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瑞士管式直線電機技術

瑞士管式直線電機技術

一.直線電機概述

直線電機是將傳統電機的定子的磁場打開,并進行側向旋轉,通過電流的變化對內部的動子形成直線的磁場力,從而直接實現直線運動的,省去了傳統的旋轉運動轉化成直線運動所需要的各種結構。


與傳統的通過絲杠、齒輪齒條、同步帶、凸輪的旋轉轉直線運動相比具有以下的優點:

1. 速度快  傳統的電機加絲杠的方式,即使是歐美的電機配上20導程的絲杠,傳動速度也只有1.6m/s,通常的運行速度在1m/s以下。而直線電機的最大速度可以達到6m/s,通常的速度也在3m/s左右。在運行速度上是傳統的絲杠式的3倍。

2. 體積小  由于直線電機取代了傳統的電機、減速機、絲杠及其他固定和連接器件一套系統,因而其體積只有原來一套系統的不到一半。

3. 重量輕  由于體積小,而且電機本身采用合金材料,通常重量是傳統系統的1/3。在一些需要搭載的系統上,Z軸的運動機構的重量直接影響X,Y軸的功率。此時若垂直運動使用直線電機,可以把整個系統的功率都降低。

4. 能耗低  由于電機運動過程中,動子是懸浮在磁場中的,摩擦力很小,因而節約了由于摩擦而產生的發熱的能耗。

5. 使用壽命長  由于電機運動中摩擦力很小,從而運動對電機的損害也很小,具備了很長的使用壽命。國外已有設備上的直線電機使用壽命有超過15年的。

二.科瑞力摩管式直線電機

科瑞力摩管式直線電機產自瑞士,其電機是由獨立的定子和動子兩部分組成,外形類似于氣缸,可以實現高速、高響應的多點位置、速度、加速度、以及力量的控制。




與傳統的板式和U型槽式的直線電機相比,科瑞力摩管式直線電機具有以下優勢:

1.       磁場能量利用率更高

由于板式和U型槽式的直線電機動子都有一面是開放的,而管式直線電機的磁場是全封閉的,因而同樣的電流產生同樣的磁場時,動子可以獲得更高的能量。體現在電機的性能上就是,電機的加速度更大,速度更快。

新型的U型槽式直線電機的最大加速度是60g, 而交流的管式直線電機的最大加速度可以達到100g。平板式直線電機的最大速度一般在5m/s左右,而管式直線電機的最快速度可以達到6m/s以上。

落實到具備的設備生產中,使用了更高速度的電機的設備也就具備了更高的生產效率。從而可以通過更少的設備,達到同樣的產量。而設備所需要的生產空間、生產能耗以及維護成本都大大降低了。

   

2.       安裝使用更為簡單

板式和U型槽的直線電機的結構,決定了其使用的時候必須要加裝外置的反饋才能夠實現伺服控制。市場上直線電機用的比較穩定的光柵尺,其產品的價格動輒都幾千或者上萬。

科瑞力摩管式直線電機內置了位置傳感器,電機自身可以實現速度環、位置環和力量環的閉環控制,位置控制的重復精度為0.05mm,推力的控制精度可以達到0.1N,

直線電機在未使能的狀態下,動子和定子都是分離的。但是板式和U型槽的直線電機由于結構上是開放的,從而兩個部分會完全脫開。在使用過程中,必須要加裝導軌并固定。

而管式直線電機由于動子是套在定子內部的,電機使能狀態對二者不構成影響,因而在一些推動和剔除應用的時候只需要將定子固定即可,從而簡化的電機使用中的安裝要求。

3.       科瑞力摩管式直線旋轉電機可以實現直線加旋轉兩個方向的運動

在很多的拾取和裝配動作上都需要在Z軸的方向上再增加一個旋轉運動,從而實現物體

方向的改變。通常的實現方法是在Z軸機構的末端增加一個旋轉電機來實現。

這樣的結構會使得Z軸的負載變得更大,從而在XY軸上需要更大功率的電機。另外,旋轉的運動與直線運動不在同一條線上,結構和運動控制的算法上都變得比較復雜。

由于管式直線電機的主體是圓柱型的,從而動子和定子有很好的同心度,可以通過一個電機實現直線加旋轉運動。直線運動和旋轉運動都是伺服控制的,旋轉的重復精度達到0.05度,直線運動的重復精度為0.05mm

三.科瑞力摩管式直線電機的應用

科瑞力摩管式直線電機目前已在歐美的設備上得到了廣泛的應用。

主要涉及以下行業:

1.       包裝行業,主要客戶如德國的 KLONESKHS以及SIDEL Uhlmann

2.       汽車行業,主要客戶包括BOSCH CONTIMENTAL ZF等。

3.       煙草行業, 如意大利的GD

4.       自動化生產線, 如瑞士的維氏軍刀,勞力士手表等等。


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