|
Synchronní servopohony s lineárními motory
Teoretické základy současných pohonů s lineárními synchronními a asynchronními motory jsou v podstatě stejně staré jako teoretické základy pohonů s obdobnými rotačními motory. V technické praxi se totiž potřeba regulovaného lineárního posuvu objevila ve stejné době jako požadavek na regulovaný rotační pohyb. Stav tehdejší techniky však neumožňoval řešit lineární posuv jinak než mechanickou transformací rotačního pohybu na lineární pomocí ozubených hřebenů nebo trapézových či kuličkových šroubů.
Obr. 1. Měniče frekvence Unidrive SP
Teprve rozvoj řídicí a silové elektroniky umožnil plně využít specifické vlastnosti elektrických lineárních motorů, z jejichž výčtu zde uvedeme alespoň velkou lineární rychlost a zrychlení, mimořádnou mechanickou tuhost i elektrickou odolnost soustavy a vynikající opakovatelnost polohování při minimálním mechanickém opotřebení motoru. Díky vyjmenovaným vlastnostem se lze s pohony s lineárními motory v současné době setkat např. v těchto aplikacích:
- technika výroby polovodičů,
- vrtačky desek plošných spojů,
- balicí stroje,
- laserové a elektronové řezačky materiálů (letmé nůžky),
- robotická pracoviště,
- transportní systémy (zvláště pro velmi vysoké rychlosti).
Měnič Unidrive SP jako napáječ lineárních motorů
Měnič Unidrive SP (obr. 1) byl od počátku svého vývoje ve firmě Control Techniques koncipován jako univerzální měnič pro pohony o výkonech v rozmezí 0,75 kW až 1 MW, v rozsahu napájecích napětí 48 až 72 V DC a 230 až 690 V AC, jak pro asynchronní, tak i pro synchronní motory s těmito softwarově přepínatelnými pracovními módy:
skalární měnič bez zpětné otáčkové vazby nebo se zpětnou otáčkovou vazbou (realizovanou vnitřním PID regulátorem),
měnič s vektorovým řízením asynchronního motoru bez zpětné vazby,
měnič s vektorovým řízením se zpětnou vazbou,
měnič s vektorovým řízením synchronních motorů s buzením permanentními magnety, s možností jejich elektronického odbuzování pro vyšší otáčky,
sinusový rekuperační napáječ měničů Unidrive SP pro předchozí módy (je-li požadován sinusový odběr ze sítě, resp. rekuperace).
Obr. 2. Lineární motor L3S050P-2415-KH firmy VUES
K tomu je měnič vybaven zpětnovazebními obvody, které umožňují zpracovávat výstupy rotačních i lineárních snímačů polohy poskytujících údaje o absolutní poloze s rozhraním Endat, Hiperface, SSI nebo údaje jen o relativní poloze, tj. inkrementální snímače se dvěma sinovými výstupy posunutými o fázový úhel 90° (sin/cos), rezolvery (dvou- nebo vícepólové), optické nebo magnetické snímače polohy se dvěma pravoúhlými výstupy posunutými o fázový úhel 90°, optické snímače s komutačními stopami a Hallovy generátory s analogovými nebo digitálními výstupy.
Z uvedeného přehledu je zřejmé, že měnič Unidrive SP je možné bez dodatečných úprav použít pro řízení všech běžných konstrukčních provedení synchronních lineárních motorů v celém nabízeném rozsahu tažných sil (výkonů).
Jako čidla je možné využít lineární provedení všech absolutních snímačů polohy, která umožňují prostřednictvím měniče odměřovat absolutní polohu v rozmezí 0 až 65 535 pólových roztečí motoru, navíc s dělením pólové rozteče na 232 inkrementů. Protože cena absolutních snímačů polohy je vysoká, je tam, kde je to postačující, možné použít levnější snímače relativní polohy, přičemž správné polohové přiřazení měniče k lineárnímu motoru provede měnič automaticky sám, a to volitelně buď po prvním, nebo po každém odblokování měniče.
Ověření použitelnosti v praxi
Pro ověření použitelnosti měničů Unidrive SP pro napájení lineárních synchronních servomotorů byly použity tyto motory:
motor UM-3 firmy Tecnotion, tažná síla 29 N, snímač s výstupem sin/cos,
motor SKA 30HS100 firmy MPC Products Corp., tažná síla 100 N, inkrementální magnetický snímač s pravoúhlými výstupy,
motor LD 200L firmy GAS Automation, tažná síla 200 N, snímač s výstupem sin/cos,
motor TB 2504 firmy Copley Controls Corp., tažná síla 44 N, inkrementální optický snímač s pravoúhlými výstupy,
motor L3S 050P-2415-KH firmy VUES (obr. 2), tažná síla 1 300 N, inkrementální optický snímač s pravoúhlými výstupy.
Jak ukázaly výsledky úspěšných zkoušek s uvedenými lineárními synchronními motory s různými jmenovitými hodnotami tažných sil a typy snímačů, které byly provedeny v České republice i v zahraničí, je možné konstatovat vhodnost použití standardně vyráběných, a tím i cenově přijatelných měničů řady Unidrive SP pro regulaci lineárních pohonů na požadovanou polohu i rychlost. Vzhledem ke zvláštnostem návrhu těchto pohonů se doporučuje obrátit se na pracovníky firmy Control Techniques Brno, s. r. o., kteří díky svým zkušenostem mohou zájemcům pomoci vybrat nejvhodnější technickou a cenovou variantu řešení.
Ing. Hynek Přikryl, CSc.,
Ing. Zdeněk Dostál, CSc.,
Control Techniques Brno, s. r. o.
Control Techniques Brno s. r. o.
Podnikatelská 2b
612 00 Brno
tel.: 541 192 111
fax: 541 192 115
e-mail: info@controltechniques.cz
http://www.controltechniques.cz
|