現今應用於精密機械中之進給系統，其傳動元件多半以使用滾珠螺桿與線性滑軌居多，能夠為線性傳動帶來優良的進給定位精度，但由於滾珠在螺桿及滑軌內的移動對於熱溫升非常敏感，且隨著加工床台移動時進給速度的提高，摩擦與熱之產生亦隨之增高，使得工作環境與定位精度受到更嚴厲的考驗。若沒有一定的潤滑油品去供應滾珠與接觸面，會產生大量的磨耗量，使滾珠螺桿與線性滑軌造成嚴重失效而影響作業品質與生產效能。現今工具機與相關自動化設備，在原先設計的概念上都會將自動供油系統考慮進去，但隨著機構複雜度及組裝工序增加，設備的成本也跟著提升，在成本的考量下，所以現今還是以傳統式打油槍來進行潤滑。為了解決傳動元件潤滑問題，本文將聚焦於滾珠螺桿與線性滑軌之自潤技術來作探討。
滾珠螺桿與線性滑軌是一種以滾珠作為螺桿與螺帽、滑塊與滑軌之間動力傳輸介面的線性傳動元件，其主要功用是可將旋轉運動轉換為線性運動或將扭矩轉換為軸向往覆作用力，同時提供所需求推動力或承載力。而所述的推動力或承載力傳遞至滾動體上，根據赫茲接觸理論，可以估算出接觸面的應力分布狀況，此時接觸面上的應力非常高，若沒有合適的對應方式，將會產生嚴重的磨損，使產品無法達到需求的壽命。為了降低此現象，需要有合適的潤滑機制。然而在潤滑方式使用上，除了傳統透過注油機定時定量供油或打油槍進行傳動元件潤滑之補給外，也陸續發展出自潤式滾珠螺桿及自潤式線性滑軌，並於許多精密量測儀器、自動化、輸送設備、半導體產業上，被廣泛的使用。在考量尺寸空間上限制、需求環境條件、使用時間的限制，這類型的傳動元件通常被要求需要長時間免維護、免保養，又需要維持元件作動之精度品質。而此需求以往皆需定期保養及潤滑才能達到。然而傳統的方式皆是採人工定期保養維護或外加潤滑裝置的方式，來延長元件保養週期，隨著半導體發展趨勢綠能環保需求，自潤元件也發展出長時間免維護之潤滑模組、低發塵等功效。故本文將介紹傳動元件自潤技術之發展新趨勢，供讀者作為傳動元件潤滑選用對策的參考。
傳動元件自潤技術的發展趨勢
傳動元件的滾動接觸面上，雖然宏觀來看是光滑面，但微觀上其實是分布著許多微凸點，當微凸點相互接觸時，會在接觸面上產生磨損，如磨粒磨損、黏著磨損等。此時設備業者通常會藉由潤滑劑的添加，藉此隔開兩接觸面，以降低摩擦係數及磨損。就如同Stribeck curve的邊界潤滑狀態，此時摩擦係數及磨耗大，是設備供應商想要避免的。藉由合適的潤滑，讓落點轉移至其他區域(混合潤滑/流體動力潤滑)，以改善摩擦係數及磨損狀況。而傳動元件中，不論是滾珠螺桿與線性滑軌，業界傳統的潤滑方式大多皆採用集中潤滑的方式(注油機)定時定量供油或採人工以打油槍進行傳動元件潤滑之補給如圖1，而隨著終端需求的提升，包含潤滑設備成本的考量、設備環境汙染…等，因而於2008年開始發展自潤式的滾珠螺桿及線性滑軌，於當下時空背景設計構型皆採用外掛式油箱的模組設計，同時並具備提供終端快速更換補充之功能，如圖2。而外掛式油箱的補充方式皆採用定期定量來進行填充潤滑油，其中潤滑原理，主要是透過導引元件將油箱中的潤滑油導引至軌道溝槽上，藉由導引元件特有毛細現象，將潤滑油穩定且持續的導引至軌道溝槽上，達到潤滑之效果。藉由穩定且持續的供油特性，能使整個軌道溝槽上，皆有良好的潤滑分布。因此於相關產業機械設備、長行程與搬運輸送設備之終端客戶，在其市場應用上獲得良好的使用評價。相較於傳統注油機與打油槍潤滑補給方式，其外掛式潤滑油箱之產品系列更有節省成本與快速更換保養之優勢。
新自潤技術發展
近幾年來，隨著半導體、光電產業的進步與市場持續擴大，以及相關環保意識的提升，也在潤滑課題上產生一些變化。例如需要滿足無塵室等級要求，需要持續潤滑且不能產生大量甩油、漏油、溢油…等造成環境上的汙染。需要滿足低發塵的特性，避免影響工作台的操作環境。需要針對潤滑位置優化，針對螺桿牙溝、線軌珠槽等重點部位做潤滑，以節省油品消耗，提升潤滑效率以符合綠能概念。與此同時，仍需保有長時間免保養的特性，例如保養週期達10,000 km以上，降低機台維修保養成本，提升整體競爭力。...更多內容，請見《機械新刊》雜誌
