直線電機(jī)與其它技術(shù)的比較

作者:Mosen摩森機(jī)電 日期:19/08/05 17:08 瀏覽:237

實踐已經(jīng)證明直線電機(jī)具有非常好的動態(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,并從長遠(yuǎn)的角度說明采用直線電機(jī)所帶來的益處。


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皮帶驅(qū)動

皮帶和滑輪是自動化領(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)動系統(tǒng)也存在著固有的局限性。


皮帶驅(qū)動

皮帶驅(qū)動系統(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·滾動軸承或滑動元件


這些部件的所有扭轉(zhuǎn)飽和、背隙和皮帶張力都會影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。通常一個批帶驅(qū)動系統(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”,會出現(xiàn)激振效應(yīng)和建立時間的延遲。因此,雖然皮帶驅(qū)動系統(tǒng)可以在高速下操作,卻很難通過調(diào)整它們來實現(xiàn)阻尼功能和快速設(shè)置。皮帶越長,這個問題就越明顯,因為皮帶伸展的越遠(yuǎn),松弛的可能性就越大。實際上,因為松弛的現(xiàn)象是無法避免的,所以皮帶傳送的長度會受到限制。


最后,皮帶驅(qū)動系統(tǒng)可能還需要頻繁的維護(hù)。皮帶在工作一段時間后就會失去張力,甚至出現(xiàn)跳齒?;瑒虞S承會損壞。連接裝置可能或滑落或者無法對齊。所有這些問題都會迫使用戶犧牲寶貴的運行時間,以便維護(hù)執(zhí)行器設(shè)備。


直線電機(jī)因為采用直接驅(qū)動操作,所以基本不需要維護(hù)。只要軸承能夠保證足夠的潤滑,就不需要針對定位器采取什么維護(hù)措施。因為沒有使用任何機(jī)械傳動部件,所以直線電機(jī)平臺不會遇到扭轉(zhuǎn)飽和、背隙、皮帶張力或建立時間等方面的問題。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)動系統(tǒng)的加速度和速度特性,同時定位功能比皮帶驅(qū)動系統(tǒng)準(zhǔn)確地多。最后,直線電機(jī)的行程長度也沒有限制。不管傳送距離有多遠(yuǎn),動態(tài)性能都完全保持不變。


絲杠驅(qū)動

絲杠驅(qū)動定位系統(tǒng)在精度相對較高的定位應(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。

絲桿驅(qū)動

絲杠驅(qū)動系統(tǒng)通常包括以下部件:

精密磨光或軋制的滾珠絲杠或絲杠

球形螺母或滑動螺母

電機(jī)

電機(jī)塊和連接裝置

載物臺


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,但是螺母會因為摩擦而磨損。此外,因為大多數(shù)絲杠都不是精密磨光的,所以可能會影響準(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,這些滾珠絲杠在長時間使用后也會出現(xiàn)磨損,受到扭轉(zhuǎn)飽和的影響,并且逐漸產(chǎn)生背隙。這些因為會影響系統(tǒng)的精度并增加建立時間。在這兩種情況下,速度都會受到螺距以及螺釘長度的影響。螺釘越長,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,還有一個問題就是過長的螺釘很難生產(chǎn)加工。


最后,與皮帶驅(qū)動系統(tǒng)一樣,絲杠驅(qū)動系統(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-這同樣會導(dǎo)致生產(chǎn)中斷,浪費用戶寶貴的時間和金錢。


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


比較成本

在大多數(shù)情況下,購買直線電機(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)動系統(tǒng)差不多,甚至更低。為了實現(xiàn)超高準(zhǔn)確度,很多皮帶或者絲杠驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)器制造商都會購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,購買這些部件會增加定位器的總成本,使其超過購買直線電機(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。假以時日,用戶會發(fā)現(xiàn)直線電機(jī)具有非常明顯的成本優(yōu)勢。最后,如果比較總體擁有成本(考慮維護(hù)和停運時間),那么直線電機(jī)的成本就要少得多。


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