直线电机与其它技术的比较

作者:Mosen摩森 日期:19/08/05 17:08 浏览:63

实践已经证明直线电机具有非常好的动态性能和高精确度。不过,出于成本和预算的考虑,很多机器制造商通常希望使用常见的旋转-直线技术来实现定位功能。本节将详细介绍这些技术的情况,并从长远的角度说明采用直线电机所带来的益处。


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皮带驱动

皮带和滑轮是自动化领域最常用的设备。它们不仅能够提供高速和合理的重复定位功能,而且还可以节省系统部件的成本。但是皮带驱动系统也存在着固有的局限性。


皮带驱动

皮带驱动系统一般包括以下部件:

高抗拉强度的皮带

滑轮

用于惯量匹配的变速箱

电机和连接装置

与皮带相连的载物台·滚动轴承或滑动元件


这些部件的所有扭转饱和、背隙和皮带张力都会影响系统的准确度。通常一个批带驱动系统的重复操作误差大约为±0.2mm,而常见直线电机系统的重复操作误差可以达到土1u。而且对皮带系统来说,还必须进行张力优化处理,提前装好轴承。此外,皮带系统的反馈装置与电机而非负载相连,这样就进一步降低了系统的准确度。

另外,所有上述部件都是“弹簧式”,会出现激振效应和建立时间的延迟。因此,虽然皮带驱动系统可以在高速下操作,却很难通过调整它们来实现阻尼功能和快速设置。皮带越长,这个问题就越明显,因为皮带伸展的越远,松弛的可能性就越大。实际上,因为松弛的现象是无法避免的,所以皮带传送的长度会受到限制。


最后,皮带驱动系统可能还需要频繁的维护。皮带在工作一段时间后就会失去张力,甚至出现跳齿。滑动轴承会损坏。连接装置可能或滑落或者无法对齐。所有这些问题都会迫使用户牺牲宝贵的运行时间,以便维护执行器设备。


直线电机因为采用直接驱动操作,所以基本不需要维护。只要轴承能够保证足够的润滑,就不需要针对定位器采取什么维护措施。因为没有使用任何机械传动部件,所以直线电机平台不会遇到扭转饱和、背隙、皮带张力或建立时间等方面的问题。它们的响应功能非常出色,可以快速完成建立操作。它们能够达到或超过皮带驱动系统的加速度和速度特性,同时定位功能比皮带驱动系统准确地多。最后,直线电机的行程长度也没有限制。不管传送距离有多远,动态性能都完全保持不变。


丝杠驱动

丝杠驱动定位系统在精度相对较高的定位应用中非常常见。它们是比较经济的系统,并且可以根据具体的需求提供不同的精度。

丝杆驱动

丝杠驱动系统通常包括以下部件:

精密磨光或轧制的滚珠丝杠或丝杠

球形螺母或滑动螺母

电机

电机块和连接装置

载物台


丝杠通常效率比较低,一般情况下不到50%。虽然它们成本较低,但是螺母会因为摩擦而磨损。此外,因为大多数丝杠都不是精密磨光的,所以可能会影响准确度和重复性。滚珠丝杠的效率将近90%,其产品都是精密磨光或轧制的。不过,这些滚珠丝杠在长时间使用后也会出现磨损,受到扭转饱和的影响,并且逐渐产生背隙。这些因为会影响系统的精度并增加建立时间。在这两种情况下,速度都会受到螺距以及螺钉长度的影响。螺钉越长,就越容易在高速下“失速”。所以,它们的速度和加速度性能比直线电机查很多。另外,还有一个问题就是过长的螺钉很难生产加工。


最后,与皮带驱动系统一样,丝杠驱动系统必须要进行维护,比如磨损的螺母、脱落的连接装置以及螺钉都需要更换-这同样会导致生产中断,浪费用户宝贵的时间和金钱。


因为直线电机平台没有中间机械传动部件,所以没有丝杠驱动系统的那些缺点。另外,它们也不受长度或者与长度相关的动态性能的限制。直线电机的一个缺点是它们本身无法为需要制动的垂直系统提供足够的功能。通常情况下,可以通过增加气动、弹簧或者重量平衡装置来解决这个问题。


比较成本

在大多数情况下,购买直线电机系统的前期成本要比皮带或者丝杠驱动系统高。不过,在某些情况下,它的成本与皮带或者丝杠驱动系统差不多,甚至更低。为了实现超高准确度,很多皮带或者丝杠驱动系统机器制造商都会购买精密磨光的滚珠丝杠,并增加线性编码器反馈装置。一般来说,购买这些部件会增加定位器的总成本,使其超过购买直线电机系统的成本。另外,随着制造方法的改进以及量化生产规模的扩大,直线电机的成本正在不断下降。假以时日,用户会发现直线电机具有非常明显的成本优势。最后,如果比较总体拥有成本(考虑维护和停运时间),那么直线电机的成本就要少得多。


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