第1部：什麼是電動線性推桿？定義與類型解析

電動線性推桿是現代機械中不可或缺的組件，能將電能可靠地轉化為直線運動。這種多功能的裝置廣泛應用於從工業自動化到家用電器的各種領域。在本白皮書系列中，我們將深入探討電動線性執行器的基本概念、工作原理、類型，以及如何為特定應用選擇合適的執行器。

什麼是電動線性推桿？

電動線性推桿，又稱做電動線性致動器或電動線性執行器，是一種機電裝置，主要由馬達、一組齒輪以及包含蝸桿與導管的運動機制構成。它透過驅動齒輪和蝸桿，將馬達的旋轉運動轉化為直線運動。

與創造旋轉運動的旋轉執行器不同，電動線性推桿專為沿直線移動物體而設計。它們通常用於需要精確定位的應用場景，例如提升、降低、推動或拉動負載。

如果您希望了解更多關於電動推桿的組件，請繼續閱讀我們後續的白皮書系列。

電動線性推桿如何運作？

電動線性推桿的核心機制包括馬達（通常是直流或交流馬達）、螺桿和螺母。當馬達旋轉時，帶動螺桿轉動，進而使螺母沿著螺桿的軸線移動。這種運動轉化為直線運動，用於線性推桿啟窗戶、調整病床或自動化工業流程等任務。

以下是其運作的逐步解析：

1. 電力輸入：電動線性推桿從電源（如電池或直接電力供應）接收電能。
2. 馬達啟動：馬達開始旋轉，產生扭力。
3. 螺旋機制：馬達的旋轉帶動螺紋螺桿運動，推動連接到負載的螺母移動。
4. 直線運動：螺母的移動產生直線運動，使執行器能推動、拉動或提升負載。

現代電動線性推桿通常配備高級功能，例如位置感測器、行程開關及反饋系統，以實現更高的控制精度和效率。因此，它們特別適合用於機器人、醫療設備等需要高精度操作的行業應用。

電動線性推桿的優點與缺點

1. 優點:

• 精準與控制：電動線性推桿提供準確且可重複的定位，非常適合自動化任務。
• 能源效率：相比液壓或氣壓執行器，電動推桿在靜態負載應用中消耗更少的能量。
• 低維護需求：由於零件較少且不涉及流體系統，因此維護需求極低。
• 多功能性：能適應各種環境，且易於程式化以實現複雜的運動模式。
• 安靜運行：與液壓和氣壓系統相比，電動線性推桿的運行更加安靜。

2. 缺點:

• 力量限制：與液壓系統相比，電動線性推桿的出力較小，因此不適用於重型任務。
• 依賴電力供應：穩定的電力來源是必須的，對於某些環境來說可能不夠理想。 

電動線性推桿的類型有哪些？

電動線性推桿有多種類型，以滿足各種應用需求。包括線性推桿、升降立柱、齒輪馬達等，每種都有其獨特的特性與優勢。以下為常見的電動線性推桿類型，它們可根據設備製造商的需求進行調整與應用。

1. 直齒推桿

馬達直接與驅動軸心平行。一般來說，這些電動直線推桿類型為正齒輪或螺旋齒輪，具有更多齒輪比選擇。直齒推桿可容許較大範圍的負荷及速度。然而，具有正齒輪的平行驅動推桿操作時，較螺旋齒輪和螺紋齒輪驅動推桿大聲。

2. 槍型推桿

馬達設置與驅動軸垂直。一般來說，這類型的電動直線推桿為螺紋齒輪驅動。螺紋齒輪驅動馬達的齒輪比選擇較少。因此，其效能較正齒輪驅動馬達為低，但操作時噪音也較小。螺紋齒輪驅動的主要優勢為直角電動直線推桿，包括增強的自我鎖定能力。

3. 直線型線性推桿

電動直線型線性推桿有較長的縮回長度，但明顯設計用於較小或小型的空間。直線型線性推桿一般由馬達、齒輪傳動配件、及驅動軸組成。操作時，通常會有較大的噪音。

4. 雙馬達

雙馬達線性推桿可達到雙向移動、個別或同時進行。一般來說也是螺紋齒輪驅動馬達，操作時噪音較小。這些品項單價較高，購買整個系統因為零件較少，因此較省錢。此例可見於TT1型號中。

5. 線性滑動推桿

此推桿類型不須使用外管，即可產生線性移動。利用塑膠滑動機械作用可在推桿四處移動，附加於常見家具的骨架上（例如電動躺椅及沙發），可見於我們的TA5P推桿。

6. 齒輪馬達

齒輪馬達可達到節約及彈性的設計，可與各種外部軸配件搭配。小巧的設計一般為螺紋齒輪驅動，對於機械同步來說是極佳的選擇。

7. 電動升降立柱

TiMOTION(第一傳動)製造升降立柱為滿足工業、醫療及人體工學的市場。相較於電動推桿，電動立柱主要優勢為垂直升高負荷的能力，同時保持高度穩定及彎曲移動。我們工業及醫療的立柱等級設計針對應用，例如：醫療和肥胖病人專用床及可調高度工業工作站，針對工作者及病患安全有其要求。

電動線性推桿的應用領域有哪些？

電動線性推桿具有極高的靈活性，廣泛應用於各行各業，包括以下領域：

• 居家自動化：為智慧家具、自動窗戶及可調式床提供動力，增強日常生活的舒適性與便利性。
• 醫療設備：應用於病床、病人升降器及手術台中，提供精確的定位，提升醫療環境中的病患護理質量。
• 工業自動化：驅動機器人手臂、輸送帶及組裝線，確保製造流程中的效率與準確性。
• 汽車應用：用於車輛座椅、尾門及其他可調式元件，提升駕駛者與乘客的舒適性與功能性。
• 工作場所人體工學：為高度可調式桌子及坐站兩用工作站提供支持，促進更佳的姿勢，降低長時間坐姿帶來的健康風險，並創造更具生產力的工作環境。

電動線性推桿的適應性使其在需要精確性、可靠性與自動化的場景中成為不可或缺的選擇。其提升功能性並優化流程的能力，確保其在各行業中持續受到青睞。

如何選擇合適的電動線性推桿?

選擇適合的電動線性推桿對任何電氣設備開發專案的成功至關重要。雖然電動推桿適用於廣泛的應用場景，但每個專案都有其獨特的需求。為了挑選出最適合的電動推桿，需要考量多項關鍵因素，包括運行速度、負載能力、工作週期、空間限制以及操作環境等。

1. 定義應用目標

• 負載要求：

你需要確定電動線性推桿需要承受的最大負載，這會影響到推桿的效率和壽命。選擇推桿時，確保它能在不超負荷的情況下穩定工作。

• 速度：

考慮電動線性推桿需要以多快的速度運行才能滿足應用要求。速度會影響推桿的控制和精準度，特別是在對時間敏感的應用中。

• 工作週期：

考慮電動線性推桿的工作週期，即運作時間與休息時間的比例。確保推桿能夠承受應用所需的操作頻率，並且不會過熱或過早磨損。

• 精度和準確性：

評估電動線性推桿運動所需的精度水平。在如機器人技術和航空航天等應用中，高精準度至關重要，因為即使是微小的偏差也可能帶來重大影響。

2. 分析操作環境

• 環境條件：

評估電動線性推桿可能暴露的環境條件，例如溫度、濕氣、灰塵，以及可能的腐蝕性元素。這種評估有助於確定是否需要額外的特性，例如防水或耐腐蝕材質。

• 空間與安裝選項：

考慮安裝空間的尺寸，確保電動線性推桿能適配您的系統配置。像直列型電動執行器這樣的緊湊設計，非常適合空間有限的應用場景。 

擁有超過15年的電動線性推桿系統製造經驗，TiMOTION(第一傳動) 致力於支持各行各業的設備製造商進行產品開發專案。無論是工業、醫療、家居，還是專業家具領域，我們都提供完整的解決方案，並根據客戶的特定需求客製化我們的裝置，以實現最佳化的應用效果。

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常見問題解答 FAQ

Q1. 如何維護電動線性推桿？

A: 電動線性推桿的維護需求極低。定期檢查機械部件是否有磨損、確保適當的潤滑（如適用），並保持電氣連接的清潔與穩固即可。

Q2. 電動線性推桿有哪些應用範例？

電動線性推桿在多個領域中發揮其多功能性，提升功能與自動化效率：

• 家居自動化：調整舒適型床鋪與廚房抽油煙機。
• 醫療應用：用於病床、醫療椅、病患升降機等，改善病患護理與移動便利性。
• 人體工學應用：調整桌子高度，或用於屏幕及電視升降設備。
• 工業領域：在農業中驅動聯合收割機、噴灑器、拖拉機等機械，並控制通風系統及太陽能遮陽系統，如涼亭與百葉窗，優化環境條件與能源使用。

Q3. 電動線性推桿是否節能？

A: 是的，電動線性推桿具有高能效，特別是在需要靜態保持的位置應用中，它們在維持位置時幾乎不耗電。

Q4. 電動線性推桿可以在戶外環境中使用嗎？

A: 可以，只要選用具有適當密封性與材料的電動執行器即可在戶外運行。建議選擇符合應用需求的 IP 防護等級的執行器。

→ 閱讀更多關於電動線性執行器的 IP 防護等級

Q5. 電動線性推桿包含哪些安全功能？

A: 許多電動線性推桿內建限位開關、過載保護與位置感測器，增強了安全性與精確性。

→ 閱讀更多關於電動線性推桿系統的安全功能選項