Témata
Reklama

Snímače polohy pro lineární osy s přímým pohonem

Výkonnost přímých pohonů je výrazně ovlivněna volbou snímače polohy v souvislosti s vysokými požadavky na kvalitu signálu polohy. Optoelektronické snímače polohy mají výhodu v přesnosti, tichosti chodu a minimálním zahřívání přímého pohonu.

Přímé pohony získávají stále větší podíl na trhu ve všech oblastech polovodičové a elektronické výroby, řada aplikací existuje také v oblasti obráběcích strojů. Předností lineárních motorů je malé opotřebení, nízké náklady na údržbu, vysoká dynamika, vysoké hodnoty posuvů. Podmínkou je ovšem správné nastavení regulačních parametrů pohonu a správné dimenzování motoru a tuhost kinematiky stroje.
Reklama
Reklama
Reklama

Požadavky na snímače

Rozhodující předností přímých pohonů je jejich velmi pevné připojení k mechanice posuvu bez dalších kinematických prvků. To umožňuje regulačnímu obvodu dosažení výrazně vyšších faktorů kv, než je tomu u konvenčního pohonu. Přímé pohony nejsou vybaveny žádným dodatečným rotačním snímačem pro určování rychlosti. Poloha a rychlost jsou určovány lineárním snímačem u lineárního motoru, úhlovým snímačem u prstencového. Mezi snímačem a motorem není mechanický převod, proto je nutné vysoké rozlišení snímače polohy, aby byla i u malých provozních rychlostí zajištěna přesná regulace rychlosti. Prostřednictvím vyšších faktorů kv, které umožňují přímé pohony, stoupá také vliv kvality snímače polohy na vlastnosti polohování. Přímé pohony proto vyžadují snímače polohy s velmi krátkými periodami signálu a vyšší kvalitou signálu.
Moderní snímače polohy jsou vybaveny přírůstkovým nebo absolutním optickým rastrem. Údaje o dráze jsou vysílány ve tvaru sinus/cosinus (tzn. s fázovým posunutím o 90°) a následně interpolovány. Výsledkem je vysoké dosažené rozlišení. V důsledku neúplného snímání, znečištění optického rastru, jakož i v důsledku nedostatečného zpracování signálu se mohou signály od ideální sinusové formy odlišovat. Při interpolaci vznikají krátké periodické chyby s periodickým průběhem uvnitř jedné periody signálu výstupního signálu, které nazýváme odchylkou polohy uvnitř jedné periody signálu nebo také interpolační chybou. U kvalitních snímačů polohy se tato hodnota pohybuje v rozsahu cca 1 - 2 % signálové periody. Interpolační chyba se projevuje nejen na přesnosti polohování, ale navíc také ovlivňuje synchronní chod pohonu. U řezných procesů tak může vést ke zvlnění na povrchu oobrobku.

Vliv snímačů na pohon

S rostoucí frekvencí interpolačních chyb nemůže pohon posuvu dále sledovat průběh chyb. Složky proudu generované prostřednictvím interpolačních chyb způsobují vyšší hlučnost motoru a jeho dodatečné zahřívání. Srovnání účinků optického úhlového snímače a magnetického vestavného snímače na otočný stůl s přímým pohonem podtrhuje význam kvalitního signálu polohy. Při použití absolutního úhlového snímače RCN 226 s dělením 16 384 signálových period vzniká sotva postřehnutelné rušení v proudu motoru, motor vykazuje klidný chod a příliš se nezahřívá. Magnetický úhlový snímač se zřetelně menším počtem period signálu způsobuje při stejném nastavení regulátoru značné rušení v proudu motoru. Důsledkem je vznik silného hluku a následné zahřívání motoru.
U přímých pohonů bývají často používány digitální filtry pro vyrovnání polohových signálů. Fázová ztráta, která v důsledku filtrace vzniká v regulačním obvodu otáček, by však měla být zásadně redukována na minimum, jinak by se muselo počítat s kompromisy v dynamické přesnosti. Snímače polohy s optimální kvalitou signálu pomáhají redukovat potřebu použití filtrů.

Snímače polohy pro lineární motory

Pro optimální provoz přímých pohonů jsou tedy nutné takové přístroje na měření polohy, které vytvářejí vysoce kvalitní polohový signál s malou periodou. Zvláště vhodné jsou snímače polohy, které
pracují na optoelektronickém principu s velmi jemným optickým rastrem. Snímače polohy Heidenhain s optoelektrickým snímáním využívají rastrů jemným dělením s periodou signálu 40 až 1 µm. Optické struktury se vyznačují vysokou ostrostí hran a homogenitou. S kvalitou optického rastru souvisí následně především kvalita výstupního signálu.
Snímače polohy mohou být v provedení otevřeném nebo uzavřeném. U obráběcích přístrojů umožňují například uzavřené snímače polohy optimální ochranu měřicích těles před třískami, prachem a stříkající vodou. Otevřené snímače polohy jsou vhodné pro aplikace s malým rizikem znečištění, například v elektronickém průmyslu. Podle provedení lze připustit i velmi vysoké rychlosti při zachování přesnosti polohování.
Vedle přírůstkových snímačů jsou stále častěji používány absolutní snímače polohy, u kterých lze zjistit aktuální pozici bezprostředně po jejich spuštění. Absolutní metoda měření nabízí vysokou technologickou bezpečnost, neboť nevyžaduje najetí do referencí v polohově neřízeném režimu. Pro přímé pohony jsou absolutní snímače zvláště výhodné, neboť motor může být okamžitě napájen a udržován v řízeném stavu. Tímto způsobem jsou dostatečně ošetřeny kritické provozní podmínky, které se vyskytují například při spuštění přímo poháněné vertikální osy nebo po nouzovém vypnutí.
-he-
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 51151
Datum: 23. 11. 2005
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Související články
Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Vestavné přístroje pro měření v silnoproudé síti

Řadou vestavných přístrojů SIRAX se doplňují přístroje s vysokým výkonem SINEAX a završují tak portfolio v této oblasti. Přístroje série SIRAX se vyznačují základní funkčností převodníku elektrických veličin za dodržení velmi dobrého poměru cena/výkon. Přístroje BM1200 a BM1400 představují jednoduché a cenově výhodné monitory silnoproudé sítě. Pro vyšší stupeň vizualizace a komfortnější koncept obsluhy jsou vhodné multifunkční monitorovací přístroje, které byly označeny MM1200 a MM1400, jsou vybaveny TFT displejem a lze je na základě přehledného menu též konfigurovat.

Průmysl 4.0 v měření aneb Kvalita 4.0

V souvislosti s postupující mírou digitalizace a automatizace výroby se často hovoří o Průmyslu 4.0 neboli čtvrté průmyslové revoluci. Tento trend se pochopitelně nevyhýbá ani oboru měření. Objevuje se dokonce nový pojem – Kvalita 4.0. Co si pod tím představit?

Revoluční linka pro měření kvality

Je to takový český "americký sen". Začínal jako soustružník, dnes Miroslav Dušek vlastní strojírenskou firmu s mnohamilionovým obratem. Láska k poctivému řemeslu se u něj potkává s vynalézavostí, která ho nyní dovedla k vývoji revoluční linky pro měření kvality.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit