EA024862B1 - Module for coordinate device movement and method of control of traction force of its motor drive - Google Patents
Module for coordinate device movement and method of control of traction force of its motor drive Download PDFInfo
- Publication number
- EA024862B1 EA024862B1 EA201300502A EA201300502A EA024862B1 EA 024862 B1 EA024862 B1 EA 024862B1 EA 201300502 A EA201300502 A EA 201300502A EA 201300502 A EA201300502 A EA 201300502A EA 024862 B1 EA024862 B1 EA 024862B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- electric motor
- main
- additional
- traction
- traction force
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Control Of Linear Motors (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам, обеспечивающим линейное перемещение обрабатывающего инструмента относительно обрабатываемого изделия, и способам управления его тяговым усилием при использовании в высокоточном технологическом оборудовании, например, при резке пластин алмазным дисковым инструментом в условиях серийного и массового производства.The invention relates to the field of engineering, and in particular to devices that provide linear movement of the processing tool relative to the workpiece, and methods for controlling its traction when used in high-precision technological equipment, for example, when cutting plates with a diamond disk tool in mass and mass production.
Известен модуль перемещения координатного устройства, содержащий основание с направляющими, подвижную каретку, установленную с возможностью взаимодействия с направляющими, линейный электродвигатель для привода каретки, имеющий индуктор, жестко связанный с кареткой, и якорь, жестко связанный с основанием [1].A known module for moving a coordinate device containing a base with guides, a movable carriage mounted to interact with the guides, a linear electric motor for driving a carriage, having an inductor rigidly connected to the carriage, and an anchor rigidly connected to the base [1].
К основному недостатку модуля перемещения координатного устройства [1] можно отнести то, что при его работе возникают колебания создаваемого линейным двигателем тягового усилия, что приводит к соответствующей нестабильности подачи и, как следствие, возникновению сколов на поверхности обрабатываемого изделия (при обработке изделий из твердых материалов) и повышению количества брака.The main disadvantage of the coordinate unit moving module [1] is that during its operation there are fluctuations in the tractive effort generated by the linear motor, which leads to a corresponding instability of the feed and, as a result, chips on the surface of the workpiece (when processing products from hard materials) ) and increase the number of marriage.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому модулю перемещения координатного устройства является выбранный в качестве прототипа модуль перемещения координатного устройства [2], содержащий основание с направляющей, каретку, установленную с возможностью взаимодействия опорными поверхностями с направляющими и имеющую паз, линейный электродвигатель с якорем и статором для перемещения каретки, размещенный в ее пазу, и блок электропитания линейного электродвигателя.The closest in technical essence to the proposed module for moving the coordinate device is the selected as a prototype module for moving the coordinate device [2], containing a base with a guide, a carriage mounted with the possibility of interaction of the supporting surfaces with the guides and having a groove, a linear electric motor with an anchor and a stator for moving the carriage, placed in its groove, and the power supply unit of the linear motor.
К основному недостатку данного технического решения можно отнести то, что в процессе его работы вследствие конструкционных особенностей двухфазных линейных электродвигателей возникают колебания тягового усилия, что при обработке твердых материалов типа сапфировых пластин, преимущественно реализуемой со значительными тяговыми усилиями, приводит к колебаниям скорости подачи и, как следствие, возникновению сколов на поверхности обрабатываемого изделия, что, в свою очередь, является причиной возникновения повышенного количества брака.The main disadvantage of this technical solution can be attributed to the fact that during its operation, due to the design features of two-phase linear electric motors, fluctuations in the pulling force arise, which, when processing solid materials such as sapphire plates, which is mainly realized with significant pulling forces, leads to fluctuations in the feed rate and, as consequence, the occurrence of chips on the surface of the workpiece, which, in turn, is the cause of the increased number of defects .
Известен способ управления тяговым усилием электропривода, в котором регулирование величины создаваемого им тягового усилия осуществляется путем изменения глубины модуляции выходного напряжения блока электропитания, преобразующего постоянный ток в переменный, имеющий требуемую частоту, и подающего его на обмотки электродвигателя, причем регулирование напряжения осуществляется по команде на изменение моментообразующей составляющей тока статора, формируемой по результатам контроля намагничивающей составляющей тока в его первичной обмотке (патент КИ № 2193814 Устройство и способ управления асинхронным электродвигателем, Н02Р 21/00, 2002 г.).There is a known method of controlling the traction force of an electric drive, in which the magnitude of the traction created by it is controlled by changing the modulation depth of the output voltage of the power supply unit, which converts direct current to alternating current having the desired frequency, and feeds it to the motor windings, and the voltage is controlled by a change command moment-forming component of the stator current, formed according to the results of the control of the magnetizing current component in its primary th winding (patent KI No. 2193814 Device and method for controlling an asynchronous electric motor, Н02Р 21/00, 2002).
Недостатками данного способа являются значительные колебания тягового усилия из-за отсутствия учета влияния на его колебания конструктивных особенностей электродвигателя, в частности из-за необходимости расположения обмоток с определенным дискретным шагом и связанной с этим неравномерностью создаваемых ими магнитных параметров в направлении тягового усилия, что наиболее заметно проявляется при необходимости создания номинальных и превышающих их тяговых усилий. Особенно заметны эти колебания и их влияние на качество обработки при динамически изменяющихся режимах функционирования, связанных с резкими изменениями нагрузочных режимов при врезании и выходе алмазного диска из разрезаемой пластины, а также при низкой скорости подачи.The disadvantages of this method are significant fluctuations in traction due to the lack of consideration of the influence on its oscillations of the structural features of the electric motor, in particular because of the need for the location of the windings with a certain discrete step and the associated unevenness of the magnetic parameters they create in the direction of traction, which is most noticeable manifested when necessary to create nominal and exceeding traction forces. These fluctuations and their influence on the quality of processing with dynamically changing operating modes associated with sharp changes in load conditions during insertion and exit of the diamond disk from the cut plate, as well as at a low feed rate, are especially noticeable.
Использование для снижения этих колебаний высокоточных инкрементальных датчиков положения и технически сложных специальных устройств контроля и управления электродвигателем приводит к его значительному удорожанию и существенному снижению энергоэффективности применения электропривода. При этом решается только задача точности позиционирования привода в целом без контроля тягового момента, важного в силовых приложениях.The use of high-precision incremental position sensors and technically sophisticated special devices for monitoring and controlling an electric motor to reduce these oscillations leads to a significant increase in its cost and a significant decrease in the energy efficiency of using an electric drive. In this case, only the accuracy of positioning of the drive as a whole is solved without control of the traction moment, which is important in power applications.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа способ управления тяговым усилием электропривода, в котором управление тяговым усилием осуществляется путем изменения глубины модуляции выходного напряжения блока электропитания, преобразующего постоянный ток в переменный, имеющий заданную частоту и подающий его на обмотки статора электродвигателя, причем изменение глубины модуляции напряжения осуществляется по команде, при формировании которой комплексно учитываются результаты измерения положения ротора относительно статора и параметра, связанного с величиной создаваемого тягового усилия, в качестве которого используются фазные токи, что позволяет сформировать 2-мерный вектор оценки распределения магнитного потока ротора относительно текущего значения вектора тока статора (см. патент Ки № 2459345, 2010 г.).The closest to the technical essence of the proposed is the selected as a prototype method of controlling the traction of an electric drive, in which the traction is controlled by changing the modulation depth of the output voltage of the power supply unit, which converts direct current into alternating current, having a given frequency and supplying it to the stator windings of the electric motor, moreover, the change in the depth of voltage modulation is carried out by a command, the formation of which comprehensively takes into account the results of rhenium of the position of the rotor relative to the stator and a parameter related to the magnitude of the generated traction, which uses phase currents, which allows you to create a 2-dimensional vector of the distribution of the magnetic flux of the rotor relative to the current value of the stator current vector (see patent Ki No. 2459345, 2010 .).
Для эффективной реализации данного способа необходимы датчики контроля положения ротора относительно статора, имеющие высокую разрешающую способность и, как следствие, высокую стоимость, а также соответствующие им достаточно дорогие средства обработки результатов контроля и управления процессом создания тягового усилия, что не всегда экономически целесообразно при использовании электродвигателя в модулях перемещения координатного устройства, используемого в серийном производстве с постоянными режимами обработки изделий, например резки пластин из твердых материалов типа сапфира алмазным кругом.For the effective implementation of this method, sensors are required to control the position of the rotor relative to the stator, which have high resolution and, as a result, high cost, as well as corresponding rather expensive means of processing the results of monitoring and controlling the process of creating traction, which is not always economically feasible when using an electric motor in the movement modules of the coordinate device used in serial production with constant modes of product processing, for example p cutting plates made of solid materials such as sapphire with a diamond wheel.
- 1 024862- 1,024,862
При использовании простых датчиков контроля магнитных параметров (например, датчиков Холла, индуктивных и т.п.) обусловленные влиянием конструктивных особенностей электродвигателя (в частности, расположения обмоток с определенным шагом и связанной с этим неравномерностью создаваемых ими магнитных параметров в направлении тягового усилия) колебания тягового усилия остаются значительными при применении линейных электродвигателей с постоянными магнитами в модулях перемещения координатных устройств для резки алмазным кругом пластин из твердых материалов при номинальных и превышающих их тяговых усилиях, в особенности при динамически изменяющихся режимах функционирования, связанных с резкими изменениями нагрузочных режимов при врезании и выходе алмазного диска из разрезаемой пластины.When using simple sensors for monitoring magnetic parameters (for example, Hall sensors, inductive sensors, etc.) due to the influence of the design features of the electric motor (in particular, the location of the windings with a certain step and the associated unevenness of the magnetic parameters they create in the direction of traction), the oscillation of the traction the efforts remain significant when linear electric motors with permanent magnets are used in the modules for moving coordinate devices for diamond cutting of wafers of solids at nominal and above their traction efforts, in particular when dynamically changing the operation modes associated with abrupt changes in the load mode and the output at the insertion of the diamond blade of the cut plate.
Техническим результатом предлагаемого решения является снижение (без применения высокоточных датчиков положения ротора относительно статора, имеющих высокую разрешающую способность и соответствующих им устройств контроля и управления) колебаний номинального тягового усилия модуля перемещения координатного устройства при одновременном повышении энергоэффективности за счет потерь мощности при обработке с номинальными тяговыми усилиями пластин из твердых материалов типа сапфира и на основе этого повышение качества обрабатываемых поверхностей путем уменьшения поверхностных сколов.The technical result of the proposed solution is to reduce (without the use of high-precision rotor position sensors relative to the stator, having a high resolution and corresponding monitoring and control devices) fluctuations in the nominal traction force of the coordinate unit moving module while increasing energy efficiency due to power losses during processing with nominal traction forces plates made of solid materials such as sapphire and on the basis of this increase the quality of the processed surfaces by reducing surface chips.
Технический результат достигается тем, что в модуле перемещения координатного устройства, содержащем основание с направляющей, каретку, установленную с возможностью взаимодействия опорными поверхностями с направляющей основания и имеющую паз, электропривод с основным линейным электродвигателем, имеющим размещенный в пазу каретки и жестко связанный с ней якорь, и статор, размещенный на направляющей и жестко связанный с ней, и источник электропитания, согласно техническому решению основной линейный электродвигатель выполнен двухфазным, статор которого выполнен в виде установленных с одинаковым шагом на направляющей постоянных магнитов, при этом якорь выполнен в виде размещенных с одинаковым шагом на каретке вдоль направляющей магнитоэлектрических модулей, при этом модуль перемещения координатного устройства снабжен программируемым блоком управления электроприводом, блоком дополнительного тягового усилия, блоком обратной связи по положению каретки относительно направляющей, например по параметрам создаваемого постоянными магнитами статора основного двухфазного линейного электродвигателя магнитного поля, регистрируемого установленными на каретке датчиками Холла, и блоком формирования токов магнитоэлектрических модулей электропривода, при этом выход блока обратной связи по положению каретки относительно направляющей связан с входом программируемого блока управления электроприводом, один вход блока формирования токов магнитоэлектрических модулей электропривода связан с выходом программируемого блока управления электроприводом, второй вход блока формирования токов магнитоэлектрических модулей электропривода связан с источником питания, а выход блока формирования магнитоэлектрических модулей электропривода связан с магнитоэлектрическими модулями основного двухфазного линейного электродвигателя, причем программируемый блок управления электроприводом снабжен информацией о параметрах периодических колебаний номинального тягового усилия при перемещении каретки вдоль направляющей при постоянных, соответствующих номинальному тяговому усилию двухфазного линейного двигателя, параметрах напряжения и токов питания фаз основного двухфазного линейного электродвигателя.The technical result is achieved by the fact that in the moving module of the coordinate device containing the base with the guide, the carriage is installed with the possibility of interaction of the supporting surfaces with the guide of the base and having a groove, an electric drive with a main linear motor having an anchor placed in the groove of the carriage and rigidly connected to it, and the stator placed on the rail and rigidly connected with it, and the power source, according to the technical solution, the main linear motor is made of two-phase m, the stator of which is made in the form of permanent magnets installed with the same pitch on the guide, while the anchor is made in the form of magnetoelectric modules placed with the same pitch on the carriage along the guide, the module for moving the coordinate device is equipped with a programmable electric drive control unit, an additional traction unit, feedback unit on the position of the carriage relative to the guide, for example, according to the parameters of the main two-phase of a linear magnetic field electric motor recorded by Hall sensors installed on the carriage and a current-generating unit of magnetoelectric drive electric modules, wherein the output of the feedback block according to the position of the carriage relative to the guide is connected to the input of the programmable electric drive control unit, one input of the current-generating unit of magnetoelectric drive modules is connected to the output of the programmable electric drive control unit, the second input of the magnetoelectric current forming unit of the electric drive modules is connected to the power source, and the output of the magnetoelectric drive module forming unit is connected to the magnetoelectric modules of the main two-phase linear electric motor, and the programmable drive control unit is provided with information on the parameters of the periodic fluctuations of the nominal traction force when moving the carriage along the guide at constant values corresponding to the nominal traction force two-phase linear motor, voltage and current parameters Nia main phases of two-phase linear motor.
Блок дополнительного тягового усилия может быть выполнен в виде дополнительного якоря, магнитоэлектрические модули которого расположены последовательно на каретке вдоль ее продольной оси с шагом, идентичным шагу расположения магнитоэлектрических модулей основного якоря на каретке вдоль направляющей, и установлены с возможностью перемещения относительно последних в направлении продольной оси каретки и жесткой фиксации на ней, при этом второй выход блока формирования токов магнитоэлектрических модулей электропривода связан с магнитоэлектрическими модулями дополнительного якоря;The additional traction force block can be made in the form of an additional armature, the magnetoelectric modules of which are arranged sequentially on the carriage along its longitudinal axis with a step identical to the step of the magnetoelectric modules of the main armature on the carriage along the guide, and are mounted with the possibility of moving relative to the latter in the direction of the longitudinal axis of the carriage and rigid fixation on it, while the second output of the unit for forming currents of magnetoelectric drive modules is connected with magnesium electric modules of an additional anchor;
дополнительного двухфазного линейного электродвигателя с постоянными магнитами, размещенными на направляющей основания параллельно постоянным магнитам основного двухфазного линейного электродвигателя с шагом, идентичным шагу расположения последних, и смещенных относительно них на половину шага, при этом электромагнитные модули дополнительного двухфазного линейного электродвигателя связаны со вторым выходом блока формирования токов электромагнитных модулей электропривода.an additional two-phase linear electric motor with permanent magnets located on the base guide parallel to the permanent magnets of the main two-phase linear electric motor with a step identical to the pitch of the latter and offset by half a step relative to them, while the electromagnetic modules of the additional two-phase linear electric motor are connected to the second output of the current generating unit electromagnetic drive modules.
Дополнительный двухфазный линейный электродвигатель может быть выполнен из двух частей, размещенных симметрично продольной оси основного двухфазного линейного электродвигателя параллельно основанию;An additional two-phase linear electric motor can be made of two parts placed symmetrically to the longitudinal axis of the main two-phase linear electric motor parallel to the base;
симметрично продольной оси основного двухфазного линейного электродвигателя перпендикулярно основанию.symmetrically to the longitudinal axis of the main two-phase linear electric motor perpendicular to the base.
- 2 024862- 2 024862
Соотношение номинальных мощностей блока дополнительного тягового усилия N и основного Ν0 двухфазного линейного электродвигателя выбирают в диапазонеThe ratio of the rated power of the additional traction unit N and the main Ν 0 two-phase linear electric motor is selected in the range
NN
7ξ=θ’2 0’6 (О и принимают с учетом отношения максимально допустимой величины колебаний номинального тягового усилия 5Р модуля перемещения координатного устройства к его номинальному тяговому усилию ΡΜΝ из зависимости7ξ = θ ' 2 0 ' 6 (О and take into account the ratio of the maximum allowable fluctuations in the nominal traction force 5Р of the coordinate unit moving module to its nominal traction force Ρ ΜΝ from the dependence
N ЗР = 0,36-0,44+ — , (2) ;ν0 ΓΜΝ при этом суммарную номинальную мощность блока дополнительного тягового усилия и основного двухфазного линейного электродвигателя Ννμ модуля перемещения координатного устройства подбирают из зависимостиN ЗР = 0.36-0.44 + -, (2) ; ν 0 Γ ΜΝ while the total rated power of the additional traction unit and the main two-phase linear electric motor Ννμ of the coordinate unit moving module are selected from the dependence
Ча,=Чо(0.94-0,ЗУ0/А0), (3) где N - номинальная мощность блока дополнительного тягового усилия, Вт;Cha, = Cho (0.94-0, memory 0 / A 0 ), (3) where N is the rated power of the unit for additional traction, W;
Ν0 - номинальная мощность основного двухфазного линейного электродвигателя, Вт;Ν 0 - rated power of the main two-phase linear electric motor, W;
Ννμ - суммарная номинальная мощность модуля перемещения координатного устройства, Вт;Ν νμ - total rated power of the module of movement of the coordinate device, W;
ΝΝ0 - номинальная мощность основного линейного двигателя при отсутствии блока дополнительного тягового усилия, Вт;Ν Ν0 - rated power of the main linear motor in the absence of an additional traction force unit, W;
5Р - допустимое колебание номинального тягового усилия, Н;5P - permissible fluctuation of the nominal traction force, N;
ΡΜΝ - номинальное значение тягового усилия модуля перемещения координатного устройства, Н. Конечные положения каретки на направляющей размещают в середине шага колебаний тягового усилия основного двухфазного линейного электродвигателя.Ρ ΜΝ is the nominal value of the traction force of the coordinate unit moving module, N. The final position of the carriage on the guide is placed in the middle of the oscillation step of the traction force of the main two-phase linear electric motor.
В способе управления тяговым усилием электропривода модуля перемещения координатного устройства, заключающемся в определении взаимного положения подвижной и неподвижной частей его электродвигателя, формировании с использованием полученных результатов 2-мерного вектора оценки распределения магнитных потоков якоря и статора и на его основе команды на изменение электрических параметров электропитания электродвигателя, обеспечивающих создание им требуемого тягового усилия, и изменении параметров электропитания и подаче электропитания с этими параметрами на электропривод, согласно техническому решению при использовании двухфазного линейного электродвигателя предварительно измеряют и регистрируют при номинальной скорости перемещения его якоря относительно статора изменение тягового усилия ΡΝ, создаваемое при подаче на якорь электродвигателя электропитания с постоянными по напряжению и току параметрами, обеспечивающими создание номинального тягового усилия ΡΝ при его минимальном значении, затем по результатам измерений определяют шаг ΐ периодических колебаний тягового усилия, координаты и величины его максимальных и минимальных значений и фиксируют их в памяти программируемого блока управления линейным электродвигателем и полученные значения шага колебаний тягового усилия, координаты и величины его максимальных и минимальных значений учитывают в качестве дополнительного параметра при формировании в программируемом блоке управления линейным электродвигателем 2-мерного вектора оценки распределения магнитных потоков якоря и статора и команды на изменение параметров электропитания, причем изменением параметров электропитания электропривода создают дополнительное к основному, не связанное с ним, тяговое усилие.In the method of controlling the traction force of the electric drive module moving the coordinate device, which consists in determining the relative position of the movable and fixed parts of its electric motor, forming using the obtained results a 2-dimensional vector of estimating the distribution of magnetic fluxes of the armature and stator and based on it commands to change the electrical parameters of the electric motor power ensuring the creation of the required traction effort, and changing the parameters of power supply and power supply According to the technical solution, when using a two-phase linear electric motor with these parameters, the change in the traction force Ρ Ν created when the electric power supply to the armature with voltage and current parameters is constant is measured and recorded at a nominal speed of its armature relative to the stator, ensuring the creation of nominal traction Ρ Ν at its minimum value, then the results of the measurement step determines ΐ periodic cola values of the traction force, the coordinates and values of its maximum and minimum values and fix them in the memory of the programmable control unit of the linear motor and the obtained values of the pitch of the oscillations of the traction force, the coordinates and the values of its maximum and minimum values are taken into account as an additional parameter when forming a linear control in the programmable control unit an electric motor of a 2-dimensional vector for assessing the distribution of magnetic fluxes of the armature and stator and the command to change the power parameters, moreover, by changing the power supply parameters of the electric drive create additional to the main, not associated with it, traction.
Дополнительное не связанное с основным тяговое усилие электропривода может быть создано программируемым блоком управления электроприводом формированием и подачей команды на дополнительный якорь, причем формирование дополнительного тягового усилия посредством изменения параметров электропитания осуществляют с использованием зависимостей:Additional non-main driving force of the electric drive can be created by a programmable electric drive control unit by forming and sending a command to an additional anchor, and the formation of additional traction by changing the power parameters is carried out using the following dependencies:
где Ευ - дополнительное тяговое усилие;where Ευ - additional traction;
Р0 - основное тяговое усилие;P 0 - the main traction;
1χ/ΐ - взаимное относительное положение подвижной и неподвижной частей основного двухфазного линейного электродвигателя в направлении движения в координатой системе, определяющее изменение периодической составляющей основного тягового усилия, для которого максимальное значение достигается при 1χ/ΐ=0 и 1χ/ΐ=1, а минимальное значение - при 1χ/ΐ=0,5;1 χ / ΐ - mutual relative position of the moving and stationary parts of the main two-phase linear electric motor in the direction of movement in the coordinate system, which determines the change in the periodic component of the main traction, for which the maximum value is achieved at 1 χ / ΐ = 0 and 1 χ / ΐ = 1 , and the minimum value - at 1 χ / ΐ = 0.5;
- 3 024862- 3,024,862
1Х - текущее положение подвижной и неподвижной частей основного двухфазного линейного электродвигателя в направлении движения в координатой системе, определяющее изменение периодической составляющей основного тягового усилия, для которого максимальное значение достигается при 1Х=0 и 1Х=1, а минимальное значение - при 1χ=0,5ΐ;1 X - the current position of the movable and stationary parts of the main two-phase linear motor in the direction of movement in the coordinate system, which determines the change in the periodic component of the main traction, for which the maximum value is achieved at 1 X = 0 and 1 X = 1, and the minimum value at 1 χ = 0.5ΐ;
ΐ - шаг периодических колебаний тягового усилия основного двухфазного линейного электродвигателя;ΐ - step of periodic fluctuations in traction of the main two-phase linear electric motor;
формированием и подачей команды на дополнительный двухфазный линейный электродвигатель, шаг периодических колебаний тягового усилия которого, обусловленный его конструктивными особенностями, совпадает с шагом колебаний тягового усилия основного двухфазного линейного двигателя, а фаза этих колебаний смещена на половину этого шага.the formation and submission of a command to an additional two-phase linear electric motor, the step of periodic fluctuations in the traction of which, due to its design features, coincides with the step of fluctuations in the traction of the main two-phase linear motor, and the phase of these oscillations is shifted by half this step.
Зависимости (1)-(7) получены путем математической обработки результатов численного моделирования и экспериментальных исследований тягового усилия, создаваемого электроприводом с линейным электроприводом модуля перемещения координатного стола с алмазным режущим кругом, ориентированным на обработку пластин из твердых материалов типа сапфира.Dependencies (1) - (7) were obtained by mathematical processing of the results of numerical modeling and experimental studies of the tractive effort created by an electric drive with a linear electric drive of the coordinate table displacement module with a diamond cutting wheel oriented on processing plates made of solid materials like sapphire.
Снижение колебаний тягового усилия достигается в результате учета влияния на тяговое усилие конструктивных параметров линейного электродвигателя (шага расположения и магнитных свойств постоянных магнитов статора, шага расположения и параметров магнитных полей, создаваемых магнитоэлектрическими модулями ротора и зазоров между ротором и статором) при формировании тягового усилия и компенсации этих колебаний путем создания дополнительного тягового усилия.A decrease in the traction force fluctuations is achieved by taking into account the influence on the traction force of the structural parameters of the linear electric motor (the location step and the magnetic properties of the permanent stator magnets, the location step and the magnetic field parameters created by the magnetoelectric rotor modules and the gaps between the rotor and the stator) during traction and compensation these vibrations by creating additional traction.
Повышение энергоэффективности использования модуля перемещения координатного стола достигается тем, что дополнительное тяговое усилие, компенсирующее колебания основного тягового усилия, формируется только в местах периодического снижения основного тягового усилия, связанного с влиянием на тяговое усилие конструктивных особенностей двухфазных линейных двигателей, и затраты на его формирование крайне незначительны. Вместе с тем, это позволяет снизить номинальные мощности и потери в основном двухфазном линейном электродвигателе, тяговое усилие которого в прототипе определяется по его минимальному значению, а в предлагаемом техническом решении это усилие и мощность основного двухфазного линейного электродвигателя может быть уменьшена на 35-40%;Improving the energy efficiency of using the coordinate table displacement module is achieved by the fact that additional traction, compensating for fluctuations in the main traction, is formed only in places where the main traction is periodically reduced due to the influence of the design features of two-phase linear motors on the traction, and the costs of its formation are extremely small . However, this allows to reduce the rated power and losses in the main two-phase linear electric motor, the traction force of which in the prototype is determined by its minimum value, and in the proposed technical solution, this force and power of the main two-phase linear electric motor can be reduced by 35-40%;
в модуле перемещения координатного устройства за счет уменьшения суммарной мощности электропривода 10-20% по сравнению с мощностью электропривода прототипа.in the module for moving the coordinate device by reducing the total power of the electric drive 10-20% compared with the power of the electric drive of the prototype.
Этим достигается качественно новый эффект, обеспечивающий повышение качества резки алмазным кругом пластин из твердых материалов при одновременном снижении энергозатрат на реализацию самого процесса резки.This achieves a qualitatively new effect, which provides an improvement in the quality of diamond cutting of plates made of solid materials while reducing energy costs for the implementation of the cutting process itself.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показано поперечное сечение модуля перемещения координатного устройства с дополнительным якорем.In FIG. 1 shows a cross section of a module for moving a coordinate device with an additional armature.
На фиг. 2 показан вид сверху модуля перемещения координатного устройства с дополнительным якорем.In FIG. 2 shows a top view of a module for moving a coordinate device with an additional armature.
На фиг. 3 показано поперечное сечение модуля перемещения координатного устройства с дополнительным двухфазным линейным электродвигателем, размещенным в одной плоскости с основным двухфазным линейным электродвигателем.In FIG. Figure 3 shows a cross-section of a module for moving a coordinate device with an additional two-phase linear electric motor placed in the same plane as the main two-phase linear electric motor.
На фиг. 4 показан вид сверху модуля перемещения координатного устройства с дополнительным двухфазным линейным электродвигателем, размещенным в одной плоскости с основным двухфазным линейным электродвигателем.In FIG. Figure 4 shows a top view of the module for moving the coordinate device with an additional two-phase linear electric motor located in the same plane as the main two-phase linear electric motor.
На фиг. 5 показано поперечное сечение модуля перемещения координатного устройства с дополнительным двухфазным линейным электродвигателем, выполненным из двух частей, размещенных в одной плоскости с основным двухфазным линейным электродвигателем.In FIG. 5 shows a cross-section of a module for moving a coordinate device with an additional two-phase linear electric motor made of two parts located in the same plane as the main two-phase linear electric motor.
На фиг. 6 показано поперечное сечение модуля перемещения координатного устройства с дополнительным двухфазным линейным электродвигателем, выполненным из двух частей, размещенных в перпендикулярной к основному плоскости.In FIG. Figure 6 shows a cross section of a coordinate module moving module with an additional two-phase linear electric motor made of two parts placed perpendicular to the main plane.
На фиг. 7 показана схема формирования дополнительного тягового усилия с использованием дополнительного якоря.In FIG. 7 shows a diagram of the formation of additional traction using an additional armature.
На фиг. 8 показаны колебания тягового усилия при использовании дополнительного якоря.In FIG. Figure 8 shows fluctuations in traction when using an additional armature.
На фиг. 9 показаны колебания тягового усилия при использовании дополнительного двухфазного линейного двигателя меньшей мощности.In FIG. 9 shows fluctuations in traction when using an additional two-phase linear motor of lower power.
На фиг. 10 показана графическая зависимость соотношения мощностей дополнительного двухфазного линейного электродвигателя и мощности основного двухфазного линейного электродвигателя от отношения разности максимального и минимального значений тягового усилия к его минимальному значению, соответствующему номинальной величине.In FIG. 10 shows a graphical relationship between the power ratio of an additional two-phase linear electric motor and the power of the main two-phase linear electric motor on the ratio of the difference between the maximum and minimum values of traction to its minimum value corresponding to the nominal value.
На фиг. 11 показана графическая зависимость отношения мощности электропривода, выполненного согласно предлагаемому техническому решению, к мощности электропривода прототипа от принятого отношения мощности дополнительного двухфазного линейного электродвигателя к мощности основногоIn FIG. 11 shows a graphical relationship of the power ratio of an electric drive, made according to the proposed technical solution, to the power of the prototype electric drive from the adopted ratio of the power of an additional two-phase linear electric motor to the power of the main
- 4 024862 двухфазного линейного электродвигателя.- 4 024862 two-phase linear electric motor.
Модуль перемещения координатного устройства (фиг. 1, 2) состоит из основания 1, направляющей 2, каретки 3, установленной с возможностью взаимодействия опорными поверхностями (не показаны) с направляющей 2 основания 1, имеющей паз (не показан). В координатном устройстве на верхней части (не показана) каретки 3 размещается координатный стол с алмазным режущим диском и его приводом вращения (не показаны).The module for moving the coordinate device (Fig. 1, 2) consists of a base 1, a guide 2, a carriage 3, mounted with the possibility of interaction with supporting surfaces (not shown) with a guide 2 of the base 1 having a groove (not shown). In the coordinate device on the upper part (not shown) of the carriage 3 there is a coordinate table with a diamond cutting disc and its rotation drive (not shown).
Внутри паза каретки 3 размещен основной двухфазный линейный электродвигатель (не показан, условно обозначен позицией I на фиг. 2). Постоянные магниты 4, образующие статор (не показан) основного двухфазного линейного электродвигателя, расположены на верхней поверхности (не показана) направляющей 2 с шагом ΐΜ в направлении перемещения каретки и жестко связаны с ней, а его магнитоэлектрические модули 5а и 5б двух фаз якоря (не показан) размещены вдоль направляющей 2 на каретке 3 с шагом ΐ Э и жестко связаны с ней.Inside the groove of the carriage 3 there is a main two-phase linear electric motor (not shown, conditionally indicated by I in Fig. 2). Permanent magnets 4, forming a stator (not shown) of the main two-phase linear electric motor, are located on the upper surface (not shown) of the guide 2 with a step ΐ Μ in the direction of movement of the carriage and are rigidly connected with it, and its magnetoelectric modules 5a and 5b of two phases of the armature ( not shown) are placed along the guide 2 on the carriage 3 with a step ΐ Э and are rigidly connected with it.
Внутри паза каретки 3 размещены с зазором и жестко связаны с ней антифрикционные вкладыши 6, обращенные к боковым сторонам направляющей 2.Inside the groove of the carriage 3 are placed with a gap and are rigidly connected with it antifriction liners 6, facing the sides of the guide 2.
Модуль перемещения координатного устройства имеет источник питания (ИП) 7 электропривода, блок обратной связи по положению (БОС по положению) 8 каретки 3, позволяющий определить ее положение относительно направляющей 2 по параметрам создаваемого постоянными магнитами статора основного двухфазного линейного двигателя магнитного поля, регистрируемого установленными на каретке двумя датчиками Холла 9а и 9б, выходы которых связаны с входом блока обратной связи по положению 8.The coordinate unit moving module has a power supply (PI) 7 of the electric drive, a position feedback block (BOS by position) 8 of the carriage 3, which makes it possible to determine its position relative to the guide 2 according to the parameters of the main two-phase linear motor of the magnetic field generated by the stator permanent magnets detected on the carriage with two Hall sensors 9a and 9b, the outputs of which are connected to the input of the feedback block at position 8.
Модуль перемещения координатного устройства снабжен программируемым блоком управления электроприводом (ПБУЭП) 10, вход которого связан с выходом блока обратной связи по положению 8, и блоком формирования токов (БФТ) 11, первый выход которого связан с магнитоэлектрическими модулями 5а и 5б двух фаз основного линейного электродвигателя (фиг. 2), второй выход БФТ связан с двумя магнитоэлектрическими модулями 12а и 12б двух фаз дополнительного якоря (фиг. 2), установленными с шагом ΐ, вдоль оси А-А на каретке 3 с возможностью регулируемого перемещения вдоль этой оси в направлении основных магнитоэлектрических модулей 5а и 5б на максимальное расстояние ±8=0,54 Э и фиксации на каретке 3 в требуемом, с позиции минимизации колебаний тягового усилия, положении;The coordinate unit moving module is equipped with a programmable electric drive control unit (PBUEP) 10, the input of which is connected to the output of the feedback unit at position 8, and the current generation unit (BFT) 11, the first output of which is connected to the magnetoelectric modules 5a and 5b of the two phases of the main linear electric motor (Fig. 2), the second output of the BFT is connected with two magnetoelectric modules 12a and 12b of two phases of the additional armature (Fig. 2), installed with a step вдоль, along axis AA on the carriage 3 with the possibility of adjustable movement along this axis in the direction of the main magnetoelectric modules 5a and 5b to a maximum distance of ± 8 = 0.54 Oe and fixation on the carriage 3 in the required position, from the position of minimizing fluctuations in traction effort;
с магнитоэлектрическими модулями 12а и 12б дополнительного двухфазного линейного электродвигателя (фиг. 3, 4), установленными с шагом ΐ Э;with magnetoelectric modules 12a and 12b of an additional two-phase linear electric motor (Fig. 3, 4) installed in increments of ΐ E ;
с магнитоэлектрическими модулями 12'а,12'б и 12а,12б дополнительного двухфазного линейного электродвигателя, установленными с шагом ΐ Э и выполненного из двух частей (фиг. 5, 6), расположенных либо в одной плоскости (не показана) с основным линейным электродвигателем (фиг. 5), либо в перпендикулярной по отношению к нему плоскости (фиг. 6) (не показана).with magnetoelectric modules 12'a, 12'b and 12a, 12b of an additional two-phase linear electric motor installed in increments of ΐ E and made of two parts (Fig. 5, 6) located either in the same plane (not shown) with the main linear motor (Fig. 5), or in a plane perpendicular to it (Fig. 6) (not shown).
Магнитоэлектрические модули 12а и 12б двух фаз дополнительного якоря и магнитоэлектрические модули 12а и 12б, 12'а и 12'б, 12а и 12б дополнительного двухфазного линейного двигателя установлены на каретке 3 с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами 4 основного двухфазного линейного двигателя (фиг. 1, 2), или постоянными магнитами 13 (фиг. 3, 4), 13' и 13 (фиг. 5, 6) дополнительного двухфазного линейного электродвигателя, в совокупности образуя соответствующие блоки дополнительного тягового усилия модуля перемещения координатного устройства.The magnetoelectric modules 12a and 12b of the two phases of the additional armature and the magnetoelectric modules 12a and 12b, 12'a and 12'b, 12a and 12b of the additional two-phase linear motor are mounted on the carriage 3 with the possibility of interaction with the permanent magnets 4 of the main two-phase linear motor (Fig. 1 , 2), or with permanent magnets 13 (Fig. 3, 4), 13 'and 13 (Fig. 5, 6) of an additional two-phase linear electric motor, in aggregate forming the corresponding blocks of additional traction force of the coordinate unit moving module.
В память ГТБУЭП 10 введена предварительно определенная информация о параметрах периодических колебаний номинального тягового усилия при перемещении каретки вдоль направляющей при постоянных, соответствующих номинальному тяговому усилию двухфазного линейного двигателя, параметрах напряжения и токов питания магнитоэлектрических модулей 5а и 5б основного двухфазного линейного электродвигателя.The GTUEP 10 memory has predefined information on the parameters of periodic fluctuations of the nominal traction force when the carriage moves along the guide at constant values corresponding to the nominal traction force of the two-phase linear motor, voltage parameters, and supply currents of the magnetoelectric modules 5a and 5b of the main two-phase linear electric motor.
Магнитоэлектрические модули 12а и 12б двух фаз дополнительного якоря (фиг. 2) размещены на каретке 3 на подвижной, в направлении магнитоэлектрических модулей 5а и 5б основного якоря, платформе 14 с возможностью регулируемого перемещения на расстояние δ(·<0,5ΐΜ (фиг. 2) относительно исходного положения и фиксации в требуемом положении (устройство для фиксации не показано).The magnetoelectric modules 12a and 12b of the two phases of the additional armature (Fig. 2) are placed on the carriage 3 on the platform 14, which is movable in the direction of the magnetoelectric modules 5a and 5b of the main armature, with the possibility of adjustable movement over a distance δ (· <0.5ΐ Μ (Fig. 2) relative to the starting position and fixing in the desired position (device for fixing is not shown).
При проектировании модуля перемещения координатного устройства мощностью ΝΝ0=160 Вт соотношение номинальных мощностей блока дополнительного тягового усилия N и основного Ν0 двухфазного линейного электродвигателя выбирают в диапазоне Νυ/Ν0=0.2-0.6 из зависимости (2) с учетом отношения максимально допустимой величины колебаний номинального тягового усилия δΡ модуля перемещения координатного устройства к его номинальному тяговому усилию ΡΜΝ. Так, например, при допустимой величине колебаний тягового усилия δΡ/ΡΜΝ=0,1 (определяется стабильностью качества резки пластин алмазным кругом) Νβ/Ν0=0,36-0,44·0,1=0,32. При этом суммарная мощность Ννμ электропривода модуля перемещения координатного устройства, определяемая из зависимости (3), составит Ννμ=160-(0,94-0,3·0,32)=135 Вт.When designing a module for moving a coordinate device with a power of Ν Ν0 = 160 W, the ratio of the nominal powers of the additional traction unit N and the main Ν 0 of a two-phase linear electric motor is selected in the range Ν υ / Ν 0 = 0.2-0.6 from dependence (2) taking into account the ratio of the maximum allowable value fluctuations in the nominal traction force δΡ of the module for moving the coordinate device to its nominal traction force Ρ ΜΝ . So, for example, with a permissible magnitude of fluctuations in the traction force δΡ / Ρ ΜΝ = 0.1 (determined by the stability of the quality of cutting the plates with a diamond wheel) Νβ / Ν 0 = 0.36-0.44 · 0.1 = 0.32. In this case, the total power Ν νμ of the electric drive of the coordinate unit moving module, determined from dependence (3), will be Ν νμ = 160- (0.94-0.3 · 0.32) = 135 W.
При использовании в качестве блока дополнительного тягового усилия двух магнитоэлектрических модулей 12а и 12б двух фаз дополнительного якоря (фиг. 2) при отладке модуля перемещения коорди- 5 024862 натного устройства смещением платформы 14, с которой магнитоэлектрические модули 12а и 12б жестко связаны, в направлении основных магнитоэлектрических модулей 5а и 5б подбирается их взаимное положение таким образом, чтобы колебание тягового усилия соответствовало допустимому, после чего платформа 14 жестко фиксируется на каретке 3.When two magnetoelectric modules 12a and 12b are used as a block of additional traction, two phases of an additional armature (Fig. 2) when debugging a module for moving a coordinate device by displacing platform 14, with which magnetoelectric modules 12a and 12b are rigidly connected, in the direction of the main the magnetoelectric modules 5a and 5b are selected their relative position so that the fluctuation of the pulling force is acceptable, after which the platform 14 is rigidly fixed on the carriage 3.
Пример реализации способа управления тяговым усилием электропривода модуля перемещения координатного стола для резки алмазным кругом пластин из сапфира с двухфазным линейным электродвигателем.An example of the implementation of the method of controlling the traction force of the electric drive module for moving the coordinate table for cutting diamond plates from sapphire with a two-phase linear motor.
Прогнозируемая, исходя из сил резания и скорости подачи δ (фиг. 2) каретки 3, мощность модуля перемещения координатного устройства составила 160 Вт, экспериментально установленные допустимые колебания тягового усилия не должны были превышать 10% (0,1) от номинального усилия, что в соответствии с технологическими требованиями обеспечивает высокое качество резки пластин из сапфира алмазным диском:Predicted, based on the cutting forces and feed rate δ (Fig. 2) of the carriage 3, the power of the coordinate unit moving module was 160 W, the experimentally established permissible fluctuations in the traction force should not exceed 10% (0.1) of the nominal force, which In accordance with technological requirements, it provides high quality cutting of sapphire wafers with a diamond disk:
с использованием зависимости (2) было определено соотношение номинальных мощностей блока дополнительного тягового усилия Ц и основного Ν0 двухфазного линейного электродвигателя, составившее ΝΒ/Ν0=0,32;using dependence (2), the ratio of the nominal power of the block of additional traction force C and the main Ν 0 of a two-phase linear electric motor was determined, which amounted to Ν Β / Ν 0 = 0.32;
с использованием зависимости (3) были определены суммарная мощность Ννμ электропривода модуля перемещения координатного устройства, составившая ΝΝΜ=135 Вт, и мощности основного двухфазного линейного электродвигателя Ν0=135/1,32=102 Вт и блока дополнительного тягового усилия N□=0,33 Вт;using dependence (3), we determined the total power Ν νμ of the electric drive of the coordinate module moving module, which amounted to Ν ΝΜ = 135 W, and the power of the main two-phase linear electric motor Ν 0 = 135 / 1.32 = 102 W and the additional traction unit N □ = 0.33 watts;
после изготовления основного двухфазного линейного электродвигателя было осуществлено предварительное измерение и регистрация изменения его тягового усилия ΡΝ (измерение осуществлялось при номинальной скорости перемещения его основного якоря относительно статора δ=10 мм/с, постоянном напряжении и=48 В и амплитуде широтно-импульсно модулированного синусоидального тока 1а=1,5 А, обеспечивающих создание номинального тягового усилия ΡΝ при его минимальном значении);after the manufacture of the main two-phase linear electric motor, a preliminary measurement and registration of the change in its traction force Ρ Ν was carried out (the measurement was carried out at a nominal speed of movement of its main armature relative to the stator δ = 10 mm / s, a constant voltage of = 48 V and an amplitude of a pulse-width modulated sinusoidal current 1 a = 1.5 A, ensuring the creation of a nominal traction force Ρ Ν at its minimum value);
для реализации способа подобраны в качестве источника:for the implementation of the method selected as a source:
а) источник питания Μν δ-350-48 (ИП поз. 7);a) power supply Μν δ-350-48 (IP pos. 7);
б) датчик обратной связи инкрементальный ЛИР-7-3-270-02(30)-05-ПИ-05-4-3 (БОС по положению поз.8);b) incremental feedback sensor LIR-7-3-270-02 (30) -05-PI-05-4-3 (BOS in the position of pos. 8);
в) контроллер приводной БРАС.468333.106 производства ГНПО Планар (ПБУЭП поз. 10);c) drive controller BRAS.468333.106 manufactured by GNPO Planar (PBUEP pos. 10);
г) формирователь тока 2-фазный БРАС.468361.032 производства ГНПО Планар (БФТ поз. 11);d) current generator 2-phase BRAS.468361.032 manufactured by GNPO Planar (BFT item 11);
по результатам измерений тягового усилия с использованием динамометра электронного АЦДУ0,2-И2 были определены шаг 1=40 мм периодических колебаний тягового усилия ΡΝ, координаты его изменения и величины его максимальных РЦтах=85 Н и минимальных значений РЦтт=45 Н и зафиксированы в памяти ПБУЭП 10;According to the results of traction measurements using the dynamometer of the electronic ADCU0.2-I2, a step of 1 = 40 mm of periodic fluctuations in the traction force Ρ Ν was determined, its coordinates of change and its maximum values Р Tsmakh = 85 N and minimum values Р Tstt = 45 N and fixed in the memory of PBUEP 10;
были изготовлены четыре варианта блока дополнительного тягового усилия с номинальной мощностью 0,33 Вт, выполненные в виде:Four versions of the additional traction unit with a rated power of 0.33 W were made, made in the form of:
а) вариант 1: дополнительного якоря, размещенного на каретке 3 вдоль ее оси А-А (фиг. 2) последовательно якорю основного двухфазного линейного двигателя (магнитоэлектрическим модулям 5а и 5б) и выполненного в виде магнитоэлектрических модулей 12а и 12б (фиг. 2), связанных со вторым выходом БФТ 11 и имеющих идентичный магнитоэлектрическим модулям 5а и 5б основного якоря шаг расположения 1 Э (магнитоэлектрические модули 12а и 12б были установлены на подвижной платформе 14 с возможностью перемещения в направлении оси А-А относительно магнитоэлектрических модулей 5а и 5б основного якоря каретки 3 и жесткой фиксации на ней);a) option 1: an additional anchor placed on the carriage 3 along its axis A-A (Fig. 2) sequentially to the armature of the main two-phase linear motor (magnetoelectric modules 5a and 5b) and made in the form of magnetoelectric modules 12a and 12b (Fig. 2) associated with the second output of the BFT 11 and having a step of 1 Э identical to the magnetoelectric modules 5a and 5b of the main armature (magnetoelectric modules 12a and 12b were mounted on a movable platform 14 with the possibility of moving in the direction of the axis AA relative to magnetoelectrically x modules 5a and 5b of the main anchor of the carriage 3 and hard fixation on it);
б) вариант 2: дополнительного двухфазного линейного электродвигателя (позиция II на фиг. 4), имеющего идентичные основному двухфазному линейному электродвигателю шаг 1м расположения постоянных магнитов 13, размещенных на направляющей 2 параллельно постоянным магнитам 4 основного двухфазного линейного электродвигателя (позиция I на фиг 4) и смещенных относительно них на половину шага 0,51м вдоль оси А-А направляющей 2, и шаг 1 Э расположения электромагнитных модулей 12а и 12б, размещенных на каретке 3 параллельно электромагнитным модулям 5а и 5б основного двухфазного линейного электродвигателя, смещенных относительно их на половину шага 0,51 Э и связанные со вторым выходом БФТ 11;b) option 2: an additional two-phase linear electric motor (position II in Fig. 4) having a step of 1 m identical to the main two-phase linear electric motor of the arrangement of permanent magnets 13 located on the guide 2 parallel to the permanent magnets 4 of the main two-phase linear motor (position I in Fig. 4 ) and offset relative to them by half a step 0.51 m along the axis AA of guide 2, and step 1 E of the location of the electromagnetic modules 12a and 12b located on the carriage 3 parallel to the electromagnetic modules 5a and 5b of the main ovnogo two-phase linear electric motor, offset from them by half a step of 0.51 Oe and associated with the second output of the BFT 11;
в) вариант 3: дополнительного двухфазного линейного электродвигателя, состоящего из двух частей, размещенных в одной плоскости с основным двухфазным линейным электродвигателем симметрично плоскости Б-Б (плоскости его симметрии на фиг. 5);c) option 3: an additional two-phase linear electric motor consisting of two parts located in the same plane as the main two-phase linear electric motor symmetrically to the BB plane (its symmetry plane in Fig. 5);
г) вариант 4: дополнительного двухфазного линейного электродвигателя, состоящего из двух частей, размещенных перпендикулярно плоскости расположения основного двухфазного линейного электродвигателя симметрично плоскости Б-Б (фиг. 6);d) option 4: an additional two-phase linear electric motor, consisting of two parts placed perpendicular to the plane of the main two-phase linear electric motor symmetrically to the plane BB (Fig. 6);
при работе модуля перемещения координатного устройства (перемещении каретки 3 со скоростью подачи δ) двумя датчиками Холла 9а и 9б (фиг. 2, 4) и БОС по положению 8 определялось положение каретки 3 относительно направляющей 2 и полученные данные вводились в ПБУЭП 10, где посредством специализированного программного обеспечения сопоставлялись с координатами хранящихся в ПБУЭП 10 данных о периодических изменениях тягового усилия, создаваемого основным двухфазным линейнымduring operation of the coordinate unit moving module (moving the carriage 3 with the feed rate δ) by two Hall sensors 9a and 9b (Figs. 2, 4) and BOS, the position of the carriage 3 relative to the guide 2 was determined by position 8 and the obtained data were entered into the PBEP 10, where specialized software was compared with the coordinates of the data stored in PBUEP 10 on periodic changes in traction created by the main two-phase linear
- 6 024862 двигателем, и с учетом полученных результатов и требуемой величины тягового усилия формировался 2-мерный вектор оценки распределения магнитных потоков якоря и статора и команда на изменение параметров широтно-импульсного модулированного тока питания магнитоэлектрических модулей 5а и 5б основного двухфазного линейного электродвигателя и магнитоэлектрических модулей 12а и 12б (фиг. 2) или магнитоэлектрических модулей 12а и 12б (фиг. 4), дополнительного якоря или магнитоэлектрических модулей 12'а, б и 12а, б (фиг. 5, 6) дополнительного двухфазного линейного электродвигателя.- 6,048,862 by the engine, and taking into account the results obtained and the required magnitude of traction, a 2-dimensional vector of estimating the distribution of the magnetic fluxes of the armature and stator and a command to change the parameters of the pulse-width modulated power supply current of the magnetoelectric modules 5a and 5b of the main two-phase linear electric motor and magnetoelectric modules were formed 12a and 12b (Fig. 2) or magnetoelectric modules 12a and 12b (Fig. 4), an additional armature or magnetoelectric modules 12'a, b and 12a, b (Fig. 5, 6) of additional two-phase th linear electric motor.
Формирование (широтно-импульсным модулированием) токов в магнитоэлектрических модулях 12а и 12б дополнительного якоря осуществлялось в соответствии с 2-мерным вектором, сформированной командой и зависимостями (4)-(7). Графическое представление сформированных основного Ро и дополнительного Р4 тяговых усилий показано на фиг. 7, результаты контроля тягового усилия, развиваемого электроприводом модуля перемещения координатного устройства - на фиг. 8.The formation (by pulse-width modulation) of the currents in the magnetoelectric modules 12a and 12b of the additional armature was carried out in accordance with the 2-dimensional vector formed by the team and dependencies (4) - (7). A graphical representation of the generated main Po and additional P 4 pulling forces is shown in FIG. 7, the results of the traction control developed by the electric drive of the module for moving the coordinate device - in FIG. 8.
Сформированные широтно-импульсным модулированием токи магнитоэлектрических модулей 12а, б (фиг. 4), 12'а, б и 12а, б (фиг. 5, 6) дополнительного двухфазного линейного электродвигателя были идентичны по форме токам магнитоэлектрических модулей 5а и 5б основного двухфазного линейного электродвигателя имели пропорционально отношению Νυ/Ν0 амплитуду и смещены (за счет смещения дополнительного двухфазного линейного электродвигателя в направлении продольной оси направляющей 2) на половину шага колебания тягового усилия Ро, создаваемого основным двухфазным линейным электродвигателем. Магнитное поле, создаваемое магнитоэлектрическими модулями 5а и 5б, 12а и 12б или 12'а, 12'б и 12а, 12б, взаимодействовали с магнитными полями расположенных на направляющей 2 постоянных магнитов соответственно 4, 13 (фиг. 3, 4), 13' и 13 (фиг. 5, 6), заставляя каретку 3 перемещаться по направляющей 2 со скоростью подачи δ (фиг. 2, 4) в прямом или обратном направлениях. График изменения суммарного тягового усилия, развиваемого электроприводом модуля перемещения координатного устройства, показан на фиг. 9.The currents of the magnetoelectric modules 12a, b (Fig. 4), 12'a, b and 12a, b (Figs. 5, 6) of the additional two-phase linear electric motor formed by pulse-width modulation were identical in shape to the currents of the magnetoelectric modules 5a and 5b of the main two-phase linear of the electric motor were proportional to the ratio Ν υ / и 0 amplitude and offset (due to the displacement of the additional two-phase linear electric motor in the direction of the longitudinal axis of the guide 2) by half the pitch of the oscillation of the traction force P о created by the main two-phase linear electric motor. The magnetic field generated by the magnetoelectric modules 5a and 5b, 12a and 12b or 12'a, 12'b and 12a, 12b, interacted with the magnetic fields of the permanent magnets located on the guide 2, 4, 13 (Fig. 3, 4), 13 ' and 13 (Fig. 5, 6), forcing the carriage 3 to move along the guide 2 with the feed rate δ (Fig. 2, 4) in the forward or reverse directions. A graph of the change in the total tractive effort developed by the electric drive of the coordinate unit moving module is shown in FIG. nine.
Влияние отношения %Ρ/ΡΝΜ на отношение ΝΒ/Ν0 приведено на фиг. 10, отношения ΝΒ/Ν0 на отношение номинальной мощности электропривода в предлагаемом техническом решении к номинальной мощности электропривода прототипа Ν·.,·Μ/Ν·.,0 - на фиг. 11. Сплошной линией на фиг. 10 и 11 показаны значения в соответствии с зависимостями (2) и (3), точками - действительные, отклонения между которыми не превышают допустимой для инженерной практики точности 4-6%.The effect of the% Ρ / Ρ ΝΜ ratio on the Ν Β / Ν 0 ratio is shown in FIG. 10, the ratio Ν Β / Ν 0 to the ratio of the rated power of the electric drive in the proposed technical solution to the rated power of the electric prototype Ν ·., · Μ / Ν ·., 0 - in FIG. 11. The solid line in FIG. Figures 10 and 11 show the values in accordance with dependences (2) and (3), the points are real, the deviations between which do not exceed the accuracy acceptable for engineering practice 4-6%.
Анализ результатов апробации предлагаемых технических решений показал, что их реализация позволяет снизить до требуемого (для обеспечения регламентированного требованиями к качеству резки алмазным кругом) уровня колебаний тягового усилия, создаваемого электроприводом модуля перемещения координатного устройства, при существенном снижении мощности и повышении энергоэффективности использования модуля перемещения координатного устройства.An analysis of the testing results of the proposed technical solutions showed that their implementation can be reduced to the required (to ensure the requirements for the quality of cutting with a diamond wheel, regulated) level of fluctuations in the tractive effort created by the electric drive module for moving the coordinate device, while significantly reducing power and increasing the energy efficiency of using the module for moving the coordinate device .
1. ΙιΙΙρ ://Фгес1бг1уе.ги/ргобис18/18та/18та-3 2.1. ΙιΙΙρ: //Fges1bg1ue.gi/gobis18/18ta/18ta-3 2.
2. Патент КИ 2421317.2. Patent KI 2421317.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300502A EA024862B1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Module for coordinate device movement and method of control of traction force of its motor drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300502A EA024862B1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Module for coordinate device movement and method of control of traction force of its motor drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201300502A1 EA201300502A1 (en) | 2014-09-30 |
| EA024862B1 true EA024862B1 (en) | 2016-10-31 |
Family
ID=51628533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201300502A EA024862B1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Module for coordinate device movement and method of control of traction force of its motor drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA024862B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4834353A (en) * | 1987-10-19 | 1989-05-30 | Anwar Chitayat | Linear motor with magnetic bearing preload |
| RU2133184C1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-07-20 | Чаталбашев Александр Петрович | Coordinate table, coordinate table portal and method for manufacture of inducer for multiphase linear electric engine |
| RU2421317C2 (en) * | 2009-07-20 | 2011-06-20 | ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" | Coordinate device transfer module |
| RU2459345C2 (en) * | 2010-10-07 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method of vector control of induction motor torque and device for its realisation |
-
2013
- 2013-03-26 EA EA201300502A patent/EA024862B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4834353A (en) * | 1987-10-19 | 1989-05-30 | Anwar Chitayat | Linear motor with magnetic bearing preload |
| RU2133184C1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-07-20 | Чаталбашев Александр Петрович | Coordinate table, coordinate table portal and method for manufacture of inducer for multiphase linear electric engine |
| RU2421317C2 (en) * | 2009-07-20 | 2011-06-20 | ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" | Coordinate device transfer module |
| RU2459345C2 (en) * | 2010-10-07 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method of vector control of induction motor torque and device for its realisation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201300502A1 (en) | 2014-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8653766B2 (en) | Linear motor driving system and linear motor control method | |
| US5416397A (en) | Linear motor control system and method of use | |
| CN101826786B (en) | Linear motor | |
| WO2009119810A1 (en) | Servo motor position control device | |
| JPWO2012056842A1 (en) | Discretely arranged linear motor system | |
| US20200266692A1 (en) | High Force And Low Noise Linear Fine-Tooth Motor | |
| KR20120101291A (en) | Position detection device for movable magnet type linear motor | |
| JP2007295716A (en) | Torque control device of permanent magnet synchronous motor | |
| Yang et al. | Analysis on the multi-dimensional spectrum of the thrust force for the linear motor feed drive system in machine tools | |
| US10097127B2 (en) | Thrust constant derivation method and movement control method of linear motor, and thrust constant derivation device and movement control device of linear motor | |
| JP6005803B2 (en) | Linear motor device and control method | |
| JP2006034017A (en) | Linear motor for machine tool | |
| JP5756445B2 (en) | Linear motor control method | |
| US8044615B2 (en) | Method for controlling AC linear motors, device for driving AC linear motors, and system of AC linear motors | |
| JP2010098894A (en) | Drive system of linear motor | |
| EA024862B1 (en) | Module for coordinate device movement and method of control of traction force of its motor drive | |
| US6671637B2 (en) | Thrust ripple measuring apparatus and method in linear motor | |
| Demir et al. | Impact of lamination processing methods on performance of permanent magnet synchronous motors | |
| JP2009200457A (en) | Positioning device | |
| JP2006054974A (en) | Linear motor | |
| JP2010207038A (en) | Method of analyzing thrust ripple and method of correcting same | |
| RU2025035C1 (en) | Electric motor drive | |
| Yoon et al. | High-force linear iron-core fine-tooth motor | |
| Ojiro et al. | Consideration on control method of the large-sized gantry-type linear motor slider | |
| Ponomarev | Control of permanent magnet linear synchronous motor in motion control applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY RU |