No i temat reanimacji starych silników umarł śmiercią naturalną. Doszliśmy do wniosku że lepiej jest dołożyć trochę pieniędzy i zrobić wszystko od podstaw na nowy. W takim razie prawdopodobnie całość będę robić na przekaźniku programowalnym. Rozumiem że na silniku liniowym http://obrazki.elektroda.pl/4610812100_1393168805_thumb.jpg Trochę materiałów od wujka Gogla
Silniki liniowe
Wprowadzenie
Silniki elektryczne liniowe naleŜą do grupy specjalnych
przetworników elektromechanicznych, w których energia
elektryczna jest zamieniana bezpośrednio na energię
mechaniczną ruchu postępowego.
Silnik liniowy jest zbudowany tak jak tradycyjny silnik
momentowy, z tą róŜnicą, Ŝe stojan jest rozcięty i rozłoŜony
na płasko, a wirnik nie obraca się, a porusza wzdłuŜ stojana
wytwarzając siłę.
Silniki liniowe, podobnie jak momentowe,
moŜna podzielić na wiele rodzajów:
- prądu stałego
- indukcyjne
- synchroniczne
- reluktancyjne
Spośród wymienionych rodzajów najszersze
zastosowanie znalazły silniki liniowe
indukcyjne.
Kolejnym podziałem jest podział na:
- silniki nisko- przyspieszeniowe
- silniki wysoko- przyspieszeniowe.
Silniki nisko- przyspieszeniowe, stosowane są najczęściej w
transporcie lądowym na przykład w pociągach maglev
(magnetic levitation transport). Pociągi te unoszą się na
poduszce magnetycznej, przez co wyeliminowane zostało
tarcie kół o podłoŜe, pociąg napędzany jest przy pomocy pola
elektromagnetycznego, które jednocześnie ciągnie oraz pcha
pociąg zwiększając przez to siłe ciągu.
Linia kolejowa w Szanghaju
Silniki wysoko- przyspieszeniowe stosowane są głównie w
przemyśle, ale równieŜ w akceleratorach cząstek, w badaniach
zderzeniowych oraz w nowych rodzajach broni.
Silniki stosowane w obrabiarkach muszą być odpowiednio
dokładne, posiadać wysoką powtarzalność oraz wytwarzać
odpowiednią siłę. Dlatego dopiero od niedawna śruby
pociągowe zaczęto zastępować silnikami liniowymi.
Wielką zaletą tej technologii jest minimalizacja tarcia,
modułowość konstrukcji, zupełna bezluzowość, moŜliwość
osiągania duŜych przyspieszeń oraz brak przekładni, które
generują straty energii.
Głównymi wadami są:
- duŜe siły przyciągające
- pole elektromagnetyczne
- wysokie temperatury
Główni producenci
Bosch Rexroth
INA
Baldor
Sodick
Parker
Omron
KaŜdy z producentów posiada w swojej ofercie
przynajmniej kilka rodzajów silników liniowych.
Opis dostępnych produktów przeprowadzony
jest na bazie katalogów firmy Rexroth z uwagi
na największą dostępność na naszym rynku.
śaden z producentów nie oferuje katalogu w
języku polskim.
Katalog silników liniowych IndraDyn L
firmy Rexroth
Parametry
Siła maksymalna Fmax [N]
Siła nominalna FdN [N]
Prąd maksymalny Imax [A]
Prąd nominalny IdN [A]
Prędkość maksymalna Vmax [m/min]
Prędkość nominalna VN [m/min]
Stała siłowa KiFN [N/A]
Stała napięciowa KEMF [Vs/m]
Oporność cewki [Ohm]
Induktancja cewki [mH]
Nominalna luka powietrzna d [mm]
Szerokość pola [mm]
Siła przyciągająca FATT [N]
Schemat budowy napędu
Budowa osi
Silnik liniowy IndraDyn L jest silnikiem modułowym.
Części dostarczane są osobno, części prowadnic oraz
elementy pomiaru połoŜenia musza być skompletowane
przez uŜytkownika.
Konstrukcja osi z uŜyciem silnika liniowego powinna
zawierać:
- część główną z trójfazowym uzwojeniem
- jeden lub więcej stojanów z magnesami stałymi
- podziałkę liniową (liniał)
- prowadnice liniowe
- źródło zasilania
Schemat budowy osi
Charakterystyki silników IndraDyn L
System modułowy ze zróŜnicowanymi wielkościami
silników, siłami efektywnymi dochodzącymi do 21 500 N
na silnik oraz prędkościami do 600 m/min
ZróŜnicowane projekty uzwojeń dostosowane do
róŜnych prędkości
RóŜnorodne projekty z uwagi na chłodzenie i zwartość
Klasa ochrony IP65 (wszystkie części napędu)
Brak moŜliwości mechanicznego pogorszenia się
parametrów uŜytkowych (izolacja wraŜliwych elementów)
Ochrona uzwojenia przeciw przegrzewaniu się (czujniki
temperatury)
Ruchomy, osłonięty kabel energetyczny
Budowa napędu
Szerokości silników IndraDyn L
Długości napędów
Wymagania dotyczące obrabiarki.
Zredukowana masa – aby zapewnić wysokie wartości
przyspieszeń masa elementów musi być zmniejszona do
minimum. MoŜe to być zapewnione poprzez stosowanie
stopów lekkich oraz struktur szkieletowych. JeŜeli nie ma
konieczności zapewniania duŜych przyspieszeń, kilku
tonowe masy mogą spokojnie być przemieszczane za
pomocą napędów liniowych.
Sztywność mechaniczna – w połączeniu z
częstotliwościami rezonansowymi, sztywność
poszczególnych komponentów obrabiarki warunkuje jej
dokładność. Sztywność osi ruchowej, jest tworzona
poprzez całą strukturę mechaniczną.
Częstości własne – napędy liniowe wymagają
wyŜszych częstotliwości drgań własnych obrabiarki w
celu uniknięcia wzmacniania drgań. Aby zapewnić
odpowiednie właściwości, najniŜsza częstość własna
występującą na osi nie moŜe być niŜsza niŜ 200 Hz.
Reakcje – inicjowane poprzez przyspieszanie,
hamowanie, bądź siły skrawania, siły reakcyjne mogą
deformować elementy maszyny lub powodować ich
wibracje. Trzeba więc brać to pod uwagę przy
projektowaniu.
AranŜacje komponentów silników
Najbardziej popularne jest tworzenie osi
przy pomocy jednego stojana i jednej
części głównej.
MoŜliwe jest stosowanie róŜnych
kombinacji ustawień, równieŜ dwóch
współpracujących części głównych na
jednym stojanie. Siły jakie są w stanie
wytworzyć takie silniki są sumowane.
Układ sterowania silnika liniowego
pojedynczego
Sterowanie równoległych silników za
pomocą jednego falownika z pojedynczym
liniałem
Aby działać poprawnie, połączenie równoległe
musi spełniać następujące wymagania:
Identyczne części główne i stojany
Bardzo sztywne połączenie obu napędów
Elementy główne i stojany muszą leŜeć w osi (dokładność poniŜej
1mm) prostopadłej do osi ruchu
Bieguny stojanów muszą być takie same
Najlepsze efekty uzyskuje się przy jednakowym obciąŜaniu obu
silników
Połączenie równoległe
Konfiguracja bramowa
Dwa silniki liniowe współpracujące równolegle, ale
posiadające osobne falowniki i liniały. Połączenie między
nimi nie jest sztywne.
Połączenie to jest stosowane w przypadku
występowania róŜnych sił oddziaływujących na napędy
oraz w przypadkach, gdy nie moŜna zapewnić
odpowiedniej sztywności połączenia między silnikami.
Wizualizacja konfiguracji bramowej
Siła przyciągania
Po instalacji silnik liniowy wytwarza pole magnetyczne
które przyciąga stojan do części głównej silnika. Siła ta
jest wytwarzana nawet, gdy napęd nie pracuje. ZaleŜy
od rodzaju i wielkości napędu, waha się pomiędzy 1200,
a 30700 N. Takie siły mogą wywoływać odkształcenia w
obrabiarce dlatego istnieje potrzeba stosowania
odpowiednich prowadnic.
Siły przyciągania nie mogą prowadzić do zmniejszenia
przestrzeni powietrznej między częścią główną, a
stojanem (air gap).
Pole magnetyczne wytwarzane przez napęd jest na tyle
duŜe, Ŝe jest ono w stanie niszczyć urządzenia
elektroniczne (telefony, zegarki, a nawet stymulatory
serca).
ZaleŜność między luką powietrzną,
a siłami przyciągania
Temperatury
Siła jaką moŜe wytworzyć silnik liniowy jest ściśle
zaleŜna od straty mocy Pv. Utracona moc w całości
zamieniana jest na ciepło. Temperatura układu nie moŜe
przekroczyć granicznej wartości z uwagi na ograniczoną
wytrzymałość uzwojenia. Maksymalna temperatura
uzwojenia silników IndraDyn L to 155°C
Aby utrzymać siły na zadanym poziomie w silnikach
stosowane jest chłodzenie cieczą. Chłodzenie moŜe być
standardowe bądź specjalne w zaleŜności od obciąŜeń
jakim poddawana będzie konstrukcja.
Do chłodzenia mogą być uŜywane róŜne środki: woda,
olej, powietrze
Chłodzenie – odmiana specjalna
Algorytm doboru silników liniowych
firmy Rexroth
KaŜda z firm oferuje swój algorytm doboru
silników liniowych.
Algorytm przedstawiony powyŜej jest formą
uproszczoną. Wersja pełna zawiera wszystkie
wzory potrzebne do doboru odpowiedniego
napędu liniowego. Są tam równieŜ objaśnienia.
Dobór polega jedynie na podstawianiu swoich
danych. Nie jest to zadanie trudne, ale
czasochłonne.
Producenci chcąc sprostać zapotrzebowaniu ze
strony klientów, pomagają dobrać odpowiedni
element. MoŜna się przy tym posiłkować
specjalnym oprogramowaniem ułatwiającym
obliczenia, bądź zlecić dobór konsultantowi
firmy.
Technika silników liniowych jest dziedziną
młodą, ale dynamicznie rozwijającą się.
Obecnie dąŜy się do zmniejszania sił
przyciągających oraz zwiększania
sprawności układów.
Najnowsze silniki liniowe potrafią
realizować przemieszczenia w dwóch
osiach (na płycie), niestety dokładność nie
spada jeszcze poniŜej 5µm
Silnik działający w dwóch osiach
Literatura
Katalog oraz strona www firmy Rexroth
Ireneusz Mosoń: „Sterowniki
programowalne zagadnienia wybrane”
Katalog oraz strona www firmy Baldor
Strona www firmy Sodick
Katalog firmy Omron
Internet
KONIEC