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滚柱导轨决定直线电机的质量 |
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作者：Reinhold Schaefer 来源：MM现代制造 |
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所使用的滚柱导轨也会和别的因素一起对直线电动机的性能和质量起着共同的决定性作用。Etel公司在研制线性驱动装置时遇到的一项挑战就是要制造这样一种导向装置，使驱动装置的磁性轨道要直接整合到导轨的型材中去。因此，他和Franke 公司一起研制了线性驱动装置。
直线电机在工业应用中越来越多地取代带有易磨损机械传动部件的驱动装置。它们可以提供很高的速度和加速度、很好的调节精度并精确的定位。直线电动机的优点在于，所供给的电能可直接转换成线性运动，完全不需要任何用于转矩转换机械的中间元件。
直线电机的应用领域非常广泛，包括医疗技术、光学、电子、纺织工业、机械制造、装卸输送及包装工业等等。例如，电子结构元件的制造和加工的工艺过程的要求非常高：尺寸为1mm× 0.5mm的电子元件必须以非常高的精度与插装的安全性进行定位。电子工业中插装自动装置的操作周期时间常常小于0.5s，驱动装置必须达到5μm的定位精度同时达到很高的加速度值。
对机械的要求特别高
这种使用直线电机可以达到的加速度又对直线导轨的机械结构提出了很高的要求（图1）。直线电机在操作中会产生很高的持久性的轴向力。导向装置必须吸收所出现的3000N的力。因此在高动态的运转应用中（pick-and place）要求要有重量轻、刚性高并且坚固的机械导向装置。
图 1 直线电机所达到的加速度对直线导轨的机械结构提出了很高的要求
此外，还要求直线电机具有很长的使用寿命。要求直线导轨要能运行20000km以上。不允许由于更换部件或再校准造成停工而发生昂贵的维修和修理费用的情况出现。导向系统必须在整个使用寿命期间减少维修或不需维修并且清洁地运行。在操作期间，由于高温和高动态的原因，不能允许润滑剂和任何杂质有溢出的现象出现。在长寿命和维修周期之间必须有最佳的协调和配合。
直接驱动的线性系统的机械效率要远远高于旋转驱动的系统。在直线电机系统中，惟一必需的机械部件是直线导轨。因此导向装置要移动部分的质量应保持尽可能小。另外要求直线导轨的质量要小的原因在于，所移动的质量对直线电机的调节会产生直接的影响。
对直线导轨的要求是：定位精度高、不需维修、使用寿命长、运行噪声低、导轨质量小、加速度和速度高等等。此外，其经济性也要好。Etel公司为了研制出满足这些条件的线性驱动装置，必须要找到一种适合的导轨。在此项工作中所面临的挑战是：驱动装置的磁性轨道要直接整合到导轨的型材中去。
为用户定制的铝滚柱导轨
Franke公司为了满足这些要求而研制出了为用户定制的铝滚柱导轨。铝滚柱导轨有各种规格型号供应，为了上述的应用选择了为用户定制的铝型材的FEH系列的型号。使用了特种的型材和特种滚柱导向板，它们具有为此项应用而调整的导轨外形轮廓。直线电机的磁性轨道和测量系统整合到了直线导轨的铝型材中。
设计承载系数很高的滚柱在滚柱导向板中呈90°角错位安放，以四点的几何形状进行支撑。因此，可以从所有方向吸收同样大小的力，也包括直线电机的很高的轴向力。设计尺寸较大的滚柱可以有较快的起动反应速度，安全和均匀地导向。对于高动态的运转应用（pick-and place），特种导轨（图2）由于其定义的精确运行实现所需要的重复精度。
图 2 特种结构的直线电机适合于高动态运转应用
铝滚柱导轨进行了整个寿命期间的润滑，不需再进行补充润滑，可以满足不需维修的条件。带外罩的滚柱可以防止润滑剂的污染。据制造商介绍，整个系统终身不需维修。直线导轨在承载情况下速度可达10m/s，加速度可达 40m/s2。
工业生产中所发生的运动很大一部分是线性运动。一些材料需要从一台机器输送到另一台机器，零部件需要在一台机器或装置内部的各个加工工位之间来回运动。一些元件和粘结剂需要装上或涂敷上，包装袋要填充物料及封口。使用直线电机可以给设计师们提供解决这些工作任务的完整方案。根据分析预测，欧洲的直线电机市场将会从2001年的4700万欧元增长到2008年的1.04亿欧元，其中德国占有大部分市场份额。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(3/16/2007) |
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