直線驅動，更卓越，更高效
2021-10-19 來源：ANCA對外交流與公共關系部 作者：Sepideh Zandieh
能量的形式多樣，可以是儲能，也可以是動能，即運動。電機就是將儲存的能量轉化為動能。
與其他萬物一樣，運動產生的方式也在不斷發展。
作為一種相對較新的驅動方式，管狀直線運動正越來越受到機床制造、工廠自動化、包裝、印刷和材料處理等各種應用的青睞。
由于在精度，速度，效率等各方面優勢顯著，管狀直線電機在制造業，物流和其他領域大受歡迎，本文將對這種電機和其他三種最常見的驅動方式展開比較與研究。
對于許多企業而言，能耗和員工安全都是重中之重，任何可以提高生產效率和員工安全的方法都值得考慮。
ANCA Motion來自澳大利亞，是運動控制系統與軟硬件的開發商和制造商，同時為其姐妹公司ANCA數控機床提供服務。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，并將其應用在FX Linear和MX Linear刀具磨床中。
在精密工具制造業中，微米級精度和生產效率十分重要，配有LinX®管狀直線電機的設備不僅可以降低運行成本，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。如今，它們是工廠的重要使用產品，可實現兩點間的快速移動（噪聲較大）。
它們是工廠電力的主要消耗源。據估計，由于工作時會產生大量的熱量，使用壓縮空氣直接執行運動所需的能量是使用電能的十倍。
盡管效率不高，但氣動技術已為人們所熟知，應用廣泛。
根據規模的不同，工廠有些情況下可能需要多臺空氣壓縮機和/或一個復雜的氣路系統才能將壓縮空氣輸送到所需位置。在這樣的氣路系統中，因為氣體泄漏造成的損耗是非常高的。
這種系統帶來的主要問題是它們缺乏靈活性。重新校準不同生產過程的空氣壓力有時需要幾個小時。
與氣缸不同，ANCA Motion的LinX®管狀直線電機采用基于伺服的閉環控制，可以快速輕松地更改運動位置，這意味著它可以盡可能地縮短不同生產過程之間的調整時間。它們還集成有分辨率為10um的位置傳感器，無需外部編碼器，不僅簡化了系統集成，同時也可滿足更高的質量和產量要求。
這樣，節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，其回收期一般為18個月。
滾珠絲杠
相比氣動技術，滾珠絲杠的應用歷史更久遠，大約經歷了一個多世紀的發展。現今它仍然存在，并廣泛應用于各個領域，如動力轉向和機械臂移動。
這是一種間接的驅動方式，通過螺母和螺紋將旋轉運動變成直線運動。
滾珠絲杠運動有其實用性，從其使用的歷史便可見一斑，但它也有缺點。
它無法迅速加減速。運動部件之間的接觸會產生摩擦和磨損，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，磨損還會導致維護成本增加，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®管狀直線電機則更為靈活。由于其直接驅動的特點，它沒有反向間隙，動子（帶有銅繞組的電機線圈）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用領域的產品質量更佳。
LinX®電機還能實現高達10米/秒的速度，大幅提升生產效率。
平板直線電機
平板直線電機（通常簡稱為直線電機）經常被描述為旋轉電機的展開版本，其中，旋轉電機的轉子（含永磁體）是平板直線電機的固定部分，而旋轉電機的定子（包含線圈）是平板直線電機的運動部分。
在非工廠環境中，這種原理的應用例子有磁懸浮列車和軌道炮。而在工業環境中，應用這種原理的平板直線電機可憑借其高精度，高加減速和高推力應用于材料處理和機床中。
與滾珠絲杠相比較，平板直線電機的優勢是沒有反向間隙。
這種電機的缺點是無法在惡劣的環境中使用。另外由于電機線圈和磁塊之間存在吸引力，會產生機械應力和熱量。這樣就可能需要使用單獨的冷卻系統，反過來增加了機器的整體成本。另外，強大的下壓力會導致直線導軌更快地磨損，從而需要經常進行更換。
為了解決以上這些問題，管狀直線電機的設計可以充分利用磁通量，電機線圈與磁桿之間沒有接觸，可實現更好的熱穩定性，延長設備使用壽命。同時，LinX®電機采用對稱設計，不存在下壓力。這些特性都使之可以勝任嚴苛環境下的工作任務。
所以廠商的設備可以以更低的成本，達到更優的精度。
來自澳大利亞的工程傳承，譽享全球
ANCA Motion的管狀直線電機最初是為了讓ANCA數控機床在激烈的國際競爭中贏得更多優勢而設計的。ANCA是數控刀具磨削技術的全球領導者，自1974年以來創造了一系列世界之最，其墨爾本工廠生產的產品幾乎全部都遠銷海外。
LinX®系列電機不僅在刀具制造方面有著多年的應用歷史，而且在全球擁有越來越多的客戶，在不同的行業和應用中發揮著廣泛的作用。這其中包括拾放，貼標，壓制，分揀，堆垛，傳送，產線分配以及自動化倉儲中的許多其他處理應用。
除了LinX®，ANCA還可提供系列的伺服驅動器，人機界面和控制系統。
ANCA Motion在開發運動控制解決方案方面有著數十年的經驗，還可與客戶合作研發定制化的解決方案。由工程，銷售和服務的專家組成的本地團隊可為其提供全力支持。
除了定制電機之外，ANCA Motion提供兩個系列的標準LinX®管狀直線電機：M系列（持續推力為80 N至287 N，峰值推力為1200N），防護等級IP 66，和S系列（持續推力為335 N至630 N，峰值推力為4270N），防護等級IP 67。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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