傳動螺桿蓄動能 高速精微化成主流

圖3 : 搭配全球傳動最新推出,已率先達成規模化量產的4mm微型高導程滾珠螺桿,還可協助客戶開發電動夾爪,並提升其精準度、夾持力範圍,增加總行程距離。(攝影/陳念舜)
圖3 : 搭配全球傳動最新推出,已率先達成規模化量產的4mm微型高導程滾珠螺桿,還可協助客戶開發電動夾爪,並提升其精準度、夾持力範圍,增加總行程距離。(攝影/陳念舜)

[作者 陳念舜]

雖然近年來因美中貿易戰、新冠肺炎疫情挑戰接踵而至,造成台灣工具機等傳統製造與商旅服務業景氣一片愁雲慘霧。但可支援5G通訊、高效能運算、物聯網、電動車和遠距作業需求的半導體、資通訊電子代工產業仍是一支獨秀,既吸引台廠增添機械設備、廠房等固定資產,也順勢帶動上中游線軌/螺桿等傳動元件大廠加速轉型布局。

根據經濟部最新公布今(2020)年Q2「台灣製造業固定資產投資及營運概況調查統計」,不含土地的固定資產增購已達新台幣3,475億元,年增4.5%,為連續8季正成長;累計今年上半年台灣製造業固定資產增購6,961億元,年增6.4%。惟若按照投資型態分析,現仍以增購機械及雜項設備占78.4%最多,年增0.2%為主要貢獻來源。

且隨著台商回流投資計畫持續推動、國營事業重大計畫加速執行等,首先選擇既有廠房,增購設備、擴增產線,到了今年上半年已進入土地建設時期,推升台灣商辦、廠房等相關新廠建設需求啟動,房屋及營建工程成長年增24.5%,約占20.6%。

圖1 : 因美中貿易爭端未歇,台商持續回流擴增台灣產能,以電子代工組裝及網通設備廠投資增幅最為顯著,均有助於支撐未來製造業投資持穩。(source:經濟部統計處)
圖1 : 因美中貿易爭端未歇,台商持續回流擴增台灣產能,以電子代工組裝及網通設備廠投資增幅最為顯著,均有助於支撐未來製造業投資持穩。(source:經濟部統計處)

又依產業別觀察,「電子零組件業」於今年Q2增購固定資產達2,146億元,約占製造業61.7%居各業之冠;年增0.9%,主因在5G及高效能運算需求驅動下,半導體業者持續積極投入先進製程,部分封測業者亦因擴產增購機台。

惟去年同期比較基數已高,加上部分面板及記憶體廠資本支出減少,增幅較前幾季明顯縮減。「電腦電子及光學製品業」同期增購125億元,年增6.0%,主因美中貿易爭端未歇,台商持續回流擴增台灣產能,以電子代工組裝及網通設備廠投資增幅最為顯著,均有助於支撐未來製造業投資持穩。

至於同期製造業(含海外生產)營業收入約6兆3,621億元,年減4.7%,主因為COVID-19疫情延燒全球,導致國際原物料價格大幅下滑,傳統產業營收減幅擴大。惟受惠於遠距商機需求活絡,激勵資訊電子產業營收攀升,可望抵銷部分減幅。

若依產業別分析,「電腦電子及光學製品業」年增7.5%,結束連續3季負成長,主因疫情帶動居家辦公及遠距教學需求,激勵筆電、伺服器及網通設備廠營收增溫。惟疫情衝擊部份消費性電子產品及光學元件之銷售,亦抵銷部分增幅。「電子零組件業」年增11.9%,營收創歷年同季新高,同樣因為5G通訊、高效能運算、物聯網等新興應用持續拓展,以及遠距商機相關設備之晶片及記憶體需求強勁,帶動晶圓代工、IC封測、記憶體及主機板等業者營收同步成長。「機械設備業」年減15.7%,則受到中國大陸面板建廠潮退燒,加以美中貿易紛爭未解及肺炎疫情蔓延,抑低廠商機械設備需求,以工具機、平面顯示器生產設備廠商營收減幅較大。

經濟部預估未來,隨著下半年進入消費性電子產品旺季,遠距設備需求仍殷;5G基礎建設、高效能運算及物聯網等相關應用蓬勃發展,可望帶動資訊電子產業營收續揚;以及國際原物料價格緩步回升,傳統產業營收減幅可望縮減。

上市大廠協同終端創新 競推新品保營收不墜

由於這波台灣製造業增購固定資產及營收成長,勢必帶動智慧機械及自動化系統整合等需求,其中扮演上中游關鍵零組件角色的線軌/螺桿等傳動元件大廠也可藉此,在工具機和傳統產業受美中貿易戰與疫情衝擊之際,蓄積成長動能,轉而拓展在5G通訊、電動車和遠距作業市場需求,更應於逆境中持續研發創新產品並趁機擴產,才能搶占景氣首波復甦先機。

如依上市線軌/螺桿大廠之一的上銀集團(HIWIN)表示,雖然根據工具機公會統計至今年上半年為止,台灣工具機產業出口約下滑20%,但因為線性滑軌/螺桿應用範圍廣泛,配合汽車製造業需求緩步提升,歐、日與大陸工具機產業加速轉型升級,改用直驅(DD)馬達旋轉平台,降低開發高階五軸工具機的成本、維修時間,還能迎合長期少子高齡化社會趨勢,預估最快下半年景氣即可回溫。

加上短期內受惠於半導體、生醫、資通訊等終端產業恢復拉貨,或對於生產線彈性與自動化需求,也開始增加許多對於高速、精密、微小型線軌/螺桿需求,目前訂單屬於1~3月的短急單居多。上銀既趁機推陳出新產品,以提高毛利率,包含原來應用範圍較為廣泛的線性滑軌,足以滿足現今自動化強勁需求;客製化程度較高的螺桿,占上銀營收比重和成長幅度雖然不及線軌,但營收金額已逐步提升。

工業機器人銷量則隨著新款手機代工和資通訊產業訂單成長,無論營收比重與金額俱增。上銀還充分利用旗下子公司資源,自主掌握開發機器人關鍵零組件的諧波減速機及結構設計能力來降低成本;以及機電系統整合優勢,滿足日系汽車大廠客戶對於生產線自動化需求,進而持續下單。上銀強調:「目前唯有該集團具備可整合線性馬達、線軌/螺桿及機電系統能力,才能真正打入國際智慧型手機、汽車大廠供應鏈關鍵環節。」

預估上銀從今年下半年至2021年初的新品終端應用仍將集中於半導體、電子、汽車產業,包含廣受日本、南韓、台灣等半導體設備廠商歡迎的智慧型滾珠螺桿、多軸/晶圓搬運機器人;因高階五軸工具機若搭配該公司扭矩馬達轉台,也能提高定位精度來加工新款5G手機外殼,為設備製造廠爭取商機,現已獲得德國客戶採用。

另有電動車專用電子輔助轉向系統(Electric Power Steering System Series, EPS),在機械轉向系統之基礎上安裝馬達,使控制器能依方向盤扭力訊號與車速,控制電動馬達產生相應大小與方向的輔助扭矩,協助駕駛人轉向,也已成功導入德系汽車大廠供應鏈。上銀認為:「即使已有部份線軌/螺桿市場被線性馬達取代,卻還有EPS能用來替代傳統燃油汽車的齒輪/齒條、油/氣壓傳動系統,可望創造更龐大市場需求。」

圖2 : 即使已有部份線軌/螺桿市場被線性馬達取代,卻還有EPS能用來替代傳統燃油汽車的齒輪/齒條、油/氣壓傳動系統,可望創造更龐大市場需求。(攝影/陳念舜)
圖2 : 即使已有部份線軌/螺桿市場被線性馬達取代,卻還有EPS能用來替代傳統燃油汽車的齒輪/齒條、油/氣壓傳動系統,可望創造更龐大市場需求。(攝影/陳念舜)

即使下半年秋冬季疫情捲土重來,上銀仍會採取分散生產布局,就近供應市場措施因應,包含持續義大利建廠進度;並跟隨客戶前進東南亞建立第二生產基地,或者回流台灣擴廠/產商機。同時考量因上銀線軌/螺桿原料主要來自歐洲、日本,生產週期時間(cycle time)較長,所以會提早準備庫存,以及利用機器人、TPS制度來提高生產彈性,因應短/急單需求。

另一家上市大廠全球傳動科技(TBI MOTION)則長期專注於自動化市場,提供線軌/螺桿等關鍵零組件為主,也認同現今客戶以短/急單需求居多,集中在下半年出貨。但因為機械設備傳動產業的備料與生產週期長,對應挑戰的難度不低,該公司在設備、物料逐步建構到位,跟上量產時程後,則可望提升後續新品對營收貢獻度,又以供應醫療設備、5G相關產業鏈等各式自動化生產設備所需的傳動元件為主,並透過提高彈性製造比例來對應相關變化。

如隨著今年國內外展會紛紛遞延,衝擊新品上市推廣進度,全球傳動也大力推廣其最新微型導軌系列產品,追求高速化和微小化,以因應於全球疫情仍有再起疑慮時,相關醫療設備系統的需求增加,必須滿足生醫、自動化產業空間有限要求,方便搭配螺桿/螺帽、花鍵、單軸機器人等模組化,才能與SI系統整合商更緊密合作。

同時搭配該公司最新推出,已率先達成規模化量產的4mm微型高導程滾珠螺桿,不僅能滿足現今自動化市場要求高速化、高精度、高剛性、高效率與體積小等特性;還可協助客戶開發電動夾爪,並提升其精準度、夾持力範圍,增加總行程距離。

傳動元件廠強調自主能力 從模組化系統向上溯源

此外,由於半導體、資通訊、生醫等產業可說是近年來少數未受重創,甚至還略有獲利的產業,不斷推陳出新產品、重組供應鏈布局,也對於自動化相關中上游設備及關鍵零組件廠商要求更高,就連過去提供模組及系統整合的業者,也開始重頭強調其自主研發製造能力!

台灣代表廠商之一的精浚科技不僅長期提供精微線軌/螺桿等自動化相關零組件,同時具備系統及模組開發及整合能力,並持續推陳出新,在今年發表STAF標準型寬版線軌、OME自動化核酸萃取新機,以及具備高量測精度的原子力顯微鏡AFM及奈米級定位精度的壓電平台。

精浚科技表示,其中除了STAF品項越來越齊全,標準型寬版線軌的寬軌低重心設計,可承受更大的扭轉力矩,非常適合安裝空間有限之應用場域,現已送至日本工具機客戶端進行產品驗證。同時擴大OME系統整合及光機電硬體與軟體服務,發表最新的自動化核酸萃取機,可在前處理階段輸入全血樣品後於0.5~1hr內,配合反應藥劑將DNA/RNA萃取出來供遺傳疾病或病毒相關檢測使用。

最新機種還採取開放式軟體架構,適用於藥劑開發測試、研究學術等需要彈性及測試效率之應用,待藥劑及機台調適最佳化後可「固定流程」參數,讓終端使用者搭配Barcode系統自動選擇測試流程後,即可一鍵(one touch)執行,不必擔心出錯。

目前精浚科技以新北三峽、鶯歌兩廠為主要產品產製基地,在大陸杭州亦設有經銷據點,以自有品牌STAF、OME雙引擎行銷全球。近年來也因為產能需求,決定在桃園大溪投資近16億元建置大鶯智慧化新廠,除整併三峽、鶯歌既有兩廠外,亦將增設線性傳動元件相關產品線;再由瑞精工協助導入自動化產線、智慧化系統等元素,使生產效率與品質更進一步提升,實現智慧製造目標。

圖4 : 精浚科技在今年發表OME自動化核酸萃取新機,擴大OME系統整合及光機電硬體與軟體服務,可供遺傳疾病或病毒相關檢測使用。(攝影/陳念舜)
圖4 : 精浚科技在今年發表OME自動化核酸萃取新機,擴大OME系統整合及光機電硬體與軟體服務,可供遺傳疾病或病毒相關檢測使用。(攝影/陳念舜)

同樣推出基礎傳動元件和模組的高明鐵公司,也受惠於5G潮流帶動智慧型手機產業、要求在檢測過程中減少接觸的生技醫療,以及綠能產業帶動成長。同時體認到基礎傳動元件為企業的命脈,對於最終組裝精度的影響之大,若無法回頭要求外購螺桿供應商主動告知,或須漲價配合修改,就只能從製程開始逐步自主改良,掌控從出廠到客戶端生產的精度穩定可靠。

**刊頭圖(source: idgesg.net)

【欲閱讀更豐富的內容,請參閱智動化SmartAuto雜誌 2020 年第 63 期10 月號】

2020.10月(第63期)AI機器視覺
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