應(yīng)用背景

傳動(dòng)效率在滾珠絲杠副可靠性評價(jià)體系中是一項(xiàng)重要的測評指標(biāo)。因?yàn)閭鲃?dòng)效率的降低會(huì)直接影響絲杠的正常使用。同時(shí)，在精確計(jì)算滾珠絲杠壽命、預(yù)緊摩擦力等性能指標(biāo)時(shí)，傳動(dòng)效率也是重要的計(jì)算參數(shù)。

長期以來，國內(nèi)缺少在實(shí)際負(fù)載情況下測量絲杠副傳動(dòng)效率的專用設(shè)備。測試臺(tái)研發(fā)商通過使用科爾摩根直線電機(jī)和力矩電機(jī)對此類專用設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，模擬出了測試臺(tái)的實(shí)際負(fù)載，且實(shí)現(xiàn)了正傳動(dòng)和逆?zhèn)鲃?dòng)雙重測試功能，填補(bǔ)了這一行業(yè)測量專機(jī)的空白。

新舊機(jī)型對比

傳統(tǒng)的測試臺(tái)使用的是絲桿加電機(jī)傳動(dòng)，測試端絲桿通過增加渦流制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)負(fù)載模擬，如下圖所示。這種加載方式機(jī)械笨重，無法實(shí)現(xiàn)正逆?zhèn)鲃?dòng)切換，加載力調(diào)節(jié)不靈活。

舊機(jī)型

新一代效率測試臺(tái)為了實(shí)現(xiàn)正逆?zhèn)鲃?dòng)切換測試，通過使用科爾摩根運(yùn)動(dòng)控制解決方案，將測試端和傳動(dòng)端合二為一，如下圖所示。正傳動(dòng)時(shí)力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母軸向移動(dòng)，通過直線電機(jī)對絲杠副進(jìn)行軸向加載載荷。逆?zhèn)鲃?dòng)時(shí)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺母軸向運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過力矩電機(jī)對絲杠副進(jìn)行加載載荷。

新機(jī)型

通過使用科爾摩根PCMM運(yùn)動(dòng)控制器控制KBM力矩電機(jī)和DDL直線電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與加載控制。經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡采集及數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理后，繪制出效率-位置的效率曲線。

科爾摩根解決方案

如下圖所示，測試平臺(tái)采用帶EtherCat總線的PCMM運(yùn)動(dòng)控制器連接兩臺(tái)AKD驅(qū)動(dòng)器，通過PDO映射的變量，在正傳動(dòng)和逆?zhèn)鲃?dòng)的初始化程序中切換兩臺(tái)電機(jī)的6060工作模式。上位采用第三方帶ModbusTcp通訊的觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面交互。

方案優(yōu)勢

首先，DDL直線電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，縮短了設(shè)計(jì)人員的機(jī)械設(shè)計(jì)周期，設(shè)備結(jié)構(gòu)能快速成型。且直線電機(jī)表現(xiàn)為直線移動(dòng)，具有大推力（峰值推力可達(dá)8000N）、高加速度（輕易地達(dá)到10g）、高速度（可達(dá)10米/秒）、寬調(diào)速范圍（Z低移動(dòng)速度可達(dá)1微米/秒）、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

02科爾摩根的KBM力矩電機(jī)尺寸多樣，適應(yīng)不同安裝要求，包括伺服型（直徑小，軸向長）及力矩型（直徑大，軸向短）。不同的繞組類型實(shí)現(xiàn)不同的功率特性，即轉(zhuǎn)矩-速度特性。超過158個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，可為您選擇性價(jià)比Z高的產(chǎn)品，避免了產(chǎn)品系列跨度大帶來的高昂成本。同時(shí)，優(yōu)異的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩輸出。

科爾摩根還能提供整套的運(yùn)動(dòng)控制解決方案，友好的編程界面和使用環(huán)境是用戶的Z佳選擇。

客戶收益

科爾摩根運(yùn)動(dòng)控制解決方案極強(qiáng)的應(yīng)用場景定制能力，保證了客戶項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)時(shí)性和創(chuàng)新性。產(chǎn)品的高性能及易用性大幅度提高了設(shè)備效率及功能：模擬實(shí)際工況的Z大軸向加載力達(dá)到≤5000N；并能滿足直徑≤50mm，導(dǎo)程≤20mm，絲杠螺紋長度≤2000mm的絲杠副；在線檢測加載力的線性度優(yōu)于2‰全量程；極大的增強(qiáng)了客戶的市場競爭力。

本文作者：王宏平，科爾摩根應(yīng)用工程師，具有10年自動(dòng)化行業(yè)的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方案選型和應(yīng)用等方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

來源：中國傳動(dòng)網(wǎng)電子期刊《直驅(qū)與傳動(dòng)》