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一、 产业概况
台湾的齿轮产业大概可以归类为精密机械齿轮、车辆用齿轮、减速机齿轮、精细的小齿轮与大型齿轮等五大类。
精密机械齿轮主要供应对象为工具机、纺织机械、印刷机械、橡塑胶机械、流体泵等,重要关键设备为摩齿机,精度常要求JIS 1或0级,甚至更高。代表的厂商有大不同、台稳、侨星、六星等。
车辆齿轮主要供应对象为汽车、机车、农业机械、以及代步车等;主要加工设备为滚齿机、刮齿机、刨齿机,属于中大量生产型态,自动化需求高,也是产值较高的一群,代表厂商有和大、全宏、仓佑、华镛、介隆兴与新恒等。
减速机的主要产品为蜗轮减速机与齿轮马达减速机等,用途非常广泛,凡是各行各业的机器设备都会用到。其部份供应国内市场需求外,大都以外销为主,因此品牌与行销管道在此行业相当重要,也是齿轮业界中唯一成租产品销售且拥有自己品牌者,代表业有台湾工机、利茗、仁武机械、晃益等。主要设备除了滚齿机以外,就是铣牙机与蜗杆磨床。此外,协力厂的组成,零组件的库存与组装的管理也是此行业的一大特色。
精细的小型齿轮是指大概以模数1.0以下的齿轮,此类齿轮大部份材料仅有调质,较少硬化,但是驱动的齿轮轴齿数少,对噪音又特别讲究,所以精密的滚齿程序的速度与品质要求较高,常采用等级高的碳化钨滚齿刀与德国国瑞士制的高速滚齿机,代表厂商有台湾精锐、睦茗等。
大型齿轮业是指可以制作直径一公尺以上的齿轮厂,如台塑重工齿轮厂、金丰机械、久大、尚和等,这种齿轮除了滚齿或铣齿以外,热处理硬化后,往往须要再精加工,以达到精度与寿命要求的条件。故重要的加工设备多来自德国的单片砂轮式的大型磨齿机与可硬质滚齿(SKIVING)的滚齿机。此类大型齿轮多用于石化、采研、水泥、船舶、蔗糖、钢铁等工厂的机械。
齿轮业就是在此五类产品领域中发展,凭着一股敬业的热忱和毅力,大多从个人创业,乃至形成家庭工业形态的中小型企业,至今已卫成大小齿轮厂超过百家的规模,在机械业的产业结构上,成为非常坚实的一环。不仅可充分供应品质优良的齿轮零组件予各式各样的机械,使台湾制的工具机、产业机械、机车、电动工具等,在世界市场上占有一席之地。而且齿轮零组件本身也由原先进口国演变成出口国,行销至欧、美、日等工业先进国家,这种成就已另世人刮目相看了。
二、 历程回顾
台湾齿轮产业发展历程大约可分为四个阶段,首先是民国六十八年以前,可谓是草创的黑手时期,凭着师徒传承技艺,以简陋的机具,制造齿轮供应设备与车辆的维修市场,以及农业机械组装所需的齿轮;因此,进步缓慢,不见较具规模的企业形态。民国六十八年是齿轮工业的重要转捩点,有台湾塑胶公司机械事业部投资设置齿轮厂,以及政府成立影响甚巨的科技专案交工业技术研究院执行,如精密齿轮计画与精密工具机计画的开始运作,以及工业局与中小企业处分别针对业者的技术与经营管理升级上加以辅导,并在设备投资上予以融资优惠。一时之间,政与民间的财力、物力、人力大举投入,全国于10年之间,引进大量的欧美日制的齿轮加工设备与技术,顿时产业水准呈跳跃式的进步。
第三阶段是自民国八十年起,大陆机车市场兴起,产业由少量多样生产型态,步入自动化大量生产的领域,原本年营业额超过新台币一亿元的齿轮厂寥寥无几,但此时期年营业额达五亿元以上者,已不稀奇了,进入百家争鸣的全盛时期。但是随着大陆机车零组件自制率的提高,机车齿轮也大多数移至大陆生产;虽然台商亦想移至当地生产,以延续此种量产业务,但品质技术难以有明显差距,故而竞争过剧,至今仍鲜有能顺利立足而大展鸿图者。唯有大同齿轮于昆山设立精密齿轮厂,购置新型欧日齿轮加工与检测设备,制造精密减速机齿轮,供应外资企业,因此能与大陆当地齿轮业者区隔,算是较为成功者。
由于失去大量外销机车齿轮至大陆的舞台,齿轮业者乃努力转型,开发欧美日等先进国家的汽机车市场。虽然困难重重,但经过近20年的快速发展,台湾齿轮业已非昔日吴下阿蒙,体质已足以在国际市场,与欧美日等先进国家的产品竞争。渡过了4~5年的低潮期,努力总是没白费,渐次找到可以发挥的舞台。除了北美的汽车维修市场外,甚至还有业者通过严苛的品质认证,取得资格替世界知名汽机车公司代工生产齿轮零组件,成为合格供应商;可谓失之东隅,收之桑榆。接着近期的民国90年以来,齿轮业除了专注于汽、机车这种中大生产型态以外,代步车、沙滩车、精密小型减速机等产品的齿轮,也吸引多数业者投入,但观念上一改过去习于滚齿、刨齿、与刮齿等齿轮切削的加工机器,大都由日本进口的习性,改由德国和瑞士进口最新高速机种,并有部份采用碳化钨滚刀,以提升切削效率与品质,增强竞争力。这个时期,齿轮精度等级已不再是业者追求的主要目标了,速率、品质稳定、管理绩效、传动组件成品的开发设计能力,已然是业者视为竞争的必要利器。
经此四阶段的发展,台湾的精密齿轮工业,由最早仰赖进口,到自给自足,出口到中国大陆市场,直至现今能外销至工业先进的欧美日等国家,其实力的进步已不可同日而语了。
三、 发展现况
美国齿轮制造协会(AGMA)于1990年代,曾对全球齿轮工业与市场状况,做了一番调查,报告中对台湾的齿轮工业发展的论述提到;这是全球仅有较为特殊政府有计画辅导,而造就一项产业成功的实例。这份报告已是十几年前的资讯,但政府这样的辅导计画,至今仍深深影响齿轮业的发展,而齿轮业者能捐弃一己之私,团结合作为整体产业的进步,贡献力量,更是其他产业难以望其项背,无怪乎产业虽小,却可得到政府的鼎力相助。举例来说,如「齿轮电脑辅助设计软体」是由大同齿轮、久大、新恒、晋辉、青年、台湾工机、成裕等十四家共同参与,由经济部工业局委托工业技术研究院机械工业研究所专案研发而成。此项设计软体大大提升齿轮业者产品开发的能力,这是一般中小企业很难独力去建立的。有了这项电脑设计软体,齿轮业者可以很迅速且精准的计算出客户所欲委托制造的齿轮的所需数据,因此造就出无数的业务机会。
另一项典型的例子,即是「特殊齿轮刀具技术移转计画」,也是由经济部委托工业技术研究院执行的技术引进专案计画,且进一步由全宏、侨星、台湾工机、久大等六家业者参与投资成立「陆联精密股份有限司」,承接技术移转,专业生产齿轮刀具供应齿轮业者需求。在此之前,加工齿轮所需的刀具绝大多数仰赖进口,不仅交期长,价格高,而且沟通困难,经常购得不适用的刀具,延误商机。有了齿轮刀具自制能力之后,除了有效降低刀具的购买成本以外,更强化了开发新产品的实力。尤其在转型成外销形态产业的关键时刻,这是一项非常重要的成功因素。台湾齿轮业者能摒弃同行相忌的成见,团结合作,以升整体产业的国际竞争力,由以上二项实例可见一斑。
台湾齿轮产业发展过程,可谓是典型的产官学研合作成功的事例。在前述的产官研(产业、政府、研究机构)以外,其实学校亦扮演相当重要的角色,不仅为企业培养工程技术人才,在学术研究的成就也颇为显着。这方面首推蔡忠杓教授,以及其博士学生中正大学的冯展华教授与虎尾技术学院的张信良教授等。因为他们在齿轮传动原理上的研究努力,深化了齿轮技术的理论基础,增强了齿轮产业在国际舞台施展的实力。
再者,近年来由于中国大陆经济堀起的影响,台湾齿轮产业若仅停留在加工的层次,难免面临淘汰的压力。因此业者于研发精密齿轮传动产品,也迭有新进展,如电梯用减速机、精密分度的旋转工作台、伺服变速器、代步车的高减速比齿轮箱、沙滩车传动系统、以及手自排变速箱等,这些新产品将引领齿轮产业迈向新纪元。
另一方面,产制齿轮加工机器上也开始萌芽兴起中,过去台湾产制的齿轮加工机多为传统机械型式,如滚齿机、滚齿刀磨锐机等,因与进口机器层次相差太大,业者较少采用,而难以成长。近年来国内电脑数控(CNC)工具机产业蓬勃发展,产业结构与技术居国际领先群之中,因此国产CNC滚齿机、CNC刮齿机、CNC齿轮刀具磨锐机、CNC蜗杆磨床相继推出,使得台湾齿轮产业结构益形完整,未来势必会发展成为世界上齿轮生产重镇。
四、 未来展望
虽然,在许多新型的机器设备中,齿轮的使用量有逐渐减少的趋势,但是因应新能源、省能源、高精度、高速度的新世代的需求,齿轮传动机构的应用场合,却是与日俱增。特别是石油因需失衡,价格节节上升之际,新能源与省能源的方法的研发,将越来越迫切。因此诸如风力发电的齿轮增速机、较省油的手自排变速箱等都可能在未来成为主流的产品。另外,如高速比齿轮箱、计量齿轮泵、高负荷蜗轮减速机或仪器级的分度盘等高精度产品也值得业者投入发展。
在齿轮机器设备方面的研发,将来也会有较令人刮目相看的进展,国科会现在正委托中正大学研究开发中的全数控戟齿轮创成机,此机器若是研发完成的投产,不仅将是亚洲第一,其发展过程所衍生的技术与培训的人才,也会为台湾齿轮业注入新的活力。
五、 结语
台湾齿轮产业在前辈们荜路蓝缕的开拓之下,倍极艰辛一步一脚印逐步迈进,才达到今日的规模,尤其是有台湾区机器工业同业公会齿轮专业委员会推动整合协调的工作,提供业者市场与技术资讯,积极向政府争取专案研发预算等功效卓越。历任召集人甘台湾塑胶公司的黄召集人衍章、久大齿轮公司徐召集人英峰、大同齿轮公司许召集人金城等的苦心经营,号召团结合作,完成多项专案计画,使同业间可以利益共享,资讯互通,成就如此具有噞际竞争力的产业。更有甚者,前召集人久大齿轮徐英峰总经理,已年迈七十,仍亲自前往遥远的北欧拓展业务,而病逝异域,令人哀悼不已。也印证中小企业型式的台湾齿轮业,如何开拓海外市场的拼斗精神,令人敬佩。
虽然在前人的努力下已建立厚实的基础,但面对全球化的浪潮与资讯网路兴起的新世代,齿轮业者应不仅是在新式的硬体设备上投资,更应于工程人才的培训与电脑管理行销系统的布建等软体上深耕。以有能力创造新产品及提供客户满意的服务,提升产业的层次,如此才能拉大与中国大陆和东南亚等新兴国家的差距,也才有机会与欧美日等技术先进国家并驾齐驱。
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