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直線電機進給系統(tǒng)的幾種改進設計方案分析

信息發(fā)布來源:直線步進電機供應商振合機電

直線步進電機,或稱線性步進電機,是由磁性轉子鐵芯通過與由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場相互作用而產(chǎn)生轉動,直線步進電機在電機內(nèi)部把旋轉運動轉化為線性運動。應用領域:直線步進電機被廣泛應用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動等諸多高精度要求領域。
一、附加制冷機實現(xiàn)恒溫電機控制
  從直線電機發(fā)熱過程的分析可知,由電機產(chǎn)生的熱量一方面制約著其允許的電參數(shù)(如電流)強度,也就制約了該電機驅動推力的大小。另一方面也將嚴重引起機床導軌熱變形。為從根本上解決該問題,可以在直線電機與機床導軌間增加一恒溫控制裝置。其方法是在直線電機與機床導軌內(nèi)嵌入氟里昂制冷機的蒸發(fā)管(當然也可以用半導體制冷元件或其它制冷元件),利用蒸發(fā)管的熱傳導進行降溫。并通過溫度反饋以實現(xiàn)恒溫(15~30℃)控制。
二、無刷直流直線電機
  由于機床進給用的直線電機驅動系統(tǒng),必定要采用直線位置檢測反饋來實現(xiàn)全閉環(huán)控制。因此,利用其位移檢測信號與所設計的電機極距進行比較,以此來控制改變電樞繞組的電流方向。這樣即省去了電刷換向機構,又避免了電刷換向帶來的弊病,增加了其穩(wěn)定性和可靠性。
三、速度、位移反饋及位置測量誤差定點軟件補償
  為獲得直線電機較好的調(diào)速特性,需采用測速負反饋控制。對此,既可在直線電機內(nèi)另增加一組測速發(fā)電繞組進行反饋;但也可直接利用位移測量信號,對其進行微分后作為速度信號來反饋控制。
關于直線位置檢測元件的選擇。考慮激光器件成本較高,而感應同步器、磁柵又都是利用電磁感應原理檢測的,為防止直線電機自身的電磁場對其干擾,應選擇利用光電轉換原理工作的光柵較合理。
為進一步提高位置檢測的分辨率和精度,基于現(xiàn)有的光柵檢測元件由于制造工藝

等原因,在未能提高光柵玻璃直尺刻線密度的情況下,可以通過電子線路進一步細分來提高分辨率。(http://www.diangon.com版權所有)同時采用軟件定點補償來提高精度。其方法是在整個直線位置控制裝置安裝完畢后,再借助于更高一級的位置測量裝置,如激光干涉儀,進行測量比較,設定多點并逐點進行誤差記錄,將值存入微機的EPROM中,然后運行時通過微機軟件控制,進行定點補償來提高其檢測精度。
四、多極電磁式、雙邊對稱結構與磁墊懸浮導軌
為提高直線電機低速運行特性,電機需設計成多磁極型。由于直線電機磁場是平攤著的,這對電機制造不會帶來很大難度。同時考慮到上述隔磁問題,其磁場應采用電磁式較好,并且這樣更便于控制。通過分析可知,直流直線電機在運行中要產(chǎn)生兩種力,一種是由勵磁產(chǎn)生的磁拉力(也可成為電機的制動力);另一種就是由電樞繞組產(chǎn)生所需要的驅動推力。
因此通過測速、位置反饋來合理調(diào)節(jié)控制其勵磁電流和電驅電流,即可較好地實現(xiàn)起動、加速、運行、制動、定位和自鎖等要求。為保證推力平穩(wěn),直線步進電機的布局應做成雙邊對稱結構。
并且此時也可實現(xiàn)無機械接觸的磁墊懸浮導軌, 即利用直線電機的動、定件兼作機床導軌副。為確保磁浮氣隙間的平衡,在氣隙間安裝一間隙測量傳感器,通過間隙測量來反饋控制兩側對稱勵磁繞組的電流,以改變兩側定件與動件之間的磁拉力,即兼作磁墊導軌的懸浮力,從而調(diào)整兩側對稱的磁墊氣隙間距。
五、附加壓電式微步進的組合式直線電機
為滿足超精密加工的要求,需通過微量進給、精密定位來實現(xiàn)。為此,可在原直線電機進給機構中再以串聯(lián)方式安置一微進給直線步進電機。該直線步進電機利用壓電陶瓷的磁致伸縮原理制成,可實現(xiàn)0.1~0.01μm的微小步距進給。利用該組合式直線電機,在同一臺機床上即可同時滿足快、慢速進給和微量進給、精密定位的多種切削要求。


深圳市振合機電設備有限公司主營產(chǎn)品:步進電機、直線步進電機、步進伺服步進驅動器、步進電機驅動器、一體式步進剎車步進電機、防水步進電機、無刷電機、伺服電機等各類型號的步進電機,歡迎來電咨詢。電話:15818698488
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