摘要：本文在簡述了直線電機的基礎上，重點描述了由Bitpass軸桿直線電機為核心構成的機構取代滾珠絲桿執(zhí)行機構的設計。

一、直線電機簡介:

直線電機是一種能將電能直接轉換成直線運動的機械能，而不需要任何轉換機構的電機。由于直線電機相比傳統(tǒng)電機有其自身獨特的優(yōu)點，在很多領域的應用顯示了無可比擬的優(yōu)勢，主要有以下特點;

(1) 結構簡單，無污染，噪聲低，無磨損，無需復雜的機械傳動機構，直線電機取消了諸如齒輪、皮帶輪或者摩擦輪等中間傳動裝置，消除了他們造成的噪聲；直線電機只有初級和次級兩大件，尤其是軸桿型直線電機，動子和定子之間無接觸，因此直線電機做到噪音低，無磨損，無污染維護方便。

(2) 速度高：由于工作臺由電機直接驅動，沒有中間的機械傳動元件，因而可達到很高的進給速度，其值可達到80~180m/min。

(3) 快速響應性：用直線電機驅動時，結構簡單不存在中間傳動機構的慣量和阻力矩的影響，因而加速和減速時間短，可以實現快速啟動和正反向運行，加速度可以達到2~10g(g為重力加速度)

(4) 裝配靈活：可以根據客戶的機械特殊需求，將線圈或軸桿固定均可，靈活方便。

(5) 工作穩(wěn)定可靠，壽命長：由于線圈和軸桿之間無摩擦，無磨損，只要機械安裝良好，就可以長期可靠運行，

(6) 定位精度高：直線電機直接輸出直線運動，沒有任何中間機械傳動環(huán)節(jié)，要實現高精度的位置控制，必須采用全閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，所以直線電機的定位精度取決于定位檢測元件的精度，如光柵尺、磁柵尺等等，隨著光柵尺的分辨率越來越高，直線電機的定位精度也隨之越來越高。

二、Bitpass軸桿直線電機執(zhí)行機構的設計

2.1 執(zhí)行機構的設計

如圖1所示，此設備的主要功能是實現把兩側料盤里中的調焦電機移到中間托盤上面。設備采用Bitpass單軸桿雙線圈型直線電機，如圖1紅色箭頭指向的是直線電機的軸桿，兩側分別是兩個線圈帶動兩個移載裝置，此機構替代了原有兩根絲杠的復雜結構，節(jié)省了安裝空間。

圖2所示，軸桿電機上方兩個相機是用來調整確定物料擺放的位置，此機構是由2根絲杠帶動移動位置。

客戶要求：在設備平穩(wěn)不晃動的情況下達到高速運行，提高設備工作效率

原設備情況：THK絲桿（導程20mm ，直徑25mm，總長度1m），2根+ 伺服電機750w ，可以做到速度2m/s，但是整機有晃動，不穩(wěn)定。

目前使用情況：使用Bitpass 軸桿直線電機，軸桿JES-S350系列，有效行程1.8m；線圈：JES-350D，2 個；光柵尺：miroE ，分辨率0.5u；

調試后設備現狀：

1、達到客戶預期目標速度3m/s，加速度2G，整機平穩(wěn)運行，無晃動；

2、使用miroE光柵，由于處理速度快，負載率上升慢，最終負載率穩(wěn)定在86%。

2.2調試中遇到的問題：

1、 當線速度達到2m/s以上時，驅動器顯示負載率直線上升，然后16號過載報警，線速度低于2m/s時，設備正常運行。經過反復測試研究，發(fā)現磁柵尺的響應速度偏低是導致直線電機過載報警的最主要原因，并且讀數頭的反饋信號在受到外部干擾情況下也會出現個別脈沖丟失，導致負載率不斷上升情況，因此建議客戶將磁柵尺更換成光柵尺，更換光柵之后，恢復正常，線速度也可以繼續(xù)提高。

2、 調試過程還遇到設備聲音大，原因是由于設備有共振，并且共振的頻率從低頻到高頻一直在變化，不能固定在一個確定的頻率，并且加上去共振兩個共振點有效會出現設備運行不穩(wěn)定，負載率上升快的現象。原波形測得如下：

設置自動抓取第三陷波濾波后發(fā)現，聲音有明顯變小，通過波形算出設備大概在222HZ頻率有共振，在第一陷波加222HZ陷波，聲音消失，測出波形如下。

三、總結：

此案例使用Bitpass軸桿直線電機成功的解決了常規(guī)絲杠加伺服電機所不能克服的問題，簡化了機械結構，達到了客戶所需要的理想效果，這些都是普通電機所不能比擬的，值得大家在此類設備上推廣。