直线电机机械安装手册

直线电机应用机械设计指南

序号日期工作人批准人变更描述

1 2011-1-05 王勇初始创建

2 2011-1-14 王勇内容补充

直线电机应用机械设计指南 (1)

1直线电机安装结构设计要求 (4)

1.1直线电机安装位置 (4)

1.2结构设计强度与刚度 (4)

1.3Z轴（垂直轴）刹车 (4)

1.4水平轴刹车 (5)

1.5安装尺寸精度 (5)

1.6防撞设计 (6)

2直线电机防护设计 (6)

2.1铁屑防护 (6)

2.2切削液防护 (6)

2.3其它运动部件的防护 (7)

3装配工艺 (8)

3.1装配的调整设计 (8)

3.2加工工艺结构设计 (8)

3.3装配的工装 (8)

3.4直线电机拆装顺序 (9)

4光栅尺安装 (10)

4.1光栅尺安装位置要求 (10)

4.2光栅尺安装精度要求 (10)

4.3光栅尺的防护 (11)

5直线电机的冷却 (11)

5.1冷却功率 (11)

5.2回路设计 (12)

1直线电机安装结构设计要求

1.1直线电机安装位置

直线电机、磁板的安装位置，应当尽量设计靠近运动结构的重心位置，以平衡运动时的推力

1.2结构设计强度与刚度

直线电机与磁板之间持续存在较大的磁吸力，如 CE133A吸力为6480N，CE266A吸力为12960N；

工作台、鞍座等设计时，必须考虑有足够的强度和刚度。同时，为避免移动部件过于笨重，应尽量考虑采用高强度的材质，以及多筋板结构。

其它结构上提高刚度的办法有：

●上拱结构

●导轨等支撑点尽量靠近直线电机线圈

1.3Z轴（垂直轴）刹车

直线电机应用在Z轴（垂直轴）上时，由于重力的作用，在未通电时，或直线电机无力矩输出时，会发生掉落事故。必须设计Z轴的刹车装置。

一般我们推荐Z轴的直线电机设计推力要包含Z轴的结构重量，但是，如果设计时未考虑，或为增加安全性，则建议设计Z轴平衡装置（如机械配重、氮气平衡缸等）

推荐使用CKD的气动平衡缸，可以满足配重和刹车的双重作用：

1.4水平轴刹车

直线电机水平移动轴上，如果在运动时发生断电事故，直线电机运动时会切割磁力线，产生反向的制动力，迫使运动电机在较短的距离停止，其停止距离要大于丝杠传动系统。如果对停止距离有更高的要求，或在机床关机时，不允许机床有容易移动的情况。建议在水平轴上也安装刹车装置，推荐品牌CKD或SMC：

1.5安装尺寸精度

项目允差

磁板与线圈尺寸间隙0.7±0.2

磁板与线圈安装的平面度0.1

磁板与线圈安装面的平行度0.1

磁板与线圈侧面基准面的平行度0.1

磁板与线圈中心线平行度0.2

1.6防撞设计

虽然正常使用机床不会发生撞击的事故，但是为了避免意外的撞击事故造成直线电机的损坏，所以，直线电机两端的防撞缓冲装置还是必须的。设计缓冲装置时须注意：

缓冲装置受力点避免在线圈、滑块等精密元件上。

2 直线电机防护设计

直线电机由于没有传动元件，不会发生像丝杠传动系统一样，将细铁屑卷到丝杠里，从而磨损丝杠。

所以在防护设计时，主要要考虑的是导向部件（如线轨）等对铁屑的防护要求，而无需过多的考虑直线电机的要求。

2.1铁屑防护

直线电机的磁板，由于对铁屑有较强的吸引力，故应当在移动部件上设计铁屑的刮除装置，同时也要避免铁屑在磁板两端过度堆积，防止刮屑板回刮，其示意图如下：

2.2切削液防护

直线电机的线圈不是完全防水的结构，接线端子上粘上切削液后，也容易造成短路漏电的事故。所以，为防止这种情况出现，结构设计上需考虑：

●结构设计上，有防止切削液进入的结构

●线圈安装面上打硅胶也是一种简单有效的防水办法

2.3其它运动部件的防护

如果对导轨防护有较高的要求，建议导轨防护罩可以设计成下面的结构：

3 装配工艺

3.1装配的调整设计

由于线圈与磁板设计距离为0.7mm，故必须考虑由于加工综合误差引起的磁板与线圈距离的变化，在线圈一侧设计调整垫片，可以在装配时调整线圈与磁板的间隙：

3.2加工工艺结构设计

在设计磁板和线圈的安装面时，应尽量考虑如下几点：

●磁板的安装面高于铸件平面，防止铁屑在磁板堆积。

●侧面加工安装基准，方便安装。

●减小加工面，降低加工难度。

3.3装配的工装

考虑到直线电机装配的特殊性，可以考虑设计制作下面的工装，装配时将其装到磁板的安装孔上，将线圈放置在上面，推动安装：

3.4直线电机拆装顺序

拆卸时，按相反流程操作。

4光栅尺安装

4.1光栅尺安装位置要求

光栅尺安装位置尽量靠近直线电机，最好安装在导轨内直线电机的旁边，以获得最优的反馈控制效果。

4.2光栅尺安装精度要求

4.3光栅尺的防护

光栅尺的防护，可以从以下几方面考虑：

●光栅尺的安装位置，结构允许的话，在行程上可以设计安装在远离加工区域的地方，但同时要尽可

能的减小阿贝误差。

例如：

x轴用光栅，如果其磨削行程是200mm，那么我们可以把x轴放长到500-600mm，然后再其后侧的300-400mm范围内安装测长200mm的光栅尺。这样，其阿贝误差不变，同时由于后侧远离加

工区域。光栅将基本不受影响，只需简单安装防护罩壳就可以了。缺点是机床结构变长，铸件成本

较高，机床体积较大。目前在欧美机床生产企业中使用较广泛！

如果结构设计上不允许，注意下面的结构设计要求，也能最大程度的保护光栅尺。

●光栅尺的外部，应有足够的防护外罩，防止切削液流到尺体上；同时，光栅尺的安装方向，尽量使

光栅尺的开口侧向或向下，开口不要正对铁屑及切削液飞溅的方向，以防止光栅尺污染。

●光栅尺的安装可以加装压缩空气进行密封，但是压缩空气必须经过特别的过滤和干燥，其质量必须

符合要求，推荐品牌:SMC。考虑到滤芯的更换，建议使用安全开关，当滤芯快失效时，安全开关会发出报警信息，提示用户尽快更换，避免损坏损坏光栅尺；另外，在光栅尺这一段的气路上，应当

安装自动检测气路气压的反馈元件，当气路气压低于设定值时，发出报警，因为有可能是由于光栅

尺密封被破坏失效，导致气压降低所致。检测推荐的过滤单元如下：

5直线电机的冷却

5.1冷却功率

冷却功率的计算，按照线圈的相间电阻和额定电流来计算，具体计算方法另文描述。