一般來說，實現(xiàn)精確線性定位的一個常用方法是將電機（旋轉(zhuǎn)運動）和滑動絲桿副配對制成一套線性定位系統(tǒng)。基于該線性執(zhí)行機構(gòu)，可構(gòu)建許多與之相關(guān)的不同結(jié)構(gòu)。這里我們將討論幾種不同的方法，通過滑動絲桿副和步進電機創(chuàng)建線性執(zhí)行機構(gòu)。步進電機是運動控制應(yīng)用中的常用選項，因為操作正確的話，它是不需要位置反饋就可以實現(xiàn)準確定位的經(jīng)濟解決方案?！　≈本€步進電機有三種常用類型，分別是外部驅(qū)動式、貫通軸式和固定軸式?！　∫?，外部驅(qū)動式 見圖1

　　圖1，外部驅(qū)動式直線步進電機，57000步進電機

　　該結(jié)構(gòu)最簡單的方法是將絲桿副直接作為電機軸。螺桿上的螺母必須限制旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)直線運動，該類型直線步進電機通常被稱為外部驅(qū)動式?！　⌒谐淌且粋€重要考慮因素，在60~500mm行程的線性滑動系統(tǒng)中一般選擇外部驅(qū)動式電機。這種情況下，線性滑塊和螺母連接以防止螺母旋轉(zhuǎn)，同時支撐負載，保證螺母不受潛在的側(cè)向力影響。常用的導(dǎo)軌有線性滑動導(dǎo)軌和滾珠導(dǎo)軌兩種，下圖展示了不同類型的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)

　　圖2 滑動組件線性導(dǎo)軌，RGS06+57000步進電機

　　圖3 循環(huán)滾珠導(dǎo)軌，BGS06+57000步進電機

　　長絲桿確實會帶來一些風險，最大的風險是在行程中的某些位置執(zhí)行器和絲桿會產(chǎn)生共振，這不會影響性能但會導(dǎo)致明顯的噪音。在某些極端情況下，噪音或振動大到使電機失步從而導(dǎo)致位置偏差。采用細分，設(shè)置加減速等驅(qū)動技術(shù)可降低噪音，同時在設(shè)計上采用螺桿端部加軸承支撐的方案也有助于降低噪音。　　電機和負載的安裝也需要重點關(guān)注。如果電機用于驅(qū)動線性模組，將電機安裝于模組的一側(cè)不僅有利于接線方便以及螺母和滑塊在導(dǎo)軌上往復(fù)運動，而且也利于平臺高度的最小化。如果采用貫通式結(jié)構(gòu)，則需要考慮電機的寬度是否可以接受，導(dǎo)軌的滑塊高度是否會太高，因為現(xiàn)代工業(yè)的設(shè)計一直在尋求尺寸微型化的理念.　　二，貫通軸直線步進電機 見圖4

　　圖4 57000貫通軸直線步進電機

　　將螺母內(nèi)置與電機中，絲桿可穿過電機作線性運動。該設(shè)計中絲桿需限制轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生線性運動?！　∝炌ㄝS（絲桿貫穿）電機通常的應(yīng)用行程是30-200mm，對比外部驅(qū)動軸式電機，貫通軸電機的優(yōu)勢是允許更大的安裝同軸度誤差。線性模組的絲桿和螺母如果與導(dǎo)軌平行度不好，會導(dǎo)致系統(tǒng)問題產(chǎn)生，盡管螺母允許一定徑向間隙，但對于整個模組來說，是不夠的；貫通軸式電機的螺母徑向間隙可以允許絲桿的傾斜度1゜以內(nèi)，可以容忍更大的系統(tǒng)誤差?！　×硪粋€只有貫通軸電機能實現(xiàn)的應(yīng)用是將電機作為滑動部件，與導(dǎo)軌滑塊連接，絲桿兩端固定。該應(yīng)用的一個優(yōu)點是絲桿不做旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，因此沒有臨界速度的限制；第二個優(yōu)點是在同一根絲桿上可安裝多個電機，電機不能互相“通過”，但是其運動是互相獨立的?！　∪缟衔乃肛炌ㄝS式電機的優(yōu)勢是允許系統(tǒng)有一定的安裝不同心，但它不僅僅適用于安裝誤差稍大的應(yīng)用，同時也適用于諸如活塞泵這樣的精確定位和安裝的應(yīng)用。螺桿自定心的設(shè)計可使其隨導(dǎo)向適應(yīng)不同心的安裝，也可以避免對活塞密封件產(chǎn)生側(cè)向力　　三，固定軸電機 見圖5

　　圖5 57000固定軸式電機

　　在一些無法提供螺母或螺桿防轉(zhuǎn)的機械裝置的應(yīng)用場合，可選用第三種類型的電機。這種類型與貫通軸式電機一樣螺母內(nèi)置于機身，螺桿軸與花鍵軸連接，花鍵和電機前端的花鍵套配合防止轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)電機的線性運動。該類型電機被稱為固定軸式電機?！　≡诙绦谐桃蟮膽?yīng)用，例如小于50mm，且無法提供止轉(zhuǎn)裝置的場合可建議使用固定軸式電機。該類型電機的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)緊湊無需止轉(zhuǎn)的機械裝置，電機前端的花鍵套是模具制作，不能夠承受大的側(cè)向力，設(shè)計功能主要是限制螺桿相對于電機的轉(zhuǎn)動作用。對于需要承受側(cè)向負載的場合可用滾珠花鍵的設(shè)計，因為花鍵套的循環(huán)滾珠設(shè)計可增加固定軸式電機的側(cè)向受載能力。　　固定軸式電機通常將電機機身安裝固定，電機出軸直接推動負載（負載不與軸固定）；當負載和電機軸固定連接時，需注意整個系統(tǒng)是否有過定位的可能?！　≈本€步進電機可增加不同的選項，但有些選項是僅某一種或幾種電機可選。旋轉(zhuǎn)編碼器一般用于反饋電機是否移動了給定量，可適配與所有類型的混合式直線步進電機。

　　圖6 直線步進電機加編碼器 21000外部驅(qū)動直線步進電機

　　在一些不完全需要編碼器，只需要確保電機每次在已知位置開始運動的應(yīng)用場合，可以配置原點位置開關(guān)。開關(guān)可以是接觸式（機械式開關(guān)）或者非接觸式（近零開關(guān)）。位置開關(guān)可直接安裝在固定軸式電機的后端，因為電機的行程是已知且可控的；其他類型的電機傳感器則需安裝在系統(tǒng)的其他零件上。

　　圖7 電機加近零傳感器 28000固定軸式電機

　　絲桿副傳動的高效率的原因之一是絲桿和螺母間存在間隙，但是這也導(dǎo)致在換向時會有位置誤差，為降低該誤差可在外部驅(qū)動式電機上選用消間隙螺母。有許多類型的消間隙螺母可供選擇，可根據(jù)具體應(yīng)用時的關(guān)鍵指標進行選用。貫通軸式電機和固定軸式電機只有簡單的壓縮彈簧式消隙螺母可選，可安裝的電機的任一端。

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