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直線運動電動機が数値制御旋盤での応用とよく会う問題

国防、宇宙飛行、汽車、マイクロエレクトロニクスなどの高技術力の業種の発展につれて、製造・加工業にもっと高い標準をつけて、超高速加工と超精密加工は未来の旋盤業において二つのテーマになる。伝統的な旋盤は「ロータリーエンジンとボールねじ」というフィード駆動システムで組み立てられる。こういう駆動システムは多くの部品からなって、運動慣性質量が大きくて、それに、ボールねじそのものは物理的な限界性があるため、線速度、加速度及び位置付けの精度も限界がある。それで、超高速と超精密加工の需要に受け取られない。それで、直線運動電動機がもともと注目される。それは直線で運動でき、構成も簡潔し、運動慣性質量が低く、システムが強くて、早く反応でき、高速運動の場合正しく位置づけられ、押し力が大きくて、特に運動スピードと加速度はボールねじの何倍である。そのため、長時間運転でき、あまり修理しないまま、長く使用できる。これらのいい点からこそ直線運動電動機は現代の旋盤のフィード駆動において理想な部品になった。
 
旋盤で直線運動電動機を利用するキーポイント 旋盤のオートフィードシステムで使われるのは主に交流直線運動電動機である。それは同期式と感応式と分けられる。ネオジム永久磁石材料の現れとその費用性能比が高くになると同時に、永久磁石同期電動機がよく使われる。ここでこんな直線運動電動機は高速、高精密の旋盤での利用を例として、解決すべき難題を分析していく。

一、断熱と放熱の問題 永久磁石同期電動機が運転する時、銅失と鉄失のため、コイルが熱くになるため、電動機にマイナスの影響を与える。

(1)コイルの絶縁する所が老化して、傷されて、コイルにもっと強い電流を通されないから、もっと強い押し力を出すことができない。

(2)温度が高めると、永久磁石が役に立つところは変わる。

(3)もしその熱で旋盤作業台或いはガイドーの温度も高くになると、熱変形を引き起こされば、加工の精度も変わる。そのため、特にタブレット型大推力直線運動電動機を利用する時、必ず降温する。永久磁石の温度は必ず70℃以下を保つ、コイルの温度は130℃以下を保つように心がける。可能コイルと一般的な可能磁石直線運動電動機の場合、コイルだけ降温すればいい。ただし、超精密が必要とする場合、磁石直線運動電動機は必ず温度センサー検測システムを利用しながら、二層水冷で降温する。U型の直線運動電動機は、その特別な組み立てのため、一般的に降温する必要がない。

二、磁性隔離と防護措置 旋盤の切除剤、鉄くず、ほこりなどに電動機が汚染し腐り蝕まれ、ひいては通風すきまもふさがれるから、必ず電動機を密封する。永久磁石は鉄のような物質に強い吸引力を持つため、安全のために、磁性隔離すべきである。ここで、ステンレンス鋼のカバーで密封すればいい。ボールが制御不能にならないように、直線運動電動機の両端に必ず緩衝器と電子制限開閉器をつける。ケーブルにローラーチェインをつけ、輸出信号ケーブルにスクリーンをつける。

三、リニアガイドー 一定の重さに耐えられ、高速運動に適応でき、精度を確保することが重要である。ガイドーを選ぶ時、その長さ、機械特性、精密性と速度に耐える能力を考えなければならない。転がり(ボール或いはシャフト)直線ガイドがよく使われる。ガイドーをすえつける時、必ずお互いに平行で、超精密が必要とする場合、空気静圧ガイドーを使うほうがいい。
直線運動電動機を生産する技術が絶えずに革新し、生産の規模も広くになっていくこと、そして、永久磁石と電子製品の価格の下がりにつれて、直線運動電動機を生産するコストが毎年20%というスピードで下がっていく。それで、旋盤での利用はなかなか将来性がある。なんといっても、これは新しい製品であるため、直線運動電動機そのものといっても、関係した数値制御技術といっても、将来性がある。わが国は製造業の大国であるため、高級の数値制御設備を生産する分野で責任が重くして道遠し。

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