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盟英諧波減速機 摘機器人系統特優獎
提要
已獲多家台灣機器人大廠採用 研發特規協作型機器人 滿足特殊應用需求
2024/09/09 09:17:41
經濟日報 翁永全
盟英科技（Main Drive）參加2024台北國際自動化展，首度參加產業發展署「機器人智動系統優質獎」，即以高精密諧波減速機榮獲機器人及關鍵零組件研發組「特優獎」。總經理陳士端表示，盟英減速機推出以來，已有多家台灣機器人大廠採用，獲獎更代表盟英產品也深受各界技術專家的肯定。
盟英此次除了在自家攤位上展出高精密諧波減速機、關節模組與協作型機器人，精密機械中心（PMC） 也展出將盟英協作機器人與抽屜型料倉整合成機床自動上下料模組；創博（Nexbot）則將盟英協作機器人搭配移動平台、視覺、AGV及管理軟體推出中小企業智慧物流方案。
盟英推出自製協作型機器人即受多家採用，歸功於擁有自製諧波減速機及關節模組的能力，短期內研發生產出高品質協作機器人，充分展示在設計製造及客製化的能力，未來將朝向特規協作型機器人，滿足特殊應用需求。
未來展望，陳士端認為，自動化趨勢將從工廠走入家庭，未來人形機器人商機無限。諧波減速機作為關鍵組件，目前市場雖以日本品牌居於領先，但盟英是台灣唯一具有從材料，零件開發到成品的專業廠商，產品深受許多日本客戶肯定，近日多次來台訪廠，顯示盟英具備與領導品牌媲美的實力。
盟英科技 慢一點，諧波減速機更有力
堅持到底的競爭力 深耕工業基礎技術 - 系列文章18
文 / 遠見雜誌整合傳播部企劃製作
運用在地研發的技術，因應全球產業的需求，盟英科技正利用關鍵的諧波減速機，為機械產業提供最有力的支持，協助智慧製造與應用的實現。
工業4.0帶起的生產智慧化浪潮，使得全球製造業莫不朝智慧機械、自動化設備、機器人等科技運用方向發展，並結合資通訊技術，達成智慧製造的境界；簡單的說，就是經由各種軟硬體整合，實踐智慧製造的創新應用。
譬如，在工業用機器人中，馬達、控制器、驅動器、感測器缺一不可，還需要搭配適當軟體來控制，讓其生產製造過程更有效率、品質更好，因此連帶著驅動智慧製造的需求和產值連年成長。
對臺灣來說，不論是生產製造的技術、資訊科技的創新應用，向來是產業優勢；可是在聚集多種軟硬體的機械設備當中，充滿著許多專業特殊的機構或零組件，譬如高精密的「諧波減速機」，就是機械傳動的重要零組件，卻也是臺灣工業較為缺乏的技術能力。
由於諧波減速器影響產業發展甚鉅，所以技術自主及國產化更顯重要，唯有如此，臺灣才能掌握關鍵技術，並在產業供應鏈中立於不敗之地。而2018年10月正式成立的盟英科技公司，就是直指「諧波減速機」的技術及產品而創辦，以期能成為高精密減速機的專業製造者。
諧波減速機結構簡單、效用極大
所謂的諧波減速機，是一種靠波產生器，使柔性齒輪產生可控彈性變形，並與剛性齒輪相齧合來傳遞力量的減速結構。
目前，用於機械設備或機器人的減速機，可分為體積較大、適合荷重大或固定位置使用的擺線式減速機（Cycloid Drive），又稱為RV減速機（Rotary Vector Reducers，即轉動向量減速機）。
另一種則是體積較小、重量較輕的「諧波減速機」（Harmonic Drive），適合用於荷重較小或需要移動的機械設備；譬如：機器手臂的關節部位，或是協作機器人、服務型機器人、SCARA（水平多關節機器人）等，在機構空間有限、無法承受太大重量，就必須採用諧波減速機。
從結構來看，諧波減速機是由三個組件組裝而成。首先是固定於機器設備上、帶有內齒圈的剛輪。其次是帶有外齒圈、材料具有彈性的柔輪（或稱為柔杯）。而與馬達連接、由軸承和橢圓凸輪組成的是波產生器。
當柔輪套入波產生器後，就會同樣形成橢圓形，在馬達啟動旋轉時，帶動柔輪的外齒與剛輪的內齒不斷地旋轉嚙合，也就是透過馬達輸入動力，並從另一面的柔輪輸出。不過，當馬達在運轉時，是需要經由高轉速來產生扭力，才能帶動機構的運轉，尤其在機械手臂這類的機構上，無法裝置過大的馬達，就更需要提高轉速來產生能量。
可是相對在輸出端，也就是機構的實際運轉時，並不需要像馬達般動輒數千轉以上的轉速，反而是要在低轉速時還能維持高扭力，才能讓機械設備在適當的移動速度下，仍可具備足夠的力量來完成舉起重物等工作。
研發過程不易，精密度要求高
諧波減速機的奧妙處，在於內圈柔輪上的齒數要比外圈的剛輪少（通常會少2齒），這也是柔輪需要彈性，並呈現橢圓形的主因。
此外，當馬達帶動波產生器和柔輪旋轉時，與剛輪嚙合的位置會不斷改變。譬如：剛輪有102齒，但柔輪僅有100齒時，馬達帶動波產生器每轉一圈，實際上柔輪反而會後退2齒；換言之，當馬達轉了50圈，柔輪就會反方向轉1圈，此時的減速比就是50（50：1）。這也就是藉由諧波減速機的特殊設計，來達到降低輸出轉速的「減速」目的。
從諧波減速機的運作原理來看，每個部件的精密度都是關鍵，目前技術上都已進入微米（Micrometer）等級，才能避免在正常運轉時出現問題。若齒輪精度不夠，造成接合不好，就容易發生齒輪位移，或是因不正常的磨耗而崩裂，甚至影響機械設備運作的精準度。
在精密度的要求下，各部件製造難度也相對增加，特別是運轉速度快，又持續變形的柔輪，就必須要相當耐用。以目前市售高階諧波減速機，至少都需要七千小時以上的使用壽命。
結合技術與經驗，與工研院互補合作
多年來，許多國內外研發單位投入諧波減速機的研發工作，卻始終無法解決精度與壽命問題。而工研院機械所針對這些問題，譬如：齒型設計、零件組裝、加工方法，以及應用的力矩變化上，進行深入研究，歷經長時間的測試與驗證，才找到關鍵點與技術創新。
盟英科技總經理陳士端，過去曾服務於工研院機械所，並從工研院spin off（衍生）成立新公司，開發齒輪刀具及相關設備，協助臺灣齒輪業者升級轉型。
自原公司轉換跑道後，陳士端便與工研院機械所合作，運用其自主研發的核心技術，建構國內諧波減速機的技術優勢與生產能量，幫助臺灣機械廠商能取得更優質的產品，掌握智慧製造的龐大商機。
談起與工研院機械所的合作，陳士端表示：「機械所多年來累積許多諧波減速機的研發經驗與數據，對於技術提升上有極大助益。」此外，陳士端自己是研發出身，又有技術市場化的實戰經驗，與研究單位並沒有太大的溝通磨合問題，反而能在互補狀況下，提供客戶更完整的解決方案。
掌握自動化設備核心零件，即能掌握商機
為什麼諧波減速器對機械產業來說如此重要？
基本上，諧波減速器是自動化設備或機器人中的必要零組件，從成本來說，減速器占機器人產業的成本構成大約在35％左右。以六軸工業機器人為例，需要六台諧波減速機，如果以每台要價五萬元計算，也就等於占去三十萬元的成本。
因此，對於生產組裝機械設備的廠商而言，如果無法獲得品質佳且價格較低的諧波減速機，在生產製造及銷售經營上就會相當辛苦，甚至還會擴大影響至機械產業的發展與成長。
根據工研院於2018年的調查報告顯示，目前全球高精度工業機器人的減速器，以諧波減速機的市占比來看，2017年日本廠商的全球市占率約為60％，每個月出貨量約有7萬2千台，並在全球需求增加之下，持續擴產中。
反觀，臺灣廠商在諧波減速機的全球市場，不論是技術、產品品質、生產供貨能力，都遠不及日本廠商，若想掌握未來機器人或自動化設備的產業商機，甚至應用在自駕車 、工具機、國防航太等其他產業，就必須慎重考量諧波減速機的成本與來源問題。
這也正是盟英科技選擇投入開發生產諧波減速機的主因-建立自主研發的高階諧波減速機能量，為臺灣廠商及全球市場，提供更具性價比、有競爭力的產品。
以創新技術為基礎，帶動產業升級
對盟英科技來說，研發諧波減速機的優勢，是以工研院機械所的技術為基礎，運用現代化資訊科技，從材料選擇與產品設計開始，就透過電腦精密的模擬分析，找出最具高精度、高強度的設計與製程，同時也建立技術和產品的獨特性。
譬如：柔輪在運轉變形過程中，材料受力與變化狀況；或是不同結構部位的疲勞分析、震動分析等，這些數據與變化，都在工研院機械所與盟英科技的合作下，被詳細地記錄下來並進行分析，不像某些缺少基礎技術支援的業者，只是經由模仿，或以逆向工程解析大廠產品，在技術根基上，自然難以望其項背。
雖然盟英科技成立時間並不長，但其諧波減速機產品已從原先的技術開發與移轉階段，進入到製程驗證與組裝測試，並規劃設置年產能10萬台的諧波減速機工廠，讓臺灣有機會成為未來另一個高階諧波減速機的生產重鎮。
此外，也將透過垂直整合及合作，朝向諧波減速機機電整合、全自動化及客製化等服務目標，提供客戶最完整的解決方案。
陳士端認為，在資源有限之下，臺灣應該以諧波減速機這類的關鍵零組件或設備為主軸，透過基礎技術研發與突破，做為產業提升發展的方向，而非和大國或大廠爭搶紅海市場，這樣才能讓臺灣在全球市場中發揮關鍵力量，並促進產業發展。
諧波減速機簡介
定義：是一種靠波產生器使柔性齒輪產生可控彈性變形，並與剛性齒輪相齧合來傳遞力量的減速結構，主要是由剛輪、柔輪和波產生器組成
特色：高精度、高減速比、扭力大、體積小、重量輕、容易組裝、運作安靜
影響：讓生產組裝機器人與精密機械設備的廠商，得以獲得品質佳且價格較低的諧波減速機，降低製造成本，提升市場競爭力
市場成就：運用現代化資訊科技，透過電腦精密的模擬分析，找出最具高精度、高強度的設計與製程，並依此選擇材料、設計產品
研發困境：柔輪在運轉變形過程中，材料受力與變化狀況不一，需要經過精密模擬與分析，找出最適合的材料與產品設計
工研院小金雞吸金！「邑流微測」獲日商住友商事注資 豐趣、盟英也增資
記者姚惠茹／台北報導
工研院今（26）宣布，多家新創公司逆境籌資成功，包括半導體材料檢測公司邑流微測，獲行政院國發基金與日本住友商事雙雙投資；鎖定國旅市場的豐趣科技，完成新一輪增資；盟英科技掌握機器人關鍵零組件技術，也如期完成第二階段增資，獲1億元資金挹注。
工研院總營運長余孝先表示，台灣是科技之島，根據瑞士世界經濟論壇（WEF）「2019年全球競爭力報告」，台灣創新能力排名全球第四，創新能量豐沛，而工研院迄今已育成150間新創公司，對於衍生公司有完善的輔導制度，包括市場行銷、股權規劃、專利與法務保護、國際鏈結和無形資產評價融資等層面之協助。
余孝先指出，近年來工研院積極推動科技市場與資本市場結合，期許資本長期投入，帶動科技創新，並在工研院推動下，所衍生的新創公司營運和募資受到外界肯定，期望資金與科技的結合，能強化新創公司的營運體質，在後疫情時代掌握市場商機。
由多家上櫃公司合資成立的盟英科技，是諧波減速機業的新兵，總經理陳士端表示，多款產品已由機械手臂業者測試驗證中，希望下半年生產出貨，以物美價廉的優勢，打破長期由日系品牌獨占市場的局面。
陳士端早年服務於機械所，後來創立齒輪刀具與齒輪磨床專業廠陸聯精密（目前更名邁萃斯），過去的經歷對於發展高技術性的諧波減速機，幫助很大。陳士端說，機械手臂的應用廣泛，為達靈巧好用，並兼顧美觀、縮小體積，需要軟硬體完美的配合。盟英初期技術來自工研院，目前團隊著手於商品化研發及技術優化，也參與客戶的新一代機械手臂研發計畫。
工廠邁向自動化生產，帶動機械手臂的需求，應用領域也進入商業及民生市場，諧波減速機大廠都卯足全力擴產。盟英在竹科設有組裝廠及測試工廠，預計明年下半年啟用銅鑼科學園區量產工廠。產業受到肺炎疫情影響，供需面均顯得遲滯，但有利於較晚起步的盟英後來居上。
諧波減速機不同於擺線式（RV）及行星式減速機，以結構簡單、重量輕與傳動零背隙等優點，是荷重小於20Kg機械手臂的應用首選。此外，客製化發展益加明顯，以平均每款數量千餘支計，對產能還不大的盟英而言，是適合的訂單量。
陳士端的策略是，初期先供應兩岸為數眾多的二、三線品牌業者及維修商，漸進式提高市場滲透率，ABB、安川、庫卡及發那科等國際機械手臂4大家族，以及台灣機械手臂三雄：達明、台達電及上銀，則是中長期目標客戶。其減速機及齒輪產品，也將在2020年台北國際智慧機械暨智慧製造展（iMTduo 2020）展出。
盟立、和大等共組盟英科技 分食外商「減速機」市場大餅
因應各國積極投入工業4.0設備智慧化，盟立自動化（2464）、和大（1536）等多家公司，共同投資成立盟英科技，去年已核准進入新竹科學園區，以投入開發機器人的核心關鍵零組件「高精度減速機」，將可突破長期以來由國外廠商壟斷減速機市場情形，建構完整台灣工業機器人產業供應鏈。
盟英科技設定投資總額為5億元，目前股本約1.61億元，盟立持股約20%，為最大法人股東，其次為和大、多春國際、還有建信啟記，董事長由盟立總裁孫弘出任，總經理為陳士端。
新竹科學園區管理局表示，自從2011年德國提出工業4.0之後，工業機器人的產量呈現爆發性成長，其中機器人等自動化設備最重要的關鍵零組件即在於內部的高精密減速機，因機器人在工作中會不斷執行重複性動作，對於定位精度和重複定位精度要求非常高，在整個機器人製造成本中佔35%左右。
管理局認為，國內廠商如要在全球工業機器人的產業發展中佔有一席之地，就必須能掌握該減速機的製造能力及讓產品可靠度被市場接受。面臨全球市場對減速機的需求激增，但主要供應源7成以上仍來自日本，不僅成本居高不下且交貨期長，對台灣機器人產業發展造成阻礙。
管理局指出，盟英科技所開發機器人關節模組（Robot joint module）及諧波減速機產品，可應用於六軸多關節機器人中的第4、5、6軸，或是中低荷重的協作機器人及無人搬運車等自動化設備。未來技術開發更將以機電高度整合、全自動化及專用客製化等方向服務廠商，提供用戶端完整解決方案。
盟英科技技術移轉自工研院，已投入研發完成的諧波減速機關鍵技術，並承租廠房準備量產，產品主要項目如角度傳動誤差、嚙合齒數、壽命及效率均優於國際大廠產品之表現；其自主開發與生產能力，可突破國外大廠供貨限制，有助開創台灣工業機器人產業新契機，進一步帶動國內精密及智慧機械產業發展。
盟英科技 諧波減速機界的明日之星
諧波減速機是機器手臂最重要的樞紐，業界龍頭日本HARMONIC DRIVE SYSTEM(HDS) 公司，以年產量約100萬台，市佔率超過5成。盟英科技總經理陳士端表示，工廠自動化生產帶動機器手臂需求快速增溫，應用領域也進入商業及民生市場；HDS看好未來前景，持續擴產，預估3-5年將提升3倍產能，緊追在後的NIDEC也全力擴產，搶佔市場。
生產設備數量是觀察業者營業規模的指標，滾齒機、鉋齒機等齒輪設備，是生產諧波減速機的主要設備，HDS擁有多達近400部齒輪加工機台，若與此規模相較，國內業者尚未進入量產階段。盟英科技為業界生力軍，2018年成立時，就獲得和大、盟立、建信啟記及多春等知名企業投資，目前登記股本5億，實收1.6億。
盟英經營團隊在齒輪領域擁有20多年專業背景，加上從工研院技轉相關技術，運用CAD/CAE等新科技的電腦模擬設計及測試技術等，以及多位工研院專家加入技術團隊，在設計技術文件及製程可得到第一手支援。陳士端表示，明年為產品認證期，估計月營收500萬，5年後以年產10萬台為目標。
陳士端是陸聯精密（目前改名為邁萃斯）創辦人，成立時也是由工研院技轉齒輪刀具相關技術，初期投入刀具生產，進而開發高階齒輪磨床，揚名海內外。他回憶當時國外發展齒輪刀具已有上百年歷史，陸聯為後進者，但經過精進深化，使產品的精度及壽命達到市場要求。
30年前，工研院機械所徐佳銘所長因推展自動化技術，領銜投入諧波減速機研發， 6-7年前，曾技轉給國內業者投入生產，可惜量能遲遲未放大，不足以充分供應市場需求。盟英在機器手臂產業起飛之際切入市場，有機會卡位供應鏈。
拜工業4.0之賜，以及人口老化，單調的工作改由機器取代人力，帶動機械手臂使用量大增。陳士端表示，手臂具有多變化優點，可對應少量多樣的訂單生產，加入AI自我思考及深度學習，使工作更具彈性。各式減速機各有其特色及應用領域，目前減速機在機械手臂整體成本約3成比重，諧波減速機不同於擺線式(RV)及行星式減速機，具有結構簡單、重量輕與傳動零背隙等優點，應用於荷重小於20Kg的領域。
公司簡介
盟英科技股份有限公司成立於2018年10月，專業生產製造機器人關節模組（Robot joint module）及諧波減速機，關鍵技術移轉自臺灣工業技術研究院，加上本身擁有電腦分析設計(CAD/CAE)的研發能力，可依客戶的需求設計客製化規格，產品主要功能如角度傳動誤差、嚙合齒隙、壽命及效率均優於國際大廠之表現，具有「高精度、高負載、體積小、傳動穩定」等特色，多應用於多軸關節機器人與中低荷重的協作機器人及各式自動化設備。
盟英的諧波減速機目前已進入量產，在研發及生產技術上不斷精進，預計於2021年完成二期廠房，建置更完善的智慧化生產線，達到工業4.0境界的新世代工廠。盟英的減速機具有嚴格的品管流程，引進「三次元量測儀、齒輪量測儀、影像量測儀、減速機測試台」等精密檢測儀器，搭配嚴謹的量測驗證，符合客戶對產品高功能與高精度的需求。
盟英未來將透過垂直整合及合作，朝向諧波減速機機電整合、客製化設計及智動化生產等目標，提供客戶最完整的解決方案。
公司基本資料
| 統一編號 | 54953588 |
| 公司狀況 | 核准設立 |
| 公司名稱 | 盟英科技股份有限公司 (出進口廠商英文名稱：MAIN DRIVE CORPORATION) |
| 章程所訂外文公司名稱 | |
| 資本總額(元) | 500,000,000 |
| 實收資本額(元) | 361,760,000 |
| 每股金額(元) | 10 |
| 已發行股份總數(股) | 36,176,000 |
| 代表人姓名 | 孫 弘 |
| 公司所在地 | 新竹科學園區新竹縣寶山鄉研發一路11號2樓 |
| 登記機關 | 科技部新竹科學園區管理局 |
| 核准設立日期 | 107年10月22日 |
| 最後核准變更日期 | 110年04月26日 |
| 複數表決權特別股 | 無 |
| 對於特定事項具否決權特別股 | 無 |
| 特別股股東被選為董事、監察人之禁止或限制或當選一定名額之權利 無 | |
| 所營事業資料 | CB01010 機械設備製造業 CB01990 其他機械製造業 CC01080 電子零組件製造業 F401010 國際貿易業 研究、設計、開發、製造及銷售下列產品: 諧波減速機（Harmonic Drive） |
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