在機(jī)械加工與檢測(cè)設(shè)備上，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸有著多種的傳動(dòng)方式，如旋轉(zhuǎn)軸的蝸輪蝸桿副傳動(dòng)，直線軸的絲杠傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)等等。這些電機(jī)加傳動(dòng)部件的傳動(dòng)方式的缺點(diǎn)是剛性低、效率損耗大、噪音高等。如今越來(lái)越多的機(jī)械設(shè)備上開始采用直驅(qū)力矩電機(jī)與直線電機(jī)的直聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式，其具有剛性高、響應(yīng)速度快、控制精度高等特點(diǎn)。

一、齒輪測(cè)量中心的發(fā)展

      齒輪測(cè)量中心是目前齒輪生產(chǎn)及使用企業(yè)用于齒輪及齒輪刀具精度指標(biāo)檢測(cè)的一種高精度、高自動(dòng)化的檢測(cè)設(shè)備。其通常的結(jié)構(gòu)是一個(gè)高精度旋轉(zhuǎn)主軸和三個(gè)高精度直線軸組成，以往的直線軸多采用旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加絲杠或同步帶的驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)于大型齒輪測(cè)量中心的主軸驅(qū)動(dòng)也多采用高精度蝸輪蝸桿副機(jī)構(gòu)。這些傳統(tǒng)傳動(dòng)方式的缺點(diǎn)是系統(tǒng)的剛性低，采用閉環(huán)控制時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，運(yùn)動(dòng)精度受蝸輪蝸桿副與絲杠的影響大，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音高，系統(tǒng)穩(wěn)定性低，增加了測(cè)量不確定性。隨著直驅(qū)力矩電機(jī)與直線電機(jī)的發(fā)展，齒輪測(cè)量中心采用直驅(qū)力矩電機(jī)與直線電機(jī)的技術(shù)也日趨成熟，這些使用新電機(jī)技術(shù)驅(qū)動(dòng)方式的應(yīng)用，不但減少了運(yùn)動(dòng)噪音、降低了損耗，更重要的是大大提高了系統(tǒng)的剛性，提升了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高了測(cè)量速度與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小了測(cè)量不確定性。

二、科爾摩根電機(jī)在L系列齒輪測(cè)量中上的應(yīng)用

      比較市場(chǎng)上不同品牌電機(jī)的性能與價(jià)格，基于科爾摩根公司在市場(chǎng)知名度以及產(chǎn)品的高性價(jià)比的優(yōu)點(diǎn)，哈量集團(tuán)精密量?jī)x公司在L系列齒輪測(cè)量中心產(chǎn)品上選用了科爾摩根公司的KBM無(wú)框直驅(qū)力矩電機(jī)系列和ICD直線電機(jī)系列配以AKD驅(qū)動(dòng)器作為應(yīng)用，并取得了很好的效果。

1、KBM直驅(qū)力矩電機(jī)的應(yīng)用

      圖1                                              圖2

      在開發(fā)L80型齒輪測(cè)量中心（圖1）過(guò)程中，由于在測(cè)量外徑達(dá)到800mm的工件時(shí)，旋轉(zhuǎn)主軸負(fù)載的工件重量最大可達(dá)1000KG，慣量最大時(shí)可達(dá)90 kg.m²，以往采用的是步進(jìn)或伺服電機(jī)加高精度蝸輪蝸桿副驅(qū)動(dòng)的方式，但這種驅(qū)動(dòng)存在著一些無(wú)法解決的缺點(diǎn)。而測(cè)量?jī)x器要求主軸軸系的精度較高，徑向跳動(dòng)要求不大于0.0008mm，采用這種傳動(dòng)方式對(duì)蝸輪蝸桿副的要求很高，而且指標(biāo)保證比較難。因此我們通過(guò)技術(shù)分析選用了科爾摩根KBMS-79X03直驅(qū)力矩電機(jī)（圖2）作為主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主軸采用直接驅(qū)動(dòng)方式。KBMS-79X03直驅(qū)力矩電機(jī)的持續(xù)扭矩為134Nm，峰值扭矩更達(dá)637Nm，可以適應(yīng)測(cè)量機(jī)的頻繁啟停工作時(shí)對(duì)扭矩的要求，而其轉(zhuǎn)子的慣量為0.125 kg.m²，也適合測(cè)量大慣量工件的要求，KBMS-79X03直驅(qū)力矩電機(jī)磁極采用磁能積較高的釹鐵硼稀土永磁材料，其高效能、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)適用于齒輪測(cè)量機(jī)。在實(shí)際生產(chǎn)的調(diào)試中，主軸直驅(qū)力矩電機(jī)直聯(lián)的應(yīng)用，大大提高了軸系系統(tǒng)剛性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性快，響應(yīng)曲線上升時(shí)間和峰值時(shí)間明顯減少，控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)也更加簡(jiǎn)便，KBMS直驅(qū)力矩電機(jī)的使用，不但設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，而且提高了測(cè)量速度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其主軸的定位不大于3個(gè)分辨力（儀器主軸的分辨力0.0001°），重復(fù)定位精度不大于0.0002°。這些優(yōu)點(diǎn)使得儀器在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中縮短了調(diào)試周期，提高了生產(chǎn)效率，儀器銷售后，經(jīng)多家用戶的使用驗(yàn)證，儀器的故障率降低?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)贚30、L100型齒輪測(cè)量中心、3080型、3060A型齒輪測(cè)量機(jī)等多款產(chǎn)品上開始應(yīng)用KBMS系列直驅(qū)力矩電機(jī)。

2、ICD直線電機(jī)系列應(yīng)用

 圖3                                         圖4

      L45型齒輪測(cè)量中心是哈量集團(tuán)精密量?jī)x公司一款中規(guī)格的產(chǎn)品，為了提升產(chǎn)品的性能指標(biāo)，在研發(fā)時(shí)決定三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式的方案，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上多款直線電機(jī)的性價(jià)比以及供貨周期的對(duì)比，最終確定選用科爾摩根直線電機(jī)的IDC系列。此款直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，從而簡(jiǎn)化了測(cè)量中心直線軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)際的調(diào)試，直線軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音減小，電機(jī)運(yùn)行幾乎為靜音，定位不大于三個(gè)分辨力（儀器直線運(yùn)動(dòng)軸分辨力0.0001mm），重復(fù)定位精度不大于0.0002mm。對(duì)比動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線（圖5），采用科爾摩根直線電機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)軸的剛性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性等主要指標(biāo)比采用電機(jī)帶絲杠、同步帶的直線軸有著大幅度提高，其階躍響應(yīng)快速性對(duì)比為：

圖5

      通過(guò)對(duì)直線軸采用兩種驅(qū)動(dòng)方式設(shè)備測(cè)量結(jié)果的比對(duì)，采用直線電機(jī)的儀器在測(cè)量螺旋線樣板時(shí)形狀誤差示值減小了近20%。（圖6）

圖6

      綜上所述，哈量集團(tuán)精密量?jī)x公司采用科爾摩根直驅(qū)力矩電機(jī)和直線電機(jī)的L系列齒輪測(cè)量中心具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度高、可靠穩(wěn)定性高的技術(shù)特點(diǎn)。