革机械传动的命!直线电机取代机床丝杆模组是大势所趋!

工业科技控 2022-05-01 13:45:26

直线电机可以在几秒钟内把一架几千公斤重的直升飞机,拉到每小时几百公里的速度,神不神奇?

直线电机其实也是伺服电机的一种,只不过我们平时看到的电机大都是这种可以做旋转运动的电机,而直线电机做的是直线运动。

比如说机床直线轴X/Y/Z的进给运动。唯一的不同是,直线电机不具有电机编码器,只有一个测量系统。

以前的机床大都用的是滚珠丝杠+旋转伺服电机的组合,来驱动机床的直线坐标轴,这种驱动方式有很多缺点,比如说弹性变形大、响应速度慢、存在反向间隙、易磨损等,严重限制了驱动装置的效率和精度。而现在市场流行的直线电机,因为取消了响应时间较大的丝杠等机械传动件,所以在速度、加速度、精度上做到了对丝杠模组的绝对的碾压,之所以能全面碾压,是因为电子元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级。

比如说滚珠丝杠的速度为120 m/min,加速度为1.5g。而直线电机的速度可达420m/min,加速度可达10g。所以用直线电机驱动的机床,加工一个整体薄壁飞机构件只需要不到半小时,一般的高速铣床加工需要3小时,用普通数控铣床加工则需要8小时。再比如说伺服电机+滚珠丝杠的精度可达2-5μm,而直线电机的定位精度可达0.1μm。

所以对于控制精度高于2μm以上的数控机床,直线电机是优先或必须的功能部件。除了速度快、精度高,还有免维护、寿命长、可靠性高的优点,凭借这些优势,就足以让直线电机未来直接取代以机械传动为主的丝杠模组。

目前直线电机主要应用于OEM市场,其中机床、半导体设备、激光加工设备是主要应用领域。直线电机国外发展比国内早,比如说德玛吉早在2000年左右,就开始用直线电机提高机床的精度。即便是目前,国内机床行业中直线电机的普及率也比较低,而在欧美日等国,直线电机的普及率则高达20%—50%。

国内之所以还没有大规模替代,是因为直线电机的成本要比丝杠模组高很多,不过由于生产工艺的提高,成本已经在逐步下降了,现阶段主要还是应用在高性能机床,特别是精密高速加工机床、特种加工机床、大型重型机床,主要是为了解决传统传动方法不能解决的问题。

国外品牌占据了中国直线电机60%以上的市场份额,主要品牌有新加坡雅科贝思、日本沙迪克、台湾上银、大族电机。其中,新加坡雅科贝思市场占比最高,其产品特点是技术和性能水准比较符合中国直线电机行业的需求,有一定的价格优势。

国内厂家生产的直线电机,主要匹配以色列高创伺服驱动器,直线驱动是高创的传统优势所在,在同类产品中具有较为明显的技术优势。高创之前被美的集团全资收购了,是美的机器人旗下重要的运动控制驱动器和电机开发厂商。

目前国内品牌占据了30%左右的市场份额,还处于起步阶段,相关技术人员在直线电机的应用方面还不太熟悉,欠缺经验。虽然有400多家在做,但大多数基本上只是掌握了直线电机本体的生产、组装技术,很少有掌握核心的伺服驱动技术和高精光栅编码器技术的厂商,一般仅仅是匹配高创伺服、雷尼绍或者RSF光栅。

不过还是有几家发展不错的,比如说长沙一派直驱的直线电机,是中国直线电机研发领域的佼佼者,不仅做到了替代进口,甚至综合技术指标赶超进口产品。其研发的非圆截面数控车床,之所以能达到国际领先水平,根本原因是机床上率先采用了直线电机,并把相关的机械结构、直线驱动、计算机控制等做到了极致。也就是说,机床运行中能在40g的加速度情况下,把运动精度控制到1μm,在精度上,一派直驱不输给国内外任何一个品牌。还有自主研发的数控活塞异形外圆车床、数控活塞异形孔镗床等产品占据国内市场龙头位置,并出口至美国、德国、日本、韩国。

再比如说大族直线电机,主要是用在新能源电池焊接和搬运这两块,早期对标西门子,与进口一线品牌的技术指标基本接近,市场份额也还不错。今天主要是应某位粉丝的要求,粗浅的聊一下,以后还会继续跟进相关国产化进程。

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评论列表
  • 2022-05-06 21:04

    直线电机有直线电机的好,滚珠丝杆有滚珠丝杆的好,甚至滑动传动也有市场,用在不同的地方。不要以偏概全,夸大其词,在目前的技术水平上来说,直线电机还不能满足所有的工况。

    用户14xxx86 回复:
    [笑着哭]主要是贵
    hsbsjsbsj 回复:
    对这种传动对丝杆的要求太高了
  • 2022-05-02 08:43

    路漫漫兮其修远,壮士努力兮急奋桨!

  • 2022-05-19 20:14

    偏科生

  • 2022-06-28 03:36

    最牛逼的直线电机就是福建号上面的那三台[得瑟]

  • 2022-05-08 21:31

    我们只有长距离的运动长用直线电机

  • 2022-05-11 17:45

    贵的一批

  • 2022-05-15 12:11

    实际应用大部分是低于4m/s、4G,再快导轨受不了。直线电机技术门槛低,厉害的是光栅尺,指甲盖大小卖几千。

  • 2022-05-14 16:30

    光刻机的工作台

  • 2022-06-17 15:02

    缺点是什么?

  • 2022-06-04 12:47

    [得瑟][得瑟][得瑟]东西是好东西,但是价格才是王道

工业科技控

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