高速度、低能耗、可柔性控制的直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)

• 關(guān)鍵詞：科瑞LINMOT,管式直線電機(jī),直線驅(qū)動(dòng),柔性控制
• 作者：科瑞工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)（蘇州）有限公司
• 摘要：全球管式直線電機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)者科瑞LINMOT面向中國運(yùn)動(dòng)控制市場推出了高速度、低能耗、可柔性控制的直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)，主要應(yīng)用于包裝、食品加工、液體灌裝、汽車零部件、煙草等領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)高速、高響應(yīng)的多點(diǎn)位置、速度、加速度、以及力量的控制，給客戶提供全新解決方案的同時(shí)，幫助客戶節(jié)約成本，提升效益。

在中國制造業(yè)領(lǐng)域，生產(chǎn)成本的增大越來越多地困擾著企業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整迫在眉睫：企業(yè)需要提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品科技附加值的同時(shí)，盡力降低人工、能耗以及設(shè)備維護(hù)等各方面成本，以便在激烈的市場競爭中取得成功。

科瑞助力中國工控市場升級(jí)

中國制造業(yè)正在向精密、高速、復(fù)合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。這對(duì)傳動(dòng)及其控制技術(shù)提出了更高的要求。未來，運(yùn)動(dòng)控制將是推動(dòng)機(jī)器設(shè)備革新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵，而先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)勢必將成為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的強(qiáng)大動(dòng)力。

在這種趨勢下，全球管式直線電機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)者科瑞LINMOT面向中國運(yùn)動(dòng)控制市場推出了高速度、低能耗、可柔性控制的直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)，主要應(yīng)用于包裝、食品加工、液體灌裝、汽車零部件、煙草等領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)高速、高響應(yīng)的多點(diǎn)位置、速度、加速度、以及力量的控制，給客戶提供全新解決方案的同時(shí)，幫助客戶節(jié)約成本，提升效益。

與氣缸、齒輪齒條、伺服電機(jī)配絲杠等傳統(tǒng)直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)不同，這里的直線運(yùn)動(dòng)由電磁驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程沒有磨損，提高效率的同時(shí)，更大大延長了產(chǎn)品的使用壽命，簡約的設(shè)計(jì)可替代傳統(tǒng)氣缸、凸輪盤、伺服電機(jī)與絲杠等方案，更好地滿足客戶及市場的需求。

先進(jìn)的純電磁驅(qū)動(dòng)原理

科瑞力摩直線電機(jī)采用先進(jìn)的純電磁驅(qū)動(dòng)，將傳統(tǒng)電機(jī)的定子的磁場打開，并進(jìn)行側(cè)向旋轉(zhuǎn)，通過電流的變化對(duì)內(nèi)部的動(dòng)子形成直線的磁場力，從而直接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的，省去了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)所需要的各種結(jié)構(gòu)。

與傳統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)勢：

①    速度快

管式直線電機(jī)高速精準(zhǔn)，而傳統(tǒng)的電機(jī)加絲杠的方式，即使是歐美的電機(jī)配上20導(dǎo)程的絲杠，傳動(dòng)速度也只有1.6m/s，通常的運(yùn)行速度在1m/s以下。而科瑞力摩直線電機(jī)的最大速度可以達(dá)到6m/s,通常的速度也在3m/s左右，是傳統(tǒng)絲杠式的3倍。由于消除了機(jī)械運(yùn)動(dòng)組件間的磨損，電機(jī)定位也更加精準(zhǔn)，可控性高。

對(duì)于企業(yè)來說，使用了更高速度的電機(jī)設(shè)備也就具備高更的生產(chǎn)效率，從而可以通過更少的設(shè)備，達(dá)到同樣的產(chǎn)量，而設(shè)備所需要的生產(chǎn)空間、生產(chǎn)能耗以及維護(hù)成本都大大降低了。

②    體積小

科瑞力摩管式直線電機(jī)引入了全新的功能單元及模塊，整個(gè)電機(jī)僅由獨(dú)立的定子和動(dòng)子兩部分組成，具有高度集成性，緊湊簡約的設(shè)計(jì)，使得其體積只有傳統(tǒng)系統(tǒng)的一半不到，而且電機(jī)本身采用合金材料，重量也僅為傳統(tǒng)系統(tǒng)的1/3，這對(duì)于空間有限的應(yīng)用場合來說尤為重要。

③    能耗低

由于電機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)子是懸浮在磁場中的，摩擦力很小，大大節(jié)約了由于摩擦而產(chǎn)生的發(fā)熱能耗，整體能耗僅相當(dāng)于傳統(tǒng)氣缸系統(tǒng)的3%。

④    免維護(hù)、使用壽命長

管式直線電動(dòng)機(jī)消除了皮帶以及與標(biāo)準(zhǔn)拉伸桿驅(qū)動(dòng)解決方案相關(guān)的運(yùn)動(dòng)，由于可以利用更小的軸承將力直接傳遞到拉伸桿上，因此現(xiàn)在的電動(dòng)機(jī)無需使用潤滑油脂且免維護(hù)，并且即使長期工作在極端動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)形式中，也能保持很長的使用壽命。

除標(biāo)準(zhǔn)系列外，科瑞力摩還提供HP高性能系列、Short Size短型系列、IP69K防水不銹鋼食品級(jí)SSC系列、ATEX防爆系列，以及集直線與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)于一身的PR系列直線旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可用于更加復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制，以滿足客戶不同的應(yīng)用需求。

自定義運(yùn)動(dòng)曲線可實(shí)現(xiàn)柔性控制

柔性控制的核心在于伺服驅(qū)動(dòng)器，通過它可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)曲線。科瑞力摩伺服驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)與主軸或者傳送帶進(jìn)行同步，亦可進(jìn)行主從控制或者龍門架式控制。同時(shí)可支持多種總線類型：如Profibus DP、PowerLink、EtherCAT、Profinet、Ethernet IP、Sercos、CANOpen等。

電機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中可通過伺服驅(qū)動(dòng)器分段設(shè)定其行程、速度、加速度、力等參數(shù)，使運(yùn)動(dòng)曲線更加平滑，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)柔性控制的目的。在激光切割的應(yīng)用中，優(yōu)越的啟停加速度保障了圓弧或者矩形的完整。在處理敏感產(chǎn)品的應(yīng)用時(shí)，比如半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的晶圓傳送，也可通過伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)置非常溫和、輕緩的運(yùn)動(dòng)，從而避免因硬性運(yùn)動(dòng)的碰撞而導(dǎo)致的損失。

此外在食品加工、包裝、打印等領(lǐng)域該技術(shù)都有著廣泛的應(yīng)用，力矩模式更是被廣泛應(yīng)用于汽車零部件測試領(lǐng)域，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣油混合開合度測試、汽車儀表盤中控按鈕測試、汽車空調(diào)測試等。

根據(jù)應(yīng)用需求選擇最優(yōu)驅(qū)動(dòng)解決方案

在LinMot Talk編程軟件中可自定義運(yùn)動(dòng)曲線、實(shí)時(shí)監(jiān)控直線電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、位移、功率、溫度）、I/O口配置等。直線電機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要回零、過載或者供電電壓不足都會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器報(bào)警，這時(shí)也可以通過Talk軟件來操作、消除。驅(qū)動(dòng)器有些總線協(xié)議是開放的，客戶可以通過這些開放的接口自定義軟件，而不必了解底層的固件，這大大縮短了開發(fā)周期，滿足了不同行業(yè)客戶個(gè)性化的應(yīng)用需求。

Designer選型軟件功能豐富，它可以根據(jù)客戶的需求描述（負(fù)載、行程、速度、頻率、定位精度等），產(chǎn)生各項(xiàng)指標(biāo)的閾值，直線電機(jī)必須處于此閾值內(nèi)，才可以持續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行。有些時(shí)候，人工選型衡量不了因工作時(shí)間、周圍環(huán)境、熱過載、安裝位置不準(zhǔn)等造成的電機(jī)損傷，這種技術(shù)更有指導(dǎo)意義。