數(shù)位轉(zhuǎn)型來解決產(chǎn)品生產(chǎn)精度的挑戰(zhàn)。（攝影：陳念舜）

因此近年來天工持續(xù)精進(jìn)改善，積極投入自主研發(fā)自動化熱處理生產(chǎn)線、高精度滾珠/滾柱生產(chǎn)技術(shù)、CNC磨盤修整系統(tǒng)與第二代光學(xué)檢測與渦電流檢測系統(tǒng)；另與各大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)合作開發(fā)先進(jìn)滾珠生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)、表面檢測驅(qū)動機(jī)構(gòu)、精密鋼珠自動化檢測系統(tǒng)及平面化高速3D磁電阻量測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。

天工還為此招募了一批工程師組成研發(fā)團(tuán)隊，這些員工不在產(chǎn)線上生產(chǎn)鋼珠，而是專注如何讓產(chǎn)線更加自動化。目前天工讓設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，做到自動排程與蒐集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，已經(jīng)讓生產(chǎn)效率提升，不僅交貨時間縮短，也提升了客戶滿意度，未來還希望能透過數(shù)據(jù)分析，做到產(chǎn)線異常排除與診斷。

同時透過數(shù)位轉(zhuǎn)型來解決產(chǎn)品生產(chǎn)精度的挑戰(zhàn)。包括利用自主開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)與邊緣運算蒐集數(shù)據(jù)，擁有影像識別球體選別、檢測金屬表面缺陷、珠粒選別機(jī)之入料裝置、珠粒選別機(jī)之勻光成像裝置及鋼珠檢測等多項臺灣、美國發(fā)明專利技術(shù)；透過人工智慧（AI）協(xié)助檢測產(chǎn)品瑕疵，更容易實現(xiàn)產(chǎn)品高精度目標(biāo)；並結(jié)合資料分析，逐步建立自動化流程與即時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)強(qiáng)化廠房管理。

直到如今，天工最亮眼的成果是「鋼珠光學(xué)檢測儀」，有別於傳統(tǒng)檢測儀要靠滾動鋼珠來檢測，容易劃傷表面增加生產(chǎn)成本。但透過這臺儀器，利用光學(xué)反射來檢測，不僅解決傳統(tǒng)設(shè)備的缺點，甚至還能透過檢驗瑕疵，回頭檢視製程哪裡出了問題。

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*刊頭圖（source：world.businessfrance.fr）