В каких применениях линейные оси имеют преимущество?

Электрические линейные приводы активно развиваются – растет их мощность, снижается цена, расширяется спектр применений. Они способны регулировать как положение штурвала комбайна, так и работу высокодинамичных испытательных стендов. Заместитель директора по науке ООО «РУХСЕРВОМОТОР» Сергей Сидорук считает, что линейные оси однозначно опережают конкурентов в областях автоматизации и машиностроения, где требуется точное, скоростное и гибко программируемое перемещение.

Линейная ось LSMA-T-32-265-50

КМ: К минусам электромеханической техники линейных перемещений (ЭТЛП) традиционно относят высокую стоимость и ограниченный ресурс. Меняется ли ситуация?

Мнение об ограниченном ресурсе ЭТЛП является неверным, а о высокой стоимости – преувеличенным. Разумеется, по стоимости ЭТЛП проигрывает дешевым ременным и пневмоприводам в автоматизации, однако вполне конкурентноспособна со стоимостью шлифованных ШВП в машиностроении, а ресурс значительно выше, поскольку отсутствуют износ, люфт и техобслуживание.

КМ: На каком рубеже находятся сегодня технические параметры (точность, скорость и т. п.) разных типов ЭТЛП?

Все ЭТЛП отличаются высокой скоростью (до 5–7 м/с) и повторяемостью (1–2 мкм), а также отсутствием люфтов и техобслуживания. Точность ЭТЛП определяется точностью использованных в конструкции линейных направляющих и датчиков положения (энкодеров) и составляет 3–5 мкм/м. Специсполнения на аэростатических подшипниках могут иметь точность до 1 мкм/м; повторяемость до 0,1 мкм и разрешение до 1 нанометра.

КМ: Пневматику и гидравлику традиционно относят к потенциальным жертвам ЭТЛП. Установка с тремя типами приводов была недавно представлена на одной из европейских выставок. На выполнении одной и той же работы пневматический привод затратил 489 Вт, усовершенствованный пневмопривод 182 Bт, а электрический 84 Вт. Разница впечатляющая, однако, по данным 2015 г., в Германии производство гидравлики не упало, а пневматики даже выросло. Чем это можно объяснить?

Определяющим фактором в применении ЭТЛП является не энергопотребление, а стоимость самого привода. Он неконкурентоспособен в простых задачах автоматизации (движение от упора до упора, где применяется пневмопривод), а также задачах с большим усилием, где предпочтительнее гидравлика. Вместе с тем ЭТЛП однозначно выигрывает в областях автоматизации и машиностроения, где требуется точное, скоростное и гибко программируемое перемещение (станки лазерной резки, автоматические производственные линии).

КМ: Много разговоров ведется о мехатронных линейных модулях. Насколько легко сконфигурировать оптимальную систему и добиться максимальной эффективности? Какие методики выбора предлагаете вы? Помогаете ли клиентам в тестировании готовых узлов в условиях реальной эксплуатации (вплоть до отслеживания динамики температуры)?

Мехатронные линейные модули целесообразно применять там, где требуется точное, скоростное и гибко программируемое перемещение. Методика выбора сводится к определению эффективности применения, выбору соответствующих по точности и стоимости компонентов, расчету рабочего цикла по усилию и нагреву, подбору продуктов по усилию и скорости. Все расчеты и испытания выполняются для типовых климатических условий, возможен пересчет параметров для расширенного температурного диапазона.

КМ: Имеет ли особенности реализация вертикальных осей?

Для вертикальных осей необходимо предусмотреть пружинный либо пневматический противовес, а также при необходимости аварийный тормоз, во избежание повреждений при исчезновении напряжения питания.

КМ: ЭТЛП – относительно новое веяние в российской промышленности. В технической литературе можно встретить такие термины, как линейные оси, электроцилиндры, электромеханические актуаторы… Не меньший разброс и в англоязычных источниках. Какой терминологии придерживаетесь вы?

ООО «РУХСЕРВОМОТОР» руководствуется устоявшейся англоязычной терминологией – линейный синхронный двигатель (linear synchronous motor) для встраиваемых двигателей и линейная ось (linear stage) для законченных изделий. Использование стандартной терминологии весьма важно для корректного составления международных контрактов и оптимизации поиска нашего сайта.

Встраиваемый линейный двигатель LP 32-359-50

КМ: В России линейные моторы используют в основном в станкостроении, в частности, в станках для лазерной резки. А какие еще ниши для них вы видите?

Помимо станков лазерной резки перспективными направлениями являются высокоточные линейные столы для электроэрозионных станков, станков полирования асферических линз, а также автоматических производственных линий.

КМ: Есть ли в вашем портфеле линейные приводы с термокомпенсацией?

Вопрос термокомпенсации является достаточно дорогостоящим и обычно решается путем использования термостабильного помещения. При неправильном подходе термокомпенсация может оказаться не только дорогостоящей, но и вредной. Например, если линейный стол на стальном основании используется не в термостабильном помещении, детали изготовлены из стали с коэффициентом расширения 11 мкм/(град•м), а датчики положения – из термокомпенсированной керамики с коэффициентом расширения, практически равным нулю, то такого рода термокомпенсация не только увеличивает стоимость, но и ухудшает точность, поскольку деталь и стол имеют разные температурные коэффициенты и разные размеры и перемещения при различных температурах.

КМ: Какие свои новинки вы бы выделили?

Успешно поставляемые в Германию, Чехию, Китай новые серии встраиваемых линейных двигателей LP32, LC32, а также станки лазерной резки LaserCut на их основе.

Станок лазерной резки LaserCut-3015 на линейных двигателях LP 32

КМ: Какими тенденциями характеризуется сегодняшний рынок ЭТЛП в России?

Весьма ограниченными продажами, поскольку российские машиностроители вместо разработки своих станков предпочитают покупать готовые зарубежные, а рынок автоматизации не развит.

журнал Конструктор. Машиностроитель 2017-3