Pod pojmem elektromotor se asi každému nejdříve vybaví klasický rotační pohon s pevným statorem a otáčejícím se rotorem. Pokud se dodá lineární elektromotor, tak ty v oboru zasvěcení si patrně představí pojezd a na něm pohybující se „vozík“ / jezdec. V mnoha případech, zvláště v případě stále vyspělejších robotů a automatů potřebujeme realizovat lineární pohyb ve vertikálním nebo horizontálním směru, který je realizován vysouváním a zasouváním tyče podobně jako u pneumatických válců (např. pro zvedání ramen, vystrkování předmětů z dopravního pásu, svislé pokládání / zvedení předmětů apod.). Právě k těmto účelům nebo jako přímá náhrada pneumatických válců výborně poslouží válcové lineární pohony, které obvykle mají velmi kompaktní rozměry a přitom dobrou rychlost vysouvání a zatížitelnost. Ano, v případě malých rychlostí lze toto povést ozubeným převodem rotačního pohybu běžného elektromotoru na lineární, ale toto provedení je náročné na uspořádání, provedení není zrovna kompaktní, je u něj náročnější údržba a rychlost pohybu omezena.

Válcové mikropohony RCL od společnosti IAI

Jedním z předních světových výrobců lineární elektromotorů / pohonů je americká společnost IAI. Její nabídka je opravdu velmi rozsáhlá a najdeme zde i velmi malé válcové pohony (mikropohony) s označeném RCL. Ty nejmenší mohou mít vnější průměr 16 mm a délku jen 200 mm, přičemž poskytují zdvih 25 mm. Samozřejmě jsou k dispozici provedení i o malinko větší s průměry válců 20 až 25 mm, které poskytují zdvih až 40 mm s přesností regulace na 0,1 mm. Zde se ke zjišťování polohy využívá vestavěného inkrementálního snímače. Jsou tedy vhodné pro velmi jemné a přesné stroje, roboty a mechanismy. I při těchto malých velikostech jsou tažnou / tlačnou silou až 30 N tyto motory schopny ve vertikálním použití zvedat až 0,4 kg. U horizontálního použití pak až 0,5 až 2 kg. To vše při rychlosti pohybu až 300 až 450 mm/s a zrychlení až 2 G v horizontálním nebo 1 G ve vertikálním použití. Díky tomu je lze použít i místo solenoidů často používaných u různých elektricky ovládaných rychlých ventilů.

Z pohledu ovládání / napájení se motor řídí pulsním (obdélníkovým) 3fázovým 24 V napětím, které se přivádí na napájecí svorky U, V a W 3fázové budicí cívky (3-phase coil). K řízení se však využívá níže uvedených řídicích jednotek, které umožňují přesně a snadno řídit pozice vysunutí, rychlost pohybu a průběh zrychlení a brždění. Velkou výhodou uvedeného typu RCL je již vestavněný inkrementální enkodér, který slouží jako zpětná regulační vazba pro řídící jednotku.

Základní vlastnosti:

• Rozměry: 16 x 200 mm; 20 x 236 mm; 25 x 300 mm
• Zdvih: 25 mm; 30 mm; 40 mm
• Rychlost pohybu: 300 mm/s; 340 mm/s; 450 mm/s
• Zrychlení: vertikální 1 G; horizontální 2 G
• Napájení: 24 VDC; 2 až 10 W pevným kabelem
• Max. zatížení: ve vertikální směru 0.1 až 0.4 kg; v horizontálním směru 0.5 až 2 kg
• Max. tlačná / tažná síla: 10 až 30 N

Řízení mikropohonů RCL

Jak je známo, každý elektromotor musí mít svoje řízení a buzení, kterým je ovládán. Pokud jej nechceme jen zapnout či vypnout, ale chceme i nějakou polohovou nebo pohybovou regulaci, je nutné použít pro tyto účely řídící jednotky, nejlépe speciálně navržené pro daný typ motoru. Stejně je tomu i u zde uvedeného mikropohonu RLC, pro který jsou z mnoha různých IAI produktů určeny jednotky ACON a ASEL. Zatímco ta první s názvem ACON slouží pro účely polohování (polohovací řídící jednotka), ASEL je univerzální 2osá programovací řídící jednotka pro náročné aplikace.

Polohovací řídicí jednotka ACON

Řídicí 1-osé polohovací jednotka řady ACON je nabízena v celkem 5 různých provedeních, poskytujících různou podporu ovládání:

• ACON-C a ACON-CG - standardní provedení pro běžné řízení pozice s až 512 pozicemi
• ACON-CY - provedení solenoid s 3 pozicemi pro přímou náhradu solenoidových ventilů
• ACON-PL / PO - provedení pro řízení vstupních sekvencí impulsů
• ACON-SE - provedení pro online síťové řízení polohy sériovou komunikací RS-485 (paměť na 64 pozic)

Provedení ACON-C lze pak považovat za základní řídící jednotku řady ACON-C. To poskytuje buď 64 nebo v rozšířeném provedení až 512 nastavitelných polohových pozic a jejich hraničních pohybových zón. Lze i nastavit parametry a křivku zrychlení a brždění pro minimalizaci rázů a vibrací a rychlost pohybu.

Programování se provádí prostřednictvím sériového rozhraní RS-485 z PC, PLC nebo jiného nadřazeného systému.

Základní parametry jednotky ACON-C

• Počet řízených os: 1
• Napájecí napětí motoru: 24 VDC
• Budící proud motoru: 1.3 až 1.7 A
• Měření pozice: inkrimentální enkodér, max. 800 impulsů na otáčku
• Počet nastavitelných pozic:
  • standardní provedení: 64
  • rozšířené provedení: 512
• Řízení přechodu na pozice (např. z PLC):
  • 16 vstupních řídících bin. signálů 24 V
  • 16 výstupních zpětných info bin. Signálů 24 V
  • nastavení funkce řízení do 1 z 5 režimů
• Záloha paměti při výpadku napájení
• Nastavené pozice uložené v sériové EEPROM
• LED indikace funkce
• Programovací / učící rozhraní: RS-485
• Rozhraní pro připojení enkodéru: RS-422A/423A
• Napájení: 24 VDC
• Rozměry: 35 x 178.5 x 68.1 mm
• Hmotnost: cca 300 g
• Krytí: IP20

Programovací řídící jednotka ASEL

Kontroléry ASEL je univerzálnější řídicí jednotka pro 1- nebo 2-osou regulaci lineárních motorů / pohonů AIA. Pro tyto účely poskytuje tzv. programový režim, ve kterém pohon ovládá v jednotce uložený program, nebo v tzv. polohovacím režimu, ve kterém se využívá uložených až 1 500 pozic, na které se přechází dle povelů z nadřazeného PLC. Zjišťování aktuální pozice lze provádět z inkrementálního sériového enkodéru, absolutního sériového enkodéru, ABZ paralelní enkodér. Ovládání běhu programu či přechod na nastavené pozice lze provádět pomocí 24 binárních vstupů a 8 výstupů v režimu NPN nebo PNP. Jednotka nabízí i další řídící vstupy pro nouzové zastavení nebo brždění apod. Jednotka má rozměry 43 x 159 x 110 mm a hmotnost cca 450 g.

V programovém režimu může mít program napsaný v programovacím jazyku Super SEL délku až 2000 kroků a v jednotce může být uloženo až 64 programů. V rámci multitaskingu lze paralelně provozovat až 8 programů. Programy jsou uloženy ve Flash EPROM paměti. V polohovacím režimu lze nastavit až 1 500 polohových pozic a k dispozici je dalších 5 podrežimů, které umožňují řízení přizpůsobit dané aplikaci na míru.

Závěr

Zde představený lineární motor je svými minirozměry ideální nástroj pro realizaci malých robotů a plně automatických mini zařízeních a systémů. Samozřejmě, že v nabídce společnosti IAI je i mnoho velkých verzí různě provedených s velkých zdvihem a větší silou pro velké stroje. Ty ale vyrábí po světě mnoho různých firem, a proto mě právě zaujala tyto nejmenší provedení. Více informací, datasheety, manuály i 2D a 3D modely pak najdete na stránkách výrobce www.intelligentactuator.com/products/micro_cylinder_rcl.php.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka výrobce, společnosti IAI America, Inc. - www.intelligentactuator.com
• Přímý odkaz na stránky o lineárních mikromotorech RCL - www.intelligentactuator.com/products/micro_cylinder_rcl.php.
•  
• Další zajímavé články najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz