Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Netradiční elektrické pohony pro obráběcí a zpracovatelské stroje

číslo 2/2005

Netradiční elektrické pohony pro obráběcí a zpracovatelské stroje

Přímé elektrické pohony a servopohony bez přiřazených převodových prvků pro přenos otáček a momentu na lineární pohyb v současné době představují řešení s minimálními ztrátami a opotřebením při zachování maximálních dynamických vlastností zařízení. Mimořádně dynamické lineární pohyby strojů jsou dnes v narůstající míře řešeny přímými lineárními elektromotory a pomalé rotační pohyby s vysokými nároky na přesnost polohování pomaluběžnými bezpřevodovými vysokomomentovými motory, jak dokumentují dále uvedené typické příklady pohonů předních světových výrobců. Dynamické vlastnosti jsou při současném zajištění kvality řízení a regulace podporovány tzv. inteligentními digitálními měniči kmitočtu nebo programovatelnými multifunkčními servoregulátory.

1. Přímé lineární elektropohony

Přímé lineární elektropohony se stále více začínají používat i u obráběcích strojů a moderních center. Dokladem toho mohou být např. nová frézovací a vrtací centra německé společnosti DMG (sdružení podniků Deckel Maho Gildemeister), stroje na zpracování plechu, různé manipulační a balicí stroje apod. Pevné místo zaujímají lineární servopohony v různých osazovacích automatech ve výrobě polovodičových prvků, karet a modulů, pro posuvy u brusek a lisů, kde jsou velké požadavky kladeny na přesnost polohování bez překmitů.

Obr. 1.

Obr. 1. Konstrukce lineární osy firmy Baumüller (1 - lineární vedení, 2 - odměřovací systém polohy, 3 - vlečný řetěz s napájecím kabelem, 4 - saně a strojní část, 5 - primární část synchronního motoru, 6 - sekundární část motoru s permanentními magnety

Firma Baumüller nabízí tři konstrukční varianty lineárních motorů s různým vedením, s primárním obvodem v provedení „se železem„ nebo „bez železa„ (železem se zde myslí magnetické jádro, resp. jho z plechů), s maximálními posuvnými silami do 12 000 N, rychlostmi od 10 do 12 m·s–1 a zrychlením poháněné osy do 10 g. U kompletní osy je lineární motor integrován přímo do osy mezi saně a základní kostru stroje. Tím odpadají dosavadní používané převodové prvky jako ozubnice, šrouby, řemeny atd., které jsou náchylné k opotřebení. Lineární pohony s motory bez železa mohou dosahovat zrychlení až 100 m·s–2.

Ucelenou řadu nových lineárních synchronních motorů má ve svém programu společnost Rexroth Bosch, renomovaný výrobce pohonů pro obráběcí stroje. Tato řada má firemní označení Idra Dyn L a zahrnuje jmenovité posuvné síly od 500 do 11 700 N, a to v závislosti na konkrétních délkách, šířkách a výškách aktivních částí primárních a sekundárních stran. Pomocí těchto motorů lze dosáhnout rychlostí otáčení pracovních os až 480 m·min–1 a zrychlení až 80 m·s–2 (uvedené hodnoty platí pro elektromotory s vodním chlazením primárního vinutí).

Obr. 2. Obr. 3.

Firma Husin ze SRN má v nabídce tyto tři základní typy lineárních os se synchronními motory:

  • pro vysoce dynamické pohony s přesným souběhem motorů, s posuvnými silami 40 až 500 N, rychlostí do 6 m·s–1 a se zrychlením do 150 m·s–2,

  • s vysokými trvalými posuvnými silami 300 až 2 000 N, kompaktní konstrukcí, rychlostí do 6 m·s–1 a zrychlením do 80 m·s–2,

  • pro velmi vysoké trvalé posuvné síly s velmi tuhým profilem os od 1 000 do 4 000 N, s rychlostmi do 4 m·s–1 a zrychlením až 60 m·s–2.

Obr. 4.

Obr. 4. Stator a rotor vysokomomentového vestavného motoru firmy Kessler

Firma Servo Drive ze SRN se specializuje na malé lineární osy s trvalými posuvnými silami od 10 do 240 N. Primární část elektromotorů je řešena bez železa a cívky, které jsou důkladně zality v syntetické pryskyřici, zajišťují pohyb saní, zatímco sekundární část s permanentními magnety stojí. Extrémně lehká primární část umožňuje velká zrychlení. Sekundární část ve tvaru písmene U zaručuje provoz vedení bez přítažných magnetických rušivých sil a zvýšení přesnosti polohování díky odměřovacímu systému a v neposlední řadě také delší životnost celého systému.

2. Vysokomomentové pomaluběžné motory

Pomocí rotačních elektropohonů je možné ve srovnání s lineárními přímými pohony dosahovat rychlostí „jen„ asi 5 až 6 m·s–1 a zrychlení kolem 5 g. V systémech se snímači otáček a polohy s vysokým rozlišením a inteligentní řídicí elektronikou dosahují vysokomomentové pohony při polohování, jakož i při souhře více synchronně pracujících os rovněž velkých přesností. Spektrum aplikací vysokomomentových bezpřevodových pomaluběžných motorů je velmi široké a pohybuje se od nejrůznějších polohovadel, rotačních stolů a manipulačních zařízení až po tiskařské stroje, lisy nebo obráběcí stroje.

Obr. 5.

Obr. 5. Synchronní servomotor s diskovým rotorem, převodovkou a integrovanou řídicí elektronikou firmy Baumüller

Například odborníci firmy Baumüller vyprojektovali kompletní řadu motorů s rozsahem otáček od 150 do 750 min–1 (v závislosti na počtu pólů) a momentů od 170 do 7 000 N·m. Motory se vyznačují krátkou konstrukční délkou a velkým průměrem, vysokým měrným výkonem a velmi klidným chodem při nízkých otáčkách bez momentových a otáčkových pulsací (závisejí na typu použitého napájecího měniče). Motory mohou být podle aplikace opatřeny standardní (plnou) nebo dutou hřídelí a vodním chlazením statoru. Firma Siemens vystavila 10. října 2004 na MSV v Brně poprvé zástupce této nové řady motorů s dutou hřídelí 1 FW 3. Ucelená řada těchto vysokomomentových motorů zahrnuje rozsah momentů od 300 do 7 000 N·m při otáčkách 200 min–1 a 250 min–1. Firma Rexroth Bosch nabízí již několik let vestavné statory a rotory pomaluběžných strojů řady IndraDyn T se jmenovitými momenty od 50 do 2100 N·m a otáčkami 100 až 180–1 (výjimečně i vyššími). Obdobné motory, a to jak v kompletním, tak i ve vestavném provedení pro jmenovité momenty od 370 do 5 200 N·m, vystavovala na MSV v Brně také firma Kessler ze SRN.

Obr. 6.

Obr. 6. Vestavný stator a rotor vysokomomentového mnohopólového motoru z řady IndraDyn T (Rexroth Bosch)

Do této skupiny netradičních pohonů je třeba zařadit i vysokootáčkové motory pro pohon vřeten obráběcích strojů a také servomotory s diskovým rotorem a axiální vzduchovou mezerou. První z nich jsou doménou firmy Rexroth Bosch (řada IndraDyn H se jmenovitými otáčkami do 30 000 min–1, výkony 10 až 40 kW a momenty 12 až 65 N·m), firmy Kessler (kompletní vřetenové pohony do 18 000 min–1 s výkony do 13 kW se vzduchovým nebo vodním chlazením) a české firmy VÚES Brno. Bezkartáčové synchronní motory s diskovým rotorem a permanentními magnety v rotoru dodává francouzská společnost Mavilor a v Brně je vystavila firma Baumüller (s výkony do 6 kW při otáčkách 3 000 min–1).