Разница между линейным двигателем и «ШВП + серводвигатель»

Линейный двигатель был изобретен англичанами в 1845 году, но воздушный зазор линейного двигателя в то время был слишком велик, а КПД был очень низким, поэтому его нельзя было применить.После 1970-х годов был запущен и «Коллморген», но его развитие было ограничено из-за высокой стоимости и низкой эффективности.Только в 1970-х годах линейные двигатели постепенно разрабатывались и применялись в некоторых специальных областях.В 1990-х годах линейные двигатели стали использоваться в машиностроении.Теперь некоторые технологически продвинутые производители обрабатывающих центров в мире начали применять их в своих высокоскоростных станках.Например, известные компании запускают высокоскоростные и высокоточные обрабатывающие центры с линейными двигателями.Leapion также использует линейный двигатель в высокоточной машине для резки волокна LF-6060Mi.

Нижеследующее в основном относится к сравнению нескольких основных характеристик высокоскоростного бесшумного ходового винта и линейного двигателя в качестве эталона для соответствующей отрасли.

1. Скорость ПК:

Линейные направляющие имеют значительные преимущества в скорости

Линейный двигатель

Скорость: 300 м/мин

Ускорение: 10g

ШВП: 120 м/мин.

Ускорение: 1,5g

По сравнению со скоростью и ускорением линейная направляющая имеет значительное преимущество, и скорость линейного двигателя будет дополнительно улучшена после успешного решения проблемы нагрева, в то время как скорость «роторного серводвигателя + ШВП» ограничено, и его трудно обновить Улучшить больше.

В динамическом отклике линейные двигатели также имеют абсолютные преимущества из-за проблем инерции движения, зазора и сложности механизма.

При управлении скоростью, благодаря быстрому отклику и более широкому диапазону регулирования скорости, линейный двигатель может достигать максимальной скорости в момент пуска и может быстро останавливаться при работе на высокой скорости.Диапазон регулирования скорости может достигать 1:10000.

линейный двигатель

2. Энергопотребление ПК:

По энергопотреблению линейный двигатель примерно в два раза больше, чем «роторный серводвигатель + шариковый винт», при одинаковом крутящем моменте.«Вращающийся серводвигатель + шариковый винт» является энергосберегающим и увеличивающим усилие компонентом трансмиссии, а надежность линейного двигателя контролируется.Стабильность системы оказывает большое влияние на окружающую среду.Должны быть приняты эффективные меры магнитной изоляции и защиты, чтобы предотвратить воздействие сильных магнитных полей на направляющую качения и адсорбцию железных опилок и магнитной пыли.

На следующем примере будет легко понять некоторые особенности линейных двигателей и «роторных серводвигателей + ШВП»:

Сверхскоростной портальный обрабатывающий центр японской компании.Оси X и Y приводятся в движение линейными двигателями с V=120 м/мин.Почему компания не применила «роторный серводвигатель + шариковый винт (серия HIWIN SUPER S)», хотя значение DN SUPER S увеличилось с 70 000 до 150 000 и 220 000 для традиционных винтов из-за существование чистой «мягкой изнаночной стороны» механической трансмиссии, ее линейная скорость, ускорение и увеличение диапазона хода всегда ограничены.Если выбрано произведение Φ40×20 мм, то Vmax=110 м/мин, из-за высокой скорости Nmax=5500 об/мин диапазон хода ограничен критическим значением. Очевидно, ограничение скорости вращения Nc не может быть слишком большим.Если используется изделие с большим шагом Φ40×40 мм, Vmax=220 м/мин, что, очевидно, не может обеспечить высокую точность позиционирования.Он может достигать значения DN 220 000, что отражает HIWIN с одной стороны.Если мы выберем изделие Φ40×20 (двойная головка) мм и будем использовать его при n≈4000～5000 об/мин и V=80～100 м/мин, его безопасность, надежность и срок службы будут Перейти одн. .Оно может быть выше ожидаемого значения.Фактически, до сих пор в высокоскоростных и высокоточных металлорежущих станках с ЧПУ (кроме формовочных станков с ЧПУ) скорость V ≥ 120 м/мин по-прежнему используется с приводами серии SUPER S.Лучшее применение «серводвигателя + шарико-винтовой передачи» - это высокоскоростное оборудование с ЧПУ среднего класса и некоторое оборудование с ЧПУ высокого класса, для которого требуется V = 40 ~ 100 м / мин, ускорение 0,8 ~ 1,5 (2,0) g и точность. Р3 и выше.

ШВП + серводвигатель

3. Точность ПК:

По точности линейный двигатель уменьшает проблему задержки интерполяции благодаря простому передаточному механизму.Точность позиционирования, точность воспроизведения, абсолютная точность и управление с обратной связью посредством определения положения будут выше, чем у «роторного серводвигателя + шарико-винтовая передача», и этого легко достичь.

Точность позиционирования линейного двигателя может достигать 0,1 мкм.

«Вращающийся серводвигатель + ШВП», точность позиционирования до 2-5 мкм, требуется ЧПУ, серводвигатель, беззазорная муфта, упорный подшипник, система охлаждения, высокоточная направляющая качения, посадочное место для гайки, замкнутый контур стола Передающая часть всей системы должен быть легким и высокой точности решетки.

Если вы хотите добиться высокой стабильности «роторный серводвигатель + шариковый винт», вам необходимо использовать двухосевой привод.Линейный двигатель является компонентом с высоким нагревом, и необходимо принять меры по сильному охлаждению.Для достижения той же цели линейный двигатель должен платить более высокую цену.

4. Цена ПК:

Хотя два метода привода линейного двигателя и «роторный серводвигатель + шариковый винт» имеют свои преимущества, они также имеют свои недостатки.Оба имеют оптимальную область применения на станках с ЧПУ.

Привод с линейным двигателем имеет уникальные преимущества в следующих областях оборудования с ЧПУ: высокая скорость, сверхвысокая скорость, высокое ускорение и большие партии продукции, множество движений, требующих позиционирования, и частые изменения скорости и направления.Например, поточная линия автомобильной промышленности и IT-индустрии, изготовление точных и сложных пресс-форм.

Крупногабаритный высокоскоростной обрабатывающий центр со сверхдлинным ходом, «полая» обработка легких сплавов, тонкостенные детали и высокая скорость съема металла являются неотъемлемыми компонентами в аэрокосмическом производстве.Например, обрабатывающий центр «Hyper Mach» (46 м) компании CINCI ATI в США;сверхскоростной обрабатывающий центр «HYPERSONIC 1400L» японской компании MAZAK.С точки зрения цены цена линейных двигателей намного выше, что также является причиной ограничения более широкого применения линейных двигателей.

Тот факт, что два метода вождения используются одновременно в немецкой DMG, также показывает, что они имеют свои преимущества.Есть больше возможностей для улучшения линейных двигателей.В будущем технология линейных двигателей станет более зрелой, производительность увеличится, стоимость снизится, а область применения станет более обширной.Тем не менее, с точки зрения энергосбережения и сокращения потребления, экологичного производства и характеристик самих двух структур привод «Вращающийся серводвигатель + шарико-винтовая передача» по-прежнему имеет широкое рыночное пространство.В то время как линейный двигатель станет основным методом привода в высокоскоростном (сверхскоростном) и высокопроизводительном оборудовании с ЧПУ, «роторный серводвигатель + шарико-винтовая передача» продолжит сохранять свои основные позиции в среднем диапазоне. -скоростное оборудование с ЧПУ.