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包装机该应用何种电机?
作者:DESIGN NEWS China
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旋转伺服驱动技术及其相类似的直线电机技术有可能进入包装机械行业,也可能无法进入,这取决于是谁在和你探讨该问题。少数包装机制造商正关注着直线电机能够为工业应用带来的高柔性,这也正是包装机设计中为高度保障被包装产品的完整性所必需的特性。

位于纽约州雪利镇的Anorad公司的高级应用工程师Claude Chirignan透露:其总公司Rockwell Automation的直线电机部门正在和一家一流的欧洲包装设备制造商探讨有关事宜。他认为,包装机行业的工程师不必着迷于直线电机的高精度或者高运动平稳性,这两大特色仅仅有助于满足半导体工艺设备和机床的特殊规格要求,而应该关注直线电机的另一种能力,即能够将精度可靠地扩展到几乎任何可以想象的行程长度中,这显然与滚珠丝杠传动装置有所不同,Chirignan补充道,传动长度较大时,滚珠丝杠有可能出现传动轴扭曲、断裂以及其他问题。


运动方式与众不同:Jacobs Automation LLC公司生产的这种直线电机系统有别于传统系统,其出力装置、推进装置和动子在一条直线上往复移动,而且轨迹控制方式也与众不同,可以分别控制每一个动子。

不过,专门研究电机和运动控制技术的工业分析和市场研究机构Motion Tech Trends 公司总裁George Gulalo认为,对于大多数包装机而言直线电机显得过于强悍了。包装机械产生的运动从根本上讲还是相对“粗笨”的,由传统的气缸和气动马达来处理这类运动显得更为合适。

新型电机加入纷争

至少有一家老牌包装企业仍在勾画着直线电机可能适用的领域。Jacobs Automation LLC公司的 Kevin Jacobs早已用敏锐的目光关注着立式和卧式成型、充填和封口机械,思考着他所能察觉到的所有机会,以期应用其新近获得专利的直线电机设计。与传统直线电机系统有所不同,Jacobs设计的新型系统的出力装置、推进装置和动子在一条直线上往复移动,就如同在椭圆型轨道的两条直线边和两个回转边上往复移动的槽轨电动玩具车一样。PackTrak能够同时运行多个动子也是其不同寻常之处,而且能分别控制每一个动子。

Jacobs认为:凭借这种布局方式,PackTrak能够取代旋转伺服以及旋转伺服电机上的两个对向轨道传动机构,该机构与成型、充填和封口机的对向封口头架的连杆传动机构相连。正如所需要的那样,对向运行的一对动子始终与包装袋的运动保持同步移动关系,只要热封头保持热度,就能够以必需的任意时间长度与薄膜两边密切接触并完成熔合过程,因而封口时间将不再限制包装机的工作循环周期。

直线电机的技术创新也有助于制造商应对日益增长的柔性化需求。Jacobs记得20年前有一家曲奇饼制造商只能为同一款产品提供两种包装规格,如今那家公司已经能够为同样的曲奇饼提供40种包装规格。

以直线电机滑轨取代流式包装机中目前普遍采用的固定间距的链条凸起式运载装置,能够帮助工程师轻松应对不断变动的包装尺寸,在任意包装尺寸间转换时仅需切换面板功能。

柔性对于包装设备工程师而言至关重要,位于卡尔斯巴德的California Linear Devices 公司的高级电气工程师Gary Schultze赞同这一观点。他认为,一台包装机有可能因某一产品的50%甚至70%的产量而运行于同一设定位置,由旋转伺服电机和滚珠丝杠构成的直线传动装置会在同一位置上反复启停无数次,并最终引发磨损点。而直线电机的机械接触有限,至多存在于支撑轴和衬套之间,因而不会在反复运行后出现磨损。这就意味着可以延长使用寿命,提高产能,他认为这将有助于使工程师确信直线电机的实用价值。

他表示他们公司的圆筒型直线电机已宣称进入到一些极为看重高加速度的包装应用领域,针对他们公司已经开发或正在关注的情况,列举了不少例子,如网格制动器、分离器、快速回程传送器、包装箱涂胶机、瓶装灌注机等。

不过,包装自动化企业Elau公司的全球市场经理John Kowal认为:50%的直线电机市场仍旧属于半导体工业,并称之为一种“非常理想”的应用场合,只需处理较轻且相对一致的负载。对于较大规格的直线电机的需求则大多数来自机床行业。几年前,直线电机业界就期待着包装行业能够成为下一个大有作为的领域,然而时至今日也未能如愿。毕竟直线电机仍旧比旋转电机加齿轮传动昂贵得多,他特意解释道。

他甚至认为,动辄以G来衡量的直线电机的高加速能力对于包装牛奶等物质毫无必要,并补充道,一个五阶多项式控制策略就足以具有轻松处理防止泼溅所需的减速能力。

他认为包装工业的下一代全伺服机型也未必能够大量采用直线电机,直线电机的应用总是会局限于某些需要快速、短行程的特殊场合。

直线电机的新特性

直线电机技术最新进展状况一瞥:

■ 来自Jacobs Automation LLC公司的一种独创的新型直线电机系统与传统的直线电机系统有所不同,其出力装置、推进装置和动子在一条直线上往复移动,就如同可以沿着椭圆型轨道的两条直线边和两个回转边来回移动的电动玩具车一样。PackTrak的另一个不同寻常之处是能够同时运行多个动子,并分别控制每一个动子的运行轨迹。这些“无源”的动子完全受控于固定在轨道中的线圈,无需任何外部连接,因而可以沿轨道随意运行,不必受到绳索、电缆或拖链的纠缠和束缚。

■ Trilogy Systems公司认为市场销售情况表明,用户不愿为无铁心电机多用的永磁体支付额外成本,而是更倾向于磁铁成本更低的有铁心电机,因而从四年前开始着眼于有铁心直线电机。该公司最近采用了一种可消除有铁心直线电机定位力的专利技术,在不降低效率的前提下,可以依靠定位力自身的相互抵消作用改善运动平稳性,这种新型直线电机比配备了直线编码器的旋转伺服系统在价格上更具竞争优势。

■ Baldor公司最新版本的混合心直线电机采用有齿的开槽钢板来替代昂贵许多的永磁体轨道。其目标市场为使用要求不是很高,且无需极高速度的场合,如通用致动器、低端台架、木材切割机等相关领域。Baldor公司可生产全系列的有铁心和无铁心直线电机。

■ Anorad公司已开发出推力更大、效率更高、重量更轻、散热更好的第四代无铁心直线电机和第五代有铁心直线电机。该公司声称已能够使直线电机的有效推力提高30%左右,而且可以提供一种防护等级为IP65的耐冲洗级有铁心直线电机模块。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (3/18/2006)
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