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直線驅(qū)動，更卓越，更高效

2021-10-19 來源：ANCA對外交流與公共關(guān)系部作者：Sepideh Zandieh

能量的形式多樣，可以是儲能，也可以是動能，即運(yùn)動。電機(jī)就是將儲存的能量轉(zhuǎn)化為動能。

與其他萬物一樣，運(yùn)動產(chǎn)生的方式也在不斷發(fā)展。

作為一種相對較新的驅(qū)動方式，管狀直線運(yùn)動正越來越受到機(jī)床制造、工廠自動化、包裝、印刷和材料處理等各種應(yīng)用的青睞。

由于在精度，速度，效率等各方面優(yōu)勢顯著，管狀直線電機(jī)在制造業(yè)，物流和其他領(lǐng)域大受歡迎，本文將對這種電機(jī)和其他三種最常見的驅(qū)動方式展開比較與研究。

對于許多企業(yè)而言，能耗和員工安全都是重中之重，任何可以提高生產(chǎn)效率和員工安全的方法都值得考慮。

ANCA Motion來自澳大利亞，是運(yùn)動控制系統(tǒng)與軟硬件的開發(fā)商和制造商，同時為其姐妹公司ANCA數(shù)控機(jī)床提供服務(wù)。2014年起，ANCA在其全球著名的工具和刀具磨床中配備了LinX®管狀直線電機(jī)，并將其應(yīng)用在FX Linear和MX Linear刀具磨床中。

在精密工具制造業(yè)中，微米級精度和生產(chǎn)效率十分重要，配有LinX®管狀直線電機(jī)的設(shè)備不僅可以降低運(yùn)行成本，還可獲得更好的表面光潔度，更高的效率和可靠性，因此深受客戶喜愛。

左圖：搭載LinX®的磨床所加工的刀具表面光潔度

右圖：滾珠絲杠磨床所加工的刀具表面光潔度

氣缸

氣缸的歷史大約可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)。如今，它們是工廠的重要使用產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的快速移動（噪聲較大）。

它們是工廠電力的主要消耗源。據(jù)估計(jì)，由于工作時會產(chǎn)生大量的熱量，使用壓縮空氣直接執(zhí)行運(yùn)動所需的能量是使用電能的十倍。

盡管效率不高，但氣動技術(shù)已為人們所熟知，應(yīng)用廣泛。

根據(jù)規(guī)模的不同，工廠有些情況下可能需要多臺空氣壓縮機(jī)和/或一個復(fù)雜的氣路系統(tǒng)才能將壓縮空氣輸送到所需位置。在這樣的氣路系統(tǒng)中，因?yàn)闅怏w泄漏造成的損耗是非常高的。

這種系統(tǒng)帶來的主要問題是它們?nèi)狈`活性。重新校準(zhǔn)不同生產(chǎn)過程的空氣壓力有時需要幾個小時。

與氣缸不同，ANCA Motion的LinX®管狀直線電機(jī)采用基于伺服的閉環(huán)控制，可以快速輕松地更改運(yùn)動位置，這意味著它可以盡可能地縮短不同生產(chǎn)過程之間的調(diào)整時間。它們還集成有分辨率為10um的位置傳感器，無需外部編碼器，不僅簡化了系統(tǒng)集成，同時也可滿足更高的質(zhì)量和產(chǎn)量要求。

這樣，節(jié)約的能源成本可迅速與前期的投入成本相抵。相比于氣動技術(shù)，其回收期一般為18個月。

滾珠絲杠

相比氣動技術(shù)，滾珠絲杠的應(yīng)用歷史更久遠(yuǎn)，大約經(jīng)歷了一個多世紀(jì)的發(fā)展?，F(xiàn)今它仍然存在，并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如動力轉(zhuǎn)向和機(jī)械臂移動。

這是一種間接的驅(qū)動方式，通過螺母和螺紋將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線運(yùn)動。

滾珠絲杠運(yùn)動有其實(shí)用性，從其使用的歷史便可見一斑，但它也有缺點(diǎn)。

它無法迅速加減速。運(yùn)動部件之間的接觸會產(chǎn)生摩擦和磨損，因此需要潤滑劑。潤滑劑有可能會成為污染源。隨著時間的推移，磨損還會導(dǎo)致維護(hù)成本增加，性能下降。

由于螺紋與螺母之間存在著間隙，這也會引起另一個問題，就是反向間隙。

相比之下，LinX®管狀直線電機(jī)則更為靈活。由于其直接驅(qū)動的特點(diǎn)，它沒有反向間隙，動子（帶有銅繞組的電機(jī)線圈）和磁桿（帶有永磁鐵的密封不銹鋼管）之間沒有摩擦。沒有摩擦意味著磨損更少，壽命更長，加工出來的刀具或其他應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品質(zhì)量更佳。

LinX®電機(jī)還能實(shí)現(xiàn)高達(dá)10米/秒的速度，大幅提升生產(chǎn)效率。

平板直線電機(jī)

平板直線電機(jī)（通常簡稱為直線電機(jī)）經(jīng)常被描述為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的展開版本，其中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子（含永磁體）是平板直線電機(jī)的固定部分，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子（包含線圈）是平板直線電機(jī)的運(yùn)動部分。

在非工廠環(huán)境中，這種原理的應(yīng)用例子有磁懸浮列車和軌道炮。而在工業(yè)環(huán)境中，應(yīng)用這種原理的平板直線電機(jī)可憑借其高精度，高加減速和高推力應(yīng)用于材料處理和機(jī)床中。

與滾珠絲杠相比較，平板直線電機(jī)的優(yōu)勢是沒有反向間隙。

這種電機(jī)的缺點(diǎn)是無法在惡劣的環(huán)境中使用。另外由于電機(jī)線圈和磁塊之間存在吸引力，會產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和熱量。這樣就可能需要使用單獨(dú)的冷卻系統(tǒng)，反過來增加了機(jī)器的整體成本。另外，強(qiáng)大的下壓力會導(dǎo)致直線導(dǎo)軌更快地磨損，從而需要經(jīng)常進(jìn)行更換。

為了解決以上這些問題，管狀直線電機(jī)的設(shè)計(jì)可以充分利用磁通量，電機(jī)線圈與磁桿之間沒有接觸，可實(shí)現(xiàn)更好的熱穩(wěn)定性，延長設(shè)備使用壽命。同時，LinX®電機(jī)采用對稱設(shè)計(jì)，不存在下壓力。這些特性都使之可以勝任嚴(yán)苛環(huán)境下的工作任務(wù)。

所以廠商的設(shè)備可以以更低的成本，達(dá)到更優(yōu)的精度。

來自澳大利亞的工程傳承，譽(yù)享全球

ANCA Motion的管狀直線電機(jī)最初是為了讓ANCA數(shù)控機(jī)床在激烈的國際競爭中贏得更多優(yōu)勢而設(shè)計(jì)的。ANCA是數(shù)控刀具磨削技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，自1974年以來創(chuàng)造了一系列世界之最，其墨爾本工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品幾乎全部都遠(yuǎn)銷海外。

LinX®系列電機(jī)不僅在刀具制造方面有著多年的應(yīng)用歷史，而且在全球擁有越來越多的客戶，在不同的行業(yè)和應(yīng)用中發(fā)揮著廣泛的作用。這其中包括拾放，貼標(biāo)，壓制，分揀，堆垛，傳送，產(chǎn)線分配以及自動化倉儲中的許多其他處理應(yīng)用。

除了LinX®，ANCA還可提供系列的伺服驅(qū)動器，人機(jī)界面和控制系統(tǒng)。

ANCA Motion在開發(fā)運(yùn)動控制解決方案方面有著數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，還可與客戶合作研發(fā)定制化的解決方案。由工程，銷售和服務(wù)的專家組成的本地團(tuán)隊(duì)可為其提供全力支持。

除了定制電機(jī)之外，ANCA Motion提供兩個系列的標(biāo)準(zhǔn)LinX®管狀直線電機(jī)：M系列（持續(xù)推力為80 N至287 N，峰值推力為1200N），防護(hù)等級IP 66，和S系列（持續(xù)推力為335 N至630 N，峰值推力為4270N），防護(hù)等級IP 67。

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數(shù)控機(jī)床