應用背景

傳動效率在滾珠絲杠副可靠性評價體系中是一項重要的測評指標。因為傳動效率的降低會直接影響絲杠的正常使用。同時，在精確計算滾珠絲杠壽命、預緊摩擦力等性能指標時，傳動效率也是重要的計算參數(shù)。

長期以來，國內(nèi)缺少在實際負載情況下測量絲杠副傳動效率的專用設備。測試臺研發(fā)商通過使用科爾摩根直線電機和力矩電機對此類專用設備進行改進，模擬出了測試臺的實際負載，且實現(xiàn)了正傳動和逆?zhèn)鲃与p重測試功能，填補了這一行業(yè)測量專機的空白。

新舊機型對比

傳統(tǒng)的測試臺使用的是絲桿加電機傳動，測試端絲桿通過增加渦流制動器實現(xiàn)負載模擬，如下圖所示。這種加載方式機械笨重，無法實現(xiàn)正逆?zhèn)鲃忧袚Q，加載力調(diào)節(jié)不靈活。

舊機型

新一代效率測試臺為了實現(xiàn)正逆?zhèn)鲃忧袚Q測試，通過使用科爾摩根運動控制解決方案，將測試端和傳動端合二為一，如下圖所示。正傳動時力矩電機驅動絲杠旋轉帶動螺母軸向移動，通過直線電機對絲杠副進行軸向加載載荷。逆?zhèn)鲃訒r直線電機驅動螺母軸向運動帶動絲杠轉動，通過力矩電機對絲杠副進行加載載荷。

新機型

通過使用科爾摩根PCMM運動控制器控制KBM力矩電機和DDL直線電機，從而實現(xiàn)驅動與加載控制。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，測試平臺采用帶EtherCat總線的PCMM運動控制器連接兩臺AKD驅動器，通過PDO映射的變量，在正傳動和逆?zhèn)鲃拥某跏蓟绦蛑星袚Q兩臺電機的6060工作模式。上位采用第三方帶ModbusTcp通訊的觸摸屏實現(xiàn)人機界面交互。

方案優(yōu)勢

首先，DDL直線電機結構簡單，縮短了設計人員的機械設計周期，設備結構能快速成型。且直線電機表現(xiàn)為直線移動，具有大推力（峰值推力可達8000N）、高加速度（輕易地達到10g）、高速度（可達10米/秒）、寬調(diào)速范圍（Z低移動速度可達1微米/秒）、高動態(tài)響應等優(yōu)點。

02科爾摩根的KBM力矩電機尺寸多樣，適應不同安裝要求，包括伺服型（直徑小，軸向長）及力矩型（直徑大，軸向短）。不同的繞組類型實現(xiàn)不同的功率特性，即轉矩-速度特性。超過158個標準型號，可為您選擇性價比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，優(yōu)異的設計可實現(xiàn)平穩(wěn)的轉矩輸出。

科爾摩根還能提供整套的運動控制解決方案，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

科爾摩根運動控制解決方案極強的應用場景定制能力，保證了客戶項目開發(fā)的實時性和創(chuàng)新性。產(chǎn)品的高性能及易用性大幅度提高了設備效率及功能：模擬實際工況的Z大軸向加載力達到≤5000N；并能滿足直徑≤50mm，導程≤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；極大的增強了客戶的市場競爭力。

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

來源：中國傳動網(wǎng)電子期刊《直驅與傳動》