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。

長期以來，國內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，且實現了正傳動和逆傳動雙重測試功能，填補了這一行業測量專機的空白。

新舊機型對比

傳統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負載模擬，如下圖所示。這種加載方式機械笨重，無法實現正逆傳動切換，加載力調節不靈活。

舊機型

新一代效率測試臺為了實現正逆傳動切換測試，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。逆傳動時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，從而實現驅動與加載控制。經過數據采集卡采集及數據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，在正傳動和逆傳動的初始化程序中切換兩臺電機的6060工作模式。上位采用第三方帶ModbusTcp通訊的觸摸屏實現人機界面交互。

方案優勢

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）、寬調速范圍（Z低移動速度可達1微米/秒）、高動態響應等優點。

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高的產品，避免了產品系列跨度大帶來的高昂成本。同時，優異的設計可實現平穩的轉矩輸出。

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的實時性和創新性。產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年自動化行業的從業經驗，在運動控制系統方案選型和應用等方面擁有豐富的經驗。

來源：中國傳動網電子期刊《直驅與傳動》