LINEÁRNÍ MOTORY
Typ Type Typ
1. Obecně 1.1.
Úvod
K velkému
rozvoji výroby a k praktickému uplatnění lineárních motorů a pohonů došlo až
v
posledních deseti
letech,př estože principy jejich kons trukce js ou známy stejně dlouhou dobu jako u s trojů rotačních.Dř íve zůstávalo u patentů,u výroby prototypů nebo stavby technických specialit.Důvody je tř eba hledat jednak
v ekonomii – lineární motor,zejména s delší jednak v problémech technického rázu :
drahou, je
dražší
než
motor
rotač ní
zachycení relativně velké př ítažné síly mezi primárním a s ekundárním dílem;
uspoř ádání mechanického vedení;
př ívod energie do pohyblivé části.
srovnatelného
výkonu
-
větší dynamika a širší rozs ah regulace;
větš
vyšší př es nos t polohování.
L3SK LTSK
í rychlost posuvu;
M ožnosti klasických rotačních motorů s mechanickým př evodem z pohybu rotačního na pohyb lineární jsou v
ř adě
průmyslových
odvětví
využívány
na
mezi
dynamiky
danou
setrvačnými
hmotami
a
na
js ou
: technický
vývoj, cenová
dostupnos t
výkonové
elektroniky
( měničů
kmitočtu, čís licových
regulátorů) ,zpětnovazebných čidel a př edevším permanentních magnetů,zejména typu Nd
-Fe-B.
Konstrukce motorů
1.2.
Lineární motor si můžeme př edstavit jako klas ický synchronní nebo asynchronní motor rozvinutý do roviny tak,
jak je ukázáno na obrázku.
Obr.1. Statorem
je
Primární
část
u
lineárních je
motorů
tvoř ena
zpravidla
stejně
jako
označován u
elektrotechnických plechů a trojf ázového vinutí
primárnímu dílu konstrukčně -Fe-B),které
zemin ( např .Nd tvoř en
klecí
nakrátko
uspoř ádána
primární
klasických
díl
strojů
( část) a
rotorem
f eromagnetickým
s ekundární
svazkem
díl
( č ást) .
složeným
z
uloženého v jeho drážkách.U synchronních motorů je proti
sekundární
čás t
tvoř ená
permanentními
magnety
ze
vzácných
jsou nalepeny na ocelovou podložku.U asynchronní verze je sekundární díl
uloženou
buď do
drážek
f eromagnetického
svazku, nebo
alespoň př ipevněnou
na
ocelovou podložku poháněného zař ízení.Sekundární díl tvoř í zpravidla delší č ást s troje.O tom,která č ás t lineárního
motoru
s e
bude
pohybovat
rozhoduje
konstrukce
poháněného
konstrukcí se pohybuje primární část po dráze tvořené libovolným
zař ízení. V
napros té
většině
počtem sekundárních dílů.Toto uspoř ádání
ovšem vyžaduje pohyblivý napájecí kabel,kabel snímače polohy a je li použito vodní chlazení,také pohyblivý
-
př ívod a odvod chladicí kapaliny.
Základní princip lineárního motoru má řadu obměn.Některé z nich se vyskytují v našem výrobním programu a jsou popsány níže.
1
LNS
mezi
př esnosti dané mechanickými vůlemi a postupným opotř ebením.Další důvody rozmachu výroby lineárních motorů
L2SK L3S
Jedním z důvodů rozvoje lin.motorů je nalezení pohonu,pro něhož je charakteristická :
totiž
L1S 1.3.1. T y p L1SK e Typ L2S
LA
Typ Type Typ
Příslušenství lineárních motorů
1.3.
Základní prvky lineárního pohonu jsou vlastní motor a napájecí zdroj. K těmto základním částem ještě mechanické vedení,přídavné chladiče,zabezpečovací prvky. Protož e naprostou
většinu
přistupují
pohonů tvoří
pohony regulované,patří k pohonu ještě i řídicí systém skládající se nejméně z regulátorů a snímače polohy. Některé z
uvedený ch
částí
patří
přímo
L1S 1.3.2. T y dodávány jako vestavné d p L1SK e 1.3.1. Mechanické vedení Typ L2S
poháněnému
zařízení
a
plní
současně
několik
f unkcí
–
např.
mechanického vedení,odměřovacího systému ( čidla polohy) a zabezpečovacích prvků jako mechanický ch
dorazů, koncový ch
spínačů f unkčních
i
havarijních, mechanický ch
krytů.
Větš inou
jsou
lineární
motory
íly a společně s příslušenstvím pohonu tvoří stavebnici.
M echanické
vedení
pož adovanou
L2SK
musí
rychlost
splňovat
posuvu.
dvě
základní
Orientačně
lze
podmínky
uvést
- statickou a dynamickou únosnost a doporučení pro volbu mechanického
následující
vedení:
L3S
kluzné kovové plochy
se
kuličková
smykový m třením vyhovují
lineární
pouzdra lož iska
se
smykový m
kuličková
nebo
třením
jsou
válečková
s
vhodné pro
rychlosti do 0, 5 m.s
-1
rychlosti do 1 m.s valivý m
třením
-1
;
;
umož ňují
rychlosti
posuvu do
-1
10 m.s ;
L3SK
keramické kluzné plochy nasycené např.
LTSK
vzduchová
nejnovější
lož iska
a levitační
literatura
uvádí
systémy
mož nou
tef lonem
jsou
dovolují rychlosti do 20 m.s
určeny pro
posuvnou
rychlost
rychlosti
-1
až do 100 m.s
aždo 140 m.s
-1
;
-1
;
;
LNS 1.3.2.
LA
Odměřovací systémy
Odměřovací systémy jsou z naprosté většiny inkrementální a pracují na reluktančním,magnetickém nebo
fotoelektrickém principu. Reluktanční
a
magnetické
snímače
jsou
tvořeny
snímací
magnetickou
hlavičkou
a
nosný m
páskem
pož adované délky s tenkou záznamovou vrstvou nesoucí inf ormace o poloze ( magnetickou mříž ku) . Optické
µm
snímače nejmodernější konstrukce mají na nosném kovovém pásku vypálený systém rysek s roztečí 20
nebo 40µm. Snímací
hlavička
se
skládá
ze
světelného
( laserového) zdroje, snímací
optické soustavy,
zaměřené na signál odraž enýod pásku,a elektronického tvarovacího obvodu.
1.3.3.
Řídící systém
– regulátory
Téměř vý hradně se použ ívají regulátory číslicové. Uspořádání tří zpětný ch rychlostní a vnější polohové
-
vazeb -
vnitřní proudové,střední
je již pravidlem. V některý ch případech bý vá do obvodu vlož ena ještě regulace
zrychlení a jsou také přidány f iltry ( pásmové propusti)pro zlepšení mechanické stability pohonu.
Základním prvkem a
interpolátor.
7
regulačního obvodu je procesor s vysokou operační rychlostí ( až 10
Komunikace mezi
řídicím
systémem
a
lin.
motorem
je
obousměrná.
instrukcí za sekundu)
M otor
nepřijímá
řídící
instrukce systému jen pasivně,ale pomocí různý ch čidel jej také inf ormuje o svém stavu. Kromě již zmíněné polohy
a
uvedeného
proudu
je
mož no
snímat
i
napětí, teplotu, signalizovat
synchronismu, ztrátu stability regulace apod. V literatuře inteligentní pohony.
přetíž ení, vypadení
ze
se pro pohony řízené tímto způsobem už ívá termín
2. Výrobní program lineárních motorů VUES Brno a.s. Vý robní program lineárních motorů VUES Brno a.s. je zaměřen především na produkci tří verzí synchronních lin. motorů. Zabý vá se ovšem také vý robou asynchronních lineárních motorů nebo i sp
eciálních synchronních
tubulárních motorů ( viz níž e) .
2.1.
Synchronní lineární motory
Jedná se o trojfázové synchronní motory s vinutím rozloženým na primární části buzené permanentními magnety typu Nd-Fe-B se špičkovými magnetickými parametry, jež jsou součástí sekundární části (viz obrázek).
2
Motory
jsou
pov až ov ány
uzpůsobeny m otory
pro
napájení
z v ektorov ě ř ízený ch m ěni čů
napájené z m ěni čů, jeji chž napětí
m ezi l ehl ého
k mi točtu. Za obv odu
je
v ý robní
standard jsou
120, 330, 560 VDC
. Na
objednávku lze vinutí li neárních m otorů v yrobi t i pro napájení z m ěni čů o ji ný ch napětíc h m ezi l ehl ého obv odu.
Typ Type Typ L1S 1.3.3. T y p L1SK e Typ L2S L2SK
L1SK
L1S
L3S L3SK LTSK LNS
L2SK
LA
L2S
L3SK
L3S Obr.2.
Jak je
naznačeno
na
obrázku
č. 2
rozl i š ujem e
dv ě
zákl adní
k onstruk ce
v e
tř ech
v erzích
l i neárníc h
synchronních m otorů :jednoduchou,nazv anou L1S ( v erze 1)
, L2S (verze2), L3S (verze3), a konstrukci s
i ntegrov aný m c hl adi č em ,označenou L1SK ( v erze1) ,L2SK ( v erze2)či L3SK ( v erze3) .
* Poznám ka :Pro jednoduchost budem e jednotl i v é konstruk ce v šech tř í v erzí souhrně označov at jako LXS a LXSK,kde X je čísl o v erz
e.
Primární díl je kompaktní celek s vi nutím i m agneti c ký m obv odem zal i tý m do um ěl é hm oty. V př ípadě vinutím a magnetickým obvodem navíc zalita i speciální konstrukce vodního
konstrukce LXSK*je spol ečně s
chl adi če.Sekundární díl y l ze skl ádat do potř ebné dél ky posuv u.Magnety jsou chráněny př ed m echani cký m poš kozením a př ed v l i v y prostř edí tím ,ž e jsou zal i ty do um ěl é hm oty.
V zákl adním
prov edení
jsou
l i neární
chl adi če,tepel ně i zol ač ní desk y
L1S, L1SK -
m otory
nabízeny
jak o
v estav né se
š kál ou
dopl ňků
( př ídav né v odní
…).
standardní prov edení v e v el i kostec h o síl e 50 až 10000 N a rychl ostí posuv u od 0, 01
mm/s do 15 m/s;
L2S, L2SK -
kom pak tní prov edení v e v el i k ostech o síl e 50 až 16000 N,rychl ostí posuv u od 0, 01 mm/ s do 15 m / s a m odul u šíř k y akti v ní pl oc hy
L3S, L3SK -
20 mm ;
kom pak tní prov edení v e v el i k ostech o síl e 50 až 16000 N,rychl ostí posuv u od 0, 01 mm/ s do 15 m / s a m odul u šíř k y akti v ní pl oc hy 25 m m .
3
Typ Type Typ
2.2.
Asynchronní lineární motory
Lineární motory řady LA pracují na principu asynchronního stroje. Oproti
synchronnímu provedení lineárních
motorů se v yz načují jednodušším a l ev nějším sekundárním díl em,který tv oří kl ec nakrátko. Kl ec nakrátk o tv oří buď v inutí ul ož ené do dráž ek,nebo hl iníkov ý ( měděný ) pás připev něný na ocel ov é podl ož ce. Druhý z působ prov edení
L1S 1.3.4. T y p L1SK e LA Typ L2S
sek undárního
díl u
l z e
v ý hodně v yuž ít
v doprav nících, průmysl ov ý ch
manipul átorech,
podav ač ích,pohonech posuv ný ch bran,dv eří,z áv or a podobně. Dal š í v ý hodou pro tyto nenáročné pohony je
mož nost
přímého
napájení
z e
standardní
roz v odné sítě 3 x 400 V / 50 Hz bez nutnosti
použ ití
měnič e
kmitočtu.
-
L2SK
2.3. Pohony
L3S L3SK LTSK LNS
v yrábí se v e v el ikostech o síl e 100 až 300 N.
Tubulární lineární motory s
tubul árními
l ineárními motory jsou
urč eny z ejména pro přesné přísuv y v yv rtáv cích
a
desek tištěný ch spojů,kde motory nesou v ysokootáč kov á v yv rtáv ací přísuv y
hl av ic
osaz ov acích
automatů, regul ov ané pohony
automatů
v řetena, přísuv y obráběcích strojů,
v entil ů, šoup
átek apod. Skládají se z pevné
primární části v ál cov ého tv aru,obsahující v inutí intenz iv ně chl az ené v odou,a v nější pohybl iv é části,tv ořené
ocelovou objímkou s permanentními magnety. magnetické síly mezi primárním a sekundárním tohoto motoru je absence pul sací taž né síl y.
Rotačně symetrick é uspořádání stroje k ompenz uje přítaž né díl em tak,ž e se nepřenášejí na poháněné z aříz ení. Vý hodou
v yrábí se v e v el ikostech o síl e 300 až 1200 N,z dv ihu 25 až 265 mm a v prov edení buď
LTSK -
vestavném, nebo s vlastní kostrou z taženého hl iníkov ého prof il u.
LA Synchronní lineární motory s primární části bez feromagnetických materiálů
2.4.
Primární díl y těchto motorů neobsahují f eromagnetické materiál y. Vyz nač ují se předev ším níz k ou hmotností, absencí
pul sací
taž né síl y, prakticky
nul ov ý mi
přítaž ný mi
sil ami
mez i
primárním
a
sek undárním
díl em
a
v ysokou ef ektiv itou. Díky těmto v l astnostem je l z e v ý hodně použ ít v apl ikacích náročný ch na rychl ost posuv u, akcel eraci,přesnost a níz kou hmotnost pohonu.
LNS -
v yrábí se v e v el ikostech o síl e 10 až 50 N.
3. Všeobecné technické a provozní podmínky motorů Chlazení lineárních motorů
3.1. Primární díly:
řada LX
S* :
IC40
tj. přiroz ené chl az ení pov rchem motoru
řada LAS :
IC40
tj. přiroz ené chl az ení pov rchem motoru
řada LNS :
IC40
tj. přiroz ené chl az ení pov rchem motoru
řada LXSK*:
IC3W7
tj. v odní chl az ení integrov aný m chl adičem
řada LTSK :
IC3W7
tj. vodní chl az ení integrov aný m chl adičem
řada LXS*+ chl adič :
IC3W7
tj. v odní chl az ení přídav ný m chl adičem
řada L1SK + chl adič:
IC3W7
tj. v odní chl az ení oběma typy chl adičů
Sekundární díly:
nechladí se
3.2.
Pracovní prostř edí
Lineární motory jsou konstruovány pro v ČSN EN 60721-3-3. Základní údaje: o teplota okolí +5 ÷ +25 C;
použ ití v prostředí chráněném před pov ětrnostními v l iv y def inov aný mi
relativní vlhkost vzduchu 5 ÷ 95 %;
4
nadmořská výška
pr o vodníchl az eníj e nut no použ í tupr avenou vodu bez mechani c kých neč i st ot .Dopor uč ená t vr dost
do1000 m;
vody j e max i mál ně 0, 7 mmol / l .V pří padě nut nost ij et řeba použ í tz měkčovadel .Dopor uč ená ky sel ost chl adí c í vody j e mez i6, 5 až 7, 5 pH. Vst upní t epl ot a
chladící vody je 5 1MPa.
3.3.
vody j e +5 až +25° C. M ax i mál nímnož st ví
l / mi n přit l akovém úby t ku 2 hPa.Chl adí císy st ém j et est ován přimax i mál ní m t l aku
Další technická data Krytí motoru: Vy sokého
st upně ochr any před
dot y kem
ž i vých část í se dosahuj e z al i t í m
primárního obvodu motoru do ochranné zalévací
cel ého
vi nut ía
hmot y . Pr ot ož e j sou mot or y dodávány
z pr avi dl a j ako vest avné,nel z ez aj i st i tochr anu před dot y kem pohy bl i vých část í .
Tepel ná t ří da i z ol ac e„ F“podl e ČSN 35 0000 č ást1,max i mál níot epl enívi nut íj e 105K.
Vi nut íst andar dní ho pr ovedeníj et ří f áz ové,z apoj ené do hvěz dy bez vy vedeného uz l u.
Tepelná ochrana: Vi nut í mot or u ve st andar dní m
pr ovedení j e chr áněno
°
umí st ěném v čel ec h vi nut ía r eaguj í cí m přit epl ot ě 125
t epl ot ní m
či dl em
Typ Type Typ L1S 1.3.5. T y p L1SK e Typ L2S L2SK L3S
( r oz pí nací kont akt )
C. Na přáníz ákaz ní ka j e mož no j ako
L3SK
t epl ot níči dl o použ í tiPTC nebo odpor ových t epl oměr ů.
LTSK
Při poj enímot or u na měni č: Vývod
vi nut íj e st andar dně řešen
ohebným
kabel em
umož ňuj í c í m
i napáj ení pohy bl i vého
pr i már ní ho dí l u.Na přáníj e mož no vi nut ímot or u vy véstna konekt orur čený z ákaz ní kem.
Povrchová ochrana: Povrchová ochrana
j e pr ovedena
l akování m
čer nou bar vou. Na
přání z ákaz ní ka
j e mož no
použ í tbar vu pr o pot r avi nářský pr ůmy slnebo j i ný odst í n.
Bezpečnost práce
3.4.
Z důvodu přítomnostipermanentních magnetů (Br≅ pozornostpřimani pul aci s oběma dí l yl i n.mot or u.
1, 2 T) na sekundár níčást ij e t řeba dbátna z výšenou
Pří t omnostvy sokoener get i c kých magnet i c kých pol ía s t í m spoj ených vel kých magnet i ckých při t až l i vých si l , můž e t ot i ž vést j ak
k pří mému ( napří kl ad
osoby s
kardiostimulátorem), tak k nepřímému
ohr ož ení ž i vot a
(vysoké rychl ost ipohy buj í cí c h se č ást íst r oj e) . Co
se t ýká
působení magnet i c kého
pol e na
l i dský
or gani smus, posl ední l ékařské nál ez y pot vr di l y ,ž e
magnet i cké pol eo i ndukcimenšínež 5mT nemá na or gani smus ž ádný vl i v.Ji ž ve vz dál enost iasi100 mm j e
magnetická i ndukce pol e menšínež 5mT.I nt enz i t a magnet i ckého pol e,j ehož z dr oj em j sou pól y sekundár ní ho dílu lineárního motoru, je konstantní a nezávisí na pracovních podmínkách stroje. Vzhledem k vel ké při t až l i vé sí l e j e z apot řebíz výšené opat r nost iv blízkém okolí sekundárního dílu. 2 Z toho důvodu nenípřípustné,aby byl o s t ěž kými( > 1kg)nebo vel kými( >1dm ) objekty vyrobenými z oceli nebo ž el ez a mani pul ováno v pří mé bl í z kost isekundár ní c h dí l ů hol ýma r ukama.Pr ot ož e magnet i cké sí l yj sou nevi di t el né,bývaj íč ast o podc eňovány .Při t až l i vé sí l y působínáhl e a mohou vel mir y chl e nar ůstna hodnot u vy ššínež 500 N ( 50kg)vz hl edem k f er omagnet i c kým předmět ům nac ház ej í cí m se v
blízkém okolí.
Úr az y vz ni kl é při t až ení m j ednot l i vých dí l ů vl i vem magnet i ckýc h si lj sou vel mibol est i vé,nepří j emné,z r aněníse špat ně l éčí a
st ej ně t ak
špat ně hoj í . Přimani pul ac ij e t řeba
dodr ž ovat j i st á
pr avi dl a.Ta
nej nut něj ší j sou
uvedeny ní ž e. Hl avnípr event i vníopat ření:
Zaj i št ění r oz mí st ění výst r až ných št í t ků, kt er é j sou dobře vi di t el né (
„POZOR: V LINEÁRNÍCH POHONECH TOHOTO STROJE SE NACHÁZÍ SILNÉ MAGNETY!“, „SILNÉ MAGNETICKÉ POLE!“, „ VELKÉ M AGNETI CKÉ PŘI TAŽLI VÉ SÍ LY! “). Nepři bl i ž ovatk sekundár ní m dí l ům hodi nky a el ekt r oni cké nosi č e dat ,kt er éj sou c i t l i vé na magnet i cké
pole.
Vž dy už í vatpr o mont áž nebo údr ž bu pr acovnír ukavi ce.
Osoby s kardi ost i mul át or em by neměl y pr ovádětmani pul ac i .
Nepokl ádatt ěž ké kovové obj ekt y bl í z ko sekundár ní ch dí l ůl i n.mot or u.
M ont áž a údr ž bu pr ovádětškol eným per sonál em.
5
LNS LA
Typ Type Typ
Pro
případ
nehody,
která
by
mohla
nastat
připracíc h
na
li neárním
nej méně dv a pev né klíny z nemagneti ckého materi álu, např.z
motoru měj te
v ž dy
po
ruce
nerezové oceli (s úhlem mezi 10 a
15° ) a rov něž kladi v o ( c ca 3kg) . To v še j e potřeba k oddělení f eromagneti c ký ch částí při taž ený ch
magnetickým polem k sekundárnímu dílu a popřípadě k následnému uvolnění prstů, rukou činohou. Pravidla pro transport a skladování :
L1S 1.3.6. T y MAGNETY!“). p L1SK e mezerou 25 mm. Typ L2S L2SK
Ve
Ni kdy
Čtěte a ři ďte se v ý straž ný mi štítky.
Skladov ací prostory j e nutno udrž ov at suc hé.
Neskladuj te přiv ysoký c h teplotách.
Přitransportu stroj ů nebo částí stroj ůs v estav ěný mipri márnímia se
L3S
skladov acíc h
prostorech
neskladov at
j e
bez obalu,
nutné
v ž dy
v ý robky
oz nači t
v ý straž ný m
štítkem
( „ POZOR! SI LNÉ
už ív
at speciální nemagnetické balení s elektromagnetickou
kundárním díly je nutné zajistit,
aby se tyto díly v ůči sobě v olně nepohybov aly. Prav i dla pro montáž
L3SK LTSK
Odstraňte obal sekundárního dílu až těsně před montáž í do z aříz ení.
M ontáž ní práce musí prov ádět v ž dy dv a pracov níci .
Pro případ nehody měj te po ruce v ž dy nej méně dv a pev né klíny z nemagneti ckého materi álu, např.
z nerezové oceli(s
LNS
f eromagneti c ký ch
úhlem mez i10 a 15° )a rov něž kladi v o ( cc a 3kg) . To v še j e potřeba k oddělení
částí
při taž ený ch
magneti c ký m
polem
k
sekundárnímu
dílu
a
popřípadě
k
následnému uvolnění prstů, rukou činohou.
LA
Ni kdy
neumi sť uj te
sekundární
díl
li n. motoru
j eho
magneti cky
akti v ním
pov rchem
směrem
k feromagneti c ký m č ástem z aříz ení.
Ni kdy neumi sť uj te pri mární díl li n.motoru do z aříz ení přímo protidílu sekundárnímu.
Před montáž nímiprac emina z aříz eních, kde j e j i ž sekundární díl nai nstalov án, opatřete tento díl
nemagnetickým krytem s elektromagneti c kou mez erou ši rokou asi25mm
( například dřev ěná deska
tloušť ky 25mm) .
Vyhněte se j akémukolisamov olnému pohybu ( důsledek magneti cký c h si l)p
rimárních a sekundárních
dílu li n.motoru, které j eště nebyly v estav ěny.
Vyhněte
se
samov olnému pohybu sekundární
nebo
pri mární
částili n. motoru potom, co
j i ž byla
sestavena trasa lineárního motoru.
Je-lito nutné, užívej te speci ální montáž ní pomůc ky.
4. Silová charakteristika lineárního motoru Obecně j sou li neární motory proj ektov ány stej ně j ako serv omotory spíš e pro dynami cké procesy s širokým intervalem rychlostí posunu a s proměnnou zátěží, než pro trvalá zatížení S1 s konstantní zátěží a s konstantní rychlostí. Z tohoto důvodu mohou být motory zatěžovány podstatně většímisi lami( proudy)než j menov i tý mi , pokud j ej i ch střední ef ekti v ní hodnota nepřekroč í j menov i té hodnoty pro trv alou z átěž S1.
6
Blank
7
