直線電機(jī)在機(jī)床中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)討論
2007/7/30 9:14:00
直線電機(jī)在國(guó)外制造裝備業(yè)中的應(yīng)用首先在機(jī)床設(shè)備方面,傳統(tǒng)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置依賴絲桿驅(qū)動(dòng),絲桿驅(qū)動(dòng)本身就具有一系列不利因素,包括:長(zhǎng)度限制、機(jī)械背隙、磨擦、扭曲、螺距一周期誤差、較長(zhǎng)的振動(dòng)衰減時(shí)間、與電機(jī)的耦合慣量以及絲杠的軸向壓縮等。所有這些因素均限制了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的效率和精度。當(dāng)設(shè)備磨損時(shí),必須進(jìn)行不斷的調(diào)節(jié)以確保所需精度。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以保證相當(dāng)高的性能水準(zhǔn)以及比傳統(tǒng)的、將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具備更高的簡(jiǎn)便性。由于直線電機(jī)直接與移動(dòng)負(fù)載相連,因此在電機(jī)和負(fù)載之間沒有背隙,而且柔量很小。 首先,利用直線驅(qū)動(dòng)裝置可以很容量地達(dá)到小于1μm/s或高達(dá)5m/s的速度。直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以保證恒定的速度特性,速度偏差優(yōu)于±0.01%。在需要較高加速度的應(yīng)用中,較小的直線電機(jī)可以方便地提供大于10g的加速度,而傳統(tǒng)電機(jī)一般產(chǎn)生的加速度在1g范圍內(nèi)。直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)的精度只受反饋分辨率、控制算法以及電機(jī)結(jié)構(gòu)的限制。采用前饋控制的直線電機(jī)系統(tǒng)可以減少跟蹤誤差200倍以上,而傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)卻受前述各因素的制約,此外還受機(jī)械系統(tǒng)限制。 其次,直線電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由很少組件組成,因此需要的潤(rùn)滑也較少(直線導(dǎo)軌需要定期潤(rùn)滑)。這意味著它的使用壽命較長(zhǎng)以及運(yùn)行比較干凈。相比而言,傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由20多個(gè)零部件組成,包括電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、U形塊、軸承、枕塊以及潤(rùn)滑系統(tǒng)。每個(gè)零部件都需要裝配時(shí)間、調(diào)整時(shí)間以及預(yù)防性維護(hù)。相反,直線電機(jī)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,它是一個(gè)電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu),該執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)支承在一個(gè)直線導(dǎo)軌上的剛體零件組成。 直線電機(jī)的其他優(yōu)點(diǎn)包括較低的作用力和較小的速度波紋,從而保證較平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)輪廓。當(dāng)然,這依賴于電機(jī)的結(jié)構(gòu)、磁板以及驅(qū)動(dòng)軟件。為了利用直線電機(jī)固有的動(dòng)態(tài)制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)放大器應(yīng)該有效地監(jiān)控逆電動(dòng)勢(shì)(EMF),即使系統(tǒng)電源可能關(guān)斷也要這樣。多個(gè)直線電機(jī)可以用“背靠背”的方式安裝以保證提高作用力。還可以增設(shè)額外的磁板以保證實(shí)質(zhì)性的無限行程(受反饋設(shè)備和電纜長(zhǎng)度限制)而不損失精度。 法國(guó)雷諾自動(dòng)化公司的工程主管Jean-Paul Bugaud認(rèn)為“直線電機(jī)已日趨成熟,它的精度決非滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)的機(jī)床所能匹敵。兩三年以后,它在高精密與高精度加工中將是一種標(biāo)準(zhǔn)的選擇。溫度的變化已不再令人焦慮,它們能在10℃或40℃的運(yùn)轉(zhuǎn)中得到相同的精度。幾年以后,估計(jì)除了廉價(jià)機(jī)床外,將不再采用滾珠絲桿了。 信息來源于:中國(guó)機(jī)床網(wǎng)
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