實(shí)踐已經(jīng)證明直線電機(jī)具有非常好的動(dòng)態(tài)性能和高精確度。不過，出于成本和預(yù)算的考慮，很多機(jī)器制造商通常希望使用常見的旋轉(zhuǎn)-直線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)定位功能。本節(jié)將詳細(xì)介紹這些技術(shù)的情況，并從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度說明采用直線電機(jī)所帶來的益處。

皮帶驅(qū)動(dòng)

皮帶和滑輪是自動(dòng)化領(lǐng)域最常用的設(shè)備。它們不僅能夠提供高速和合理的重復(fù)定位功能，而且還可以節(jié)省系統(tǒng)部件的成本。但是皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也存在著固有的局限性。

皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般包括以下部件：

高抗拉強(qiáng)度的皮帶

滑輪

用于慣量匹配的變速箱

電機(jī)和連接裝置

與皮帶相連的載物臺(tái)·滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)元件

這些部件的所有扭轉(zhuǎn)飽和、背隙和皮帶張力都會(huì)影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。通常一個(gè)批帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重復(fù)操作誤差大約為±0.2mm，而常見直線電機(jī)系統(tǒng)的重復(fù)操作誤差可以達(dá)到土1u。而且對(duì)皮帶系統(tǒng)來說，還必須進(jìn)行張力優(yōu)化處理，提前裝好軸承。此外，皮帶系統(tǒng)的反饋裝置與電機(jī)而非負(fù)載相連，這樣就進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

另外，所有上述部件都是“彈簧式”，會(huì)出現(xiàn)激振效應(yīng)和建立時(shí)間的延遲。因此，雖然皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以在高速下操作，卻很難通過調(diào)整它們來實(shí)現(xiàn)阻尼功能和快速設(shè)置。皮帶越長(zhǎng)，這個(gè)問題就越明顯，因?yàn)槠煺沟脑竭h(yuǎn)，松弛的可能性就越大。實(shí)際上，因?yàn)樗沙诘默F(xiàn)象是無法避免的，所以皮帶傳送的長(zhǎng)度會(huì)受到限制。

最后，皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能還需要頻繁的維護(hù)。皮帶在工作一段時(shí)間后就會(huì)失去張力，甚至出現(xiàn)跳齒。滑動(dòng)軸承會(huì)損壞。連接裝置可能或滑落或者無法對(duì)齊。所有這些問題都會(huì)迫使用戶犧牲寶貴的運(yùn)行時(shí)間，以便維護(hù)執(zhí)行器設(shè)備。

直線電機(jī)因?yàn)椴捎弥苯域?qū)動(dòng)操作，所以基本不需要維護(hù)。只要軸承能夠保證足夠的潤(rùn)滑，就不需要針對(duì)定位器采取什么維護(hù)措施。因?yàn)闆]有使用任何機(jī)械傳動(dòng)部件，所以直線電機(jī)平臺(tái)不會(huì)遇到扭轉(zhuǎn)飽和、背隙、皮帶張力或建立時(shí)間等方面的問題。它們的響應(yīng)功能非常出色，可以快速完成建立操作。它們能夠達(dá)到或超過皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的加速度和速度特性，同時(shí)定位功能比皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)準(zhǔn)確地多。最后，直線電機(jī)的行程長(zhǎng)度也沒有限制。不管傳送距離有多遠(yuǎn)，動(dòng)態(tài)性能都完全保持不變。

絲杠驅(qū)動(dòng)

絲杠驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)在精度相對(duì)較高的定位應(yīng)用中非常常見。它們是比較經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)，并且可以根據(jù)具體的需求提供不同的精度。

絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常包括以下部件：

精密磨光或軋制的滾珠絲杠或絲杠

球形螺母或滑動(dòng)螺母

電機(jī)

電機(jī)塊和連接裝置

載物臺(tái)

絲杠通常效率比較低，一般情況下不到50%。雖然它們成本較低，但是螺母會(huì)因?yàn)槟Σ炼p。此外，因?yàn)榇蠖鄶?shù)絲杠都不是精密磨光的，所以可能會(huì)影響準(zhǔn)確度和重復(fù)性。滾珠絲杠的效率將近90%，其產(chǎn)品都是精密磨光或軋制的。不過，這些滾珠絲杠在長(zhǎng)時(shí)間使用后也會(huì)出現(xiàn)磨損，受到扭轉(zhuǎn)飽和的影響，并且逐漸產(chǎn)生背隙。這些因?yàn)闀?huì)影響系統(tǒng)的精度并增加建立時(shí)間。在這兩種情況下，速度都會(huì)受到螺距以及螺釘長(zhǎng)度的影響。螺釘越長(zhǎng)，就越容易在高速下“失速”。所以，它們的速度和加速度性能比直線電機(jī)查很多。另外，還有一個(gè)問題就是過長(zhǎng)的螺釘很難生產(chǎn)加工。

最后，與皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一樣，絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須要進(jìn)行維護(hù)，比如磨損的螺母、脫落的連接裝置以及螺釘都需要更換-這同樣會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，浪費(fèi)用戶寶貴的時(shí)間和金錢。

因?yàn)橹本€電機(jī)平臺(tái)沒有中間機(jī)械傳動(dòng)部件，所以沒有絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的那些缺點(diǎn)。另外，它們也不受長(zhǎng)度或者與長(zhǎng)度相關(guān)的動(dòng)態(tài)性能的限制。直線電機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是它們本身無法為需要制動(dòng)的垂直系統(tǒng)提供足夠的功能。通常情況下，可以通過增加氣動(dòng)、彈簧或者重量平衡裝置來解決這個(gè)問題。

比較成本

在大多數(shù)情況下，購(gòu)買直線電機(jī)系統(tǒng)的前期成本要比皮帶或者絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高。不過，在某些情況下，它的成本與皮帶或者絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)差不多，甚至更低。為了實(shí)現(xiàn)超高準(zhǔn)確度，很多皮帶或者絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器制造商都會(huì)購(gòu)買精密磨光的滾珠絲杠，并增加線性編碼器反饋裝置。一般來說，購(gòu)買這些部件會(huì)增加定位器的總成本，使其超過購(gòu)買直線電機(jī)系統(tǒng)的成本。另外，隨著制造方法的改進(jìn)以及量化生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，直線電機(jī)的成本正在不斷下降。假以時(shí)日，用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)直線電機(jī)具有非常明顯的成本優(yōu)勢(shì)。最后，如果比較總體擁有成本（考慮維護(hù)和停運(yùn)時(shí)間），那么直線電機(jī)的成本就要少得多。