從嚴苛環(huán)境到全自動倉儲——管狀直線電機優(yōu)勢顯著

能量的形式多樣,可以是儲能,也可以是動能,即運動。電機就是將儲存的能量轉(zhuǎn)化為動能。

與其他萬物一樣,運動產(chǎn)生的方式也在不斷發(fā)展。

作為一種相對較新的驅(qū)動方式,管狀直線運動正越來越受到機床制造、工廠自動化、包裝、印刷和材料處理等各種應(yīng)用的青睞。

由于在精度,速度,效率等各方面優(yōu)勢顯著,管狀直線電機在制造業(yè),物流和其他領(lǐng)域大受歡迎,本文將對這種電機和其他三種最常見的驅(qū)動方式展開比較與研究。

對于許多企業(yè)而言,能耗和員工安全都是重中之重,任何可以提高生產(chǎn)效率和員工安全的方法都值得考慮。

ANCA Motion來自澳大利亞,是運動控制系統(tǒng)與軟硬件的開發(fā)商和制造商,同時為其姐妹公司ANCA數(shù)控機床提供服務(wù)。2014年起,ANCA在其全球著名的工具和刀具磨床中配備了LinX?管狀直線電機,并將其應(yīng)用在FX Linear和MX Linear刀具磨床中。

在精密工具制造業(yè)中,微米級精度和生產(chǎn)效率十分重要,配有LinX?管狀直線電機的設(shè)備不僅可以降低運行成本,還可獲得更好的表面光潔度,更高的效率和可靠性,因此深受客戶喜愛。

左圖:搭載LinX?的磨床所加工的刀具表面光潔度

右圖:滾珠絲杠磨床所加工的刀具表面光潔度

氣缸

氣缸的歷史大約可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)。如今,它們是工廠的重要使用產(chǎn)品,可實現(xiàn)兩點間的快速移動(噪聲較大)。

它們是工廠電力的主要消耗源。據(jù)估計,由于工作時會產(chǎn)生大量的熱量,使用壓縮空氣直接執(zhí)行運動所需的能量是使用電能的十倍。

盡管效率不高,但氣動技術(shù)已為人們所熟知,應(yīng)用廣泛。

根據(jù)規(guī)模的不同,工廠有些情況下可能需要多臺空氣壓縮機和/或一個復(fù)雜的氣路系統(tǒng)才能將壓縮空氣輸送到所需位置。在這樣的氣路系統(tǒng)中,因為氣體泄漏造成的損耗是非常高的。

這種系統(tǒng)帶來的主要問題是它們?nèi)狈`活性。重新校準(zhǔn)不同生產(chǎn)過程的空氣壓力有時需要幾個小時。

與氣缸不同,ANCA Motion的LinX?管狀直線電機采用基于伺服的閉環(huán)控制,可以快速輕松地更改運動位置,這意味著它可以盡可能地縮短不同生產(chǎn)過程之間的調(diào)整時間。它們還集成有分辨率為10um的位置傳感器,無需外部編碼器,不僅簡化了系統(tǒng)集成,同時也可滿足更高的質(zhì)量和產(chǎn)量要求。

這樣,節(jié)約的能源成本可迅速與前期的投入成本相抵。相比于氣動技術(shù),其回收期一般為18個月。

滾珠絲杠

相比氣動技術(shù),滾珠絲杠的應(yīng)用歷史更久遠,大約經(jīng)歷了一個多世紀(jì)的發(fā)展。現(xiàn)今它仍然存在,并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,如動力轉(zhuǎn)向和機械臂移動。

這是一種間接的驅(qū)動方式,通過螺母和螺紋將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。

滾珠絲杠運動有其實用性,從其使用的歷史便可見一斑,但它也有缺點。

它無法迅速加減速。運動部件之間的接觸會產(chǎn)生摩擦和磨損,因此需要潤滑劑。潤滑劑有可能會成為污染源。隨著時間的推移,磨損還會導(dǎo)致維護成本增加,性能下降。

由于螺紋與螺母之間存在著間隙,這也會引起另一個問題,就是反向間隙。

相比之下,LinX?管狀直線電機則更為靈活。由于其直接驅(qū)動的特點,它沒有反向間隙,動子(帶有銅繞組的電機線圈)和磁桿(帶有永磁鐵的密封不銹鋼管)之間沒有摩擦。沒有摩擦意味著磨損更少,壽命更長,加工出來的刀具或其他應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品質(zhì)量更佳。

LinX?電機還能實現(xiàn)高達10米/秒的速度,大幅提升生產(chǎn)效率。

平板直線電機

平板直線電機(通常簡稱為直線電機)經(jīng)常被描述為旋轉(zhuǎn)電機的展開版本,其中,旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子(含永磁體)是平板直線電機的固定部分,而旋轉(zhuǎn)電機的定子(包含線圈)是平板直線電機的運動部分。

在非工廠環(huán)境中,這種原理的應(yīng)用例子有磁懸浮列車和軌道炮。而在工業(yè)環(huán)境中,應(yīng)用這種原理的平板直線電機可憑借其高精度,高加減速和高推力應(yīng)用于材料處理和機床中。

與滾珠絲杠相比較,平板直線電機的優(yōu)勢是沒有反向間隙。

這種電機的缺點是無法在惡劣的環(huán)境中使用。另外由于電機線圈和磁塊之間存在吸引力,會產(chǎn)生機械應(yīng)力和熱量。這樣就可能需要使用單獨的冷卻系統(tǒng),反過來增加了機器的整體成本。另外,強大的下壓力會導(dǎo)致直線導(dǎo)軌更快地磨損,從而需要經(jīng)常進行更換。

為了解決以上這些問題,管狀直線電機的設(shè)計可以充分利用磁通量,電機線圈與磁桿之間沒有接觸,可實現(xiàn)更好的熱穩(wěn)定性,延長設(shè)備使用壽命。同時,LinX?電機采用對稱設(shè)計,不存在下壓力。這些特性都使之可以勝任嚴苛環(huán)境下的工作任務(wù)。

所以廠商的設(shè)備可以以更低的成本,達到更優(yōu)的精度。

來自澳大利亞的工程傳承,譽享全球

ANCA Motion的管狀直線電機最初是為了讓ANCA數(shù)控機床在激烈的國際競爭中贏得更多優(yōu)勢而設(shè)計的。ANCA是數(shù)控刀具磨削技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者,自1974年以來創(chuàng)造了一系列世界之最,其墨爾本工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品幾乎全部都遠銷海外。

LinX?系列電機不僅在刀具制造方面有著多年的應(yīng)用歷史,而且在全球擁有越來越多的客戶,在不同的行業(yè)和應(yīng)用中發(fā)揮著廣泛的作用。這其中包括拾放,貼標(biāo),壓制,分揀,堆垛,傳送,產(chǎn)線分配以及自動化倉儲中的許多其他處理應(yīng)用。

除了LinX?,ANCA還可提供系列的伺服驅(qū)動器,人機界面和控制系統(tǒng)。

ANCA Motion在開發(fā)運動控制解決方案方面有著數(shù)十年的經(jīng)驗,還可與客戶合作研發(fā)定制化的解決方案。由工程,銷售和服務(wù)的專家組成的本地團隊可為其提供全力支持。

除了定制電機之外,ANCA Motion提供兩個系列的標(biāo)準(zhǔn)LinX?管狀直線電機:M系列(持續(xù)推力為80 N至287 N,峰值推力為1200N),防護等級IP 66,和S系列(持續(xù)推力為335 N至630 N,峰值推力為4270N),防護等級IP 67。

ANCA Motion是ANCA集團的全資子公司,設(shè)計和制造靈活的控制系統(tǒng),特別是高精度的CNC設(shè)備。ANCA Motion根據(jù)OEM客戶的特殊要求定制化硬件和軟件。ANCA Motion可以提供一整套的解決方案,從交鑰匙的自動化控制包到單獨的產(chǎn)品,如數(shù)字伺服驅(qū)動器,運動控制器,軟PLC,CNC,IO模塊,電機,電纜和電氣柜等一系列優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。