2
Ottimizzati per:carichi inerziali 10-250 kgrimpiazzo cremagliere – cinghie – motoriduttorialte accelerazioni – velocitàcorsa 500-6000 mmtempo di posizionamento < 100 msec
L’ Evoluzione del Posizionamento
Motori Lineari
La terza generazione di motori lineari progettata da
Phase Motion Control, la serie Wave, é stata concepita
e realizzata per rimpiazzare competitivamente e con
prestazioni superiori i sistemi di posizionamento
lineare con motorizzazione convenzionale a carico
prevalentemente inerziale e massa trasportata tra i
10 e i 250 kg.
I motori Wave sono realizzati per un montaggio
semplice a bordo della macchina, senza raffreddamento,
e si interfacciano direttamente con gli azionamenti
Phase Motion Control realizzando il sistema di
posizionamento con più elevata banda passante di
controllo oggi disponibile.
L’eliminazione di ogni trasmissione meccanica (ridut-
tori, pignoni, cremagliere, viti, giunti), oltre a incre-
mentare le prestazioni e l’affidabilità grazie all’assenza
di ogni organo di consumo, rende anche l’applicazione
estremamente competitiva con la soluzione tradizio-
nale.
• Posizionamento e indexing veloce• Adatti per carichi con massa da 10 a 250 kg• Accelerazioni fino a 5 g• Velocità fino a 6m/sec• Montaggio semplificato con ampie tolleranze• Raffreddamento per conduzione
convezione naturale (IC 0041)
• Robot cartesiani di posizionamento e montaggio
• Plotter e macchine tagl io laser, waterjet
• Macchine per lavorazione tessuti, carta, legno
• Sistemi di carico/scarico pezzi
• Cambi utensili veloci
Applicazioni
Verso il superamento di cremagliere, cinghie, viti...
3
S
R
1
2
E1
E2
Cos’é un Motore Lineare?
I motori lineari serie Wave sono organi elettrici che generanouna spinta e che devono essere alloggiati sulla macchina azionatadi cui sfruttano i supporti. Un tipico esempio di montaggio éraffigurato nella figura.
Il motore é composto da:• Uno statore, o slider, (S) che porta gli avvolgimenti elettrici, lasonda per protezione e monitoraggio termico (PTC + Kty 84)ed eventualmente il sensore di posizione magnetico (opzione S)• Una rotaia magnetica o Rotor (R), che viene composta montandopiù segmenti di seguito fino ad ottenere la lunghezza necessaria.La lunghezza della rotaia magnetica deve essere pari alla corsa
utile più la sovrapposizione magnetica (SM, vedi disegni tecnici)specifica per ogni modello di motore.Il motore è privo di supporti propri e deve essere montatosull’organo azionato, nel disegno per esempio un banco realizzatoin profilato (1) e un carrello (2) di cui sfrutta i supporti; le sedidi montaggio di statore e rotori devono essere realizzate inmodo tale da garantire la corretta posizione e distanza tra statoree rotaia magnetica (vedi cap. 1 delle Note Applicative)Il sistema di posizione deve essere completato da un sensore diposizione (E1, E2), tipicamente una riga magnetica o ottica, la cuitestina di lettura deve essere montata rigidamente sul carrelloil piu’ vicino possibile al motore.
ATTRAZIONE MAGNETICA
I motori serie Wave hanno tutti una attrazionecostante tra statore e rotaia magnetica,presente anche in assenza di alimentazione.Tale attrazione può essere utilizzata perprecaricare i pattini ovvero, con una sceltaopportuna della disposizione del motore, persopportare parte del carico. In ogni caso lastessa va tenuta ben presente neldimensionamento dei supporti, che devonosempre essere a rotolamento.
WVS 4
0W
VS 8
0
4
WVR 2 WVR 4
WVS 2
0
21015030
17.1698.16
204.16165
82
74
36480 105 10517.16
323
21049.1697.16
26.84
74
56 34
82
45.5 n°2 M16x1.5
684
130301321302816017.16
56
49.16
120 515
640
26.84
74
45.5
34 82
n° 2 M16x1.5
62
50.25 100 49.75
200
62
50.25 100
400
49.75100 100
78
9.4
78
9.4
82
34
45.5 n°2 M16x1.5
82
78
55.8 0.1
Disponibi l i in formato DXF su http://www.phase . i t
Disegni Tecnici
Statore serie WVS
Fori per spine di centraggio O5 H7
N° 3+3 fori M6
Fori per spine di centraggio O5 H7
N° 6+6 fori M6
SM
N° 9+9 fori M6
attrazione magnetica
spinta
vite M6 TCEI
vite M5 TCEItesta ribassata
Coppia di serraggio=4Nm
Traf
erro
(m
ecc.
) 0.
9
Fori per spine di centraggio O5 H7
N° 4 coppie di fori O5.2 spaziati 100mmN° 2 coppie di fori O5.2 spaziati di 100mm
SM
Rotore serie WVR
SM
5
WMR 2 WMR 4
90
126
17.16 32 48 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53
678573
640
144
364
20590
144
17.16 32 48 53 53 53 53 28
323
126
203
90 103
144
126
17.16 32 48 53
165
152
148.456
0.1
WM
S050
WM
S10
0W
MS200
45.5
n°2 M16x1.5
152
45.5
n°2 M16x1.5
152
45.5
n°2 M16x1.5
152
200
33.33 66.666.6
148.
4
132
9.6
148.
4
400
148.
4
132
33.33 66.666.6 9.6
148.
4
Statore serie WMSN° 2 fori per spine di centraggio O5 H7
N° 4+4 fori M6profondità 5mm
SM
attrazione magnetica
spinta
N° 2 fori per spine di centraggio O5 H7
N° 8+8 fori M6
N° 2 fori per spine di centraggio O5 H7
vite M6 TCEI
vite M5 TCEItesta ribassata
Coppia di serraggio=4Nm Traf
erro
(m
ecc.
) 0.
9
N° 13+13 fori M6
SM
SM
Rotore serie WMR
3 coppie di fori O5.2 spaziati 66.6 mm 6 coppie di fori O5.2 spaziati 66.6 mm
6
Quadro riassuntivo dati tecnici, motori Wave
Dati di riferimentoSpinta nominale serv. continuo,asse bloccato 1)
Velocità nominale 2)
Potenza nominale in servizio continuo 1)
Spinta di picco, servizio 10% 3)
Caratteristiche fisicheMassa statoreAccelerazione a spinta di piccoMassa rotore/metroSovrapposizione magnetica richiestaIsolamentoRaffreddamentoAttrazione magnetica tra statore e rotoreProtezione
Caratteristiche termichePerdite 5) a spinta nominale 1)
Impedenza termica, rame-baseCapacita' termicaCostante di tempo termicaPerdite a vuoto a vel. nominaleSoglia di intervento PTC (3x)
Caratteristiche elettrichePasso polareCollegamentoForza elettromotrice, 20 °CCostante di spinta, 20 °CCoefficiente di temperatura di EMF e KtResistenza avvolgimento, 20 °CInduttanza avvolgimento, 1000 Hz 5)
Tensione nominale 1),2)
Velocita' max alla spinta di picco ( al. 350 Vac)Corrente nominale ad asse bloccato 1)
Corrente di picco 3)
Frequenza a vel. Nominale 2)
Corrente di smagnetizzazione a 125 °CSezione consigliata per il cablaggio 4)
Codifica
T100wnPn
Tpk
JmapkMSM
LnRthfCth�aL0
PTCt
PN
KeKt
dKe/dTRwLwVn
�pkIn0Ipkfn
IdmWsize
WVS.80.6.3
7366
44141657
10,3016,43,9
643
5000IP 20
2640,27
43121143
32130
20Y
4370
-0,091,219
3123,65
10,4531,40
150942,5
WMS.100.3.3
9853
29552220
11,4519,87,3
326
6000IP 20
3170,22
47921058
24130
20Y
84138
-0,093,161
3241,647,13
21,4175642,5
WVS.20.6.3
1846
1105415
2,9514,33,9
165
1250IP 20
661,06
12351309
8130
20Y
3558
-0,093,251
2564,503,209,61150291,0
WVS.40.6.3
3686
2207829
5,4015,63,9
326
2500IP 20
1320,53
22601198
16130
20Y
4370
-0,092,438
3123,655,23
15,70150471,0
WMS.050.6.3
4956
29721116
6,2518,27,3
165Classe F
3000IP 20
1580,44
26181156
12130
20Y
4270
-0,091,631
3203,387,09
21,29150642,5
WMS.100.6.3
9836
59012216
11,4519,87,3
326
6000IP 20
3170,22
47922019
60130
20Y
5184
-0,091,223
3862,79
11,6434,98
1501052,5
WMS.200.6.3
19676
118024432
21,8420,77,3
643
12000IP 20
6340,11
91411009120130
20Y
5184
-0,090,611
3862,79
23,2969,96
1502108,0
Unità dimisura
Nrmsm/sWNrms
kggkg/m
N
W°C/WJ/°CsW°C
mm
Vs/mN/Arms%/°COhmmHVrmsm/secArmsArmsHzApkmmq
Conduzione/convezione
Definiz ione del le caratterist iche dei motori :
I dati riportati sono tipici e sono soggetti alle normali tolleranze direalizzazione. In particolare, EMF, Kt e Rw vengono garantite entrouno scostamento del +/- 10% rispetto al valore nominale. I dati siriferiscono a motore montato correttamente con traferro nominale.1) La spinta nominale é la spinta che può essere erogata incondizioni di servizio continuo o equivalente rms, a bassa velocità,a cui la temperatura del rame si stabilizza entro i 120 °C a condizioneche la piastra di montaggio sia in grado di dissipare il carico termiconominale (5) stabilizzandosi a temperatura non superiore ai 60 °C.2) La velocità nominale é quella velocità a cui corrisponde unatensione sul motore a spinta nominale pari alla tensione dialimentazione ridotta del 15% per consentire un correttofunzionamento dell’azionamento. Se si prevede di voler operare a
spinta di picco a velocità elevate, occorre verificare che la tensionedisponibile dall’azionamento sia superiore alla tensione richiesta dallasomma vettoriale di EMF e caduta sull’impedenza del motore nelpunto operativo previsto.3) Spinta di picco: definisce la spinta oltre la quale la saturazionedel circuito magnetico rende ulteriori sovraccarichi del motoreinefficaci. Nella serie Wave, tale limite é stato coordinato con i limititermici del sistema e la spinta di picco può essere sostenuta per untempo massimo pari alla costante di tempo termica /10 e con unduty cycle del 10%.4) Sezione consigliata per i cavi flessibili di interconnessione. Usareesclusivamente cavi con lubrificazione interna per alta flessibilità, disezione più vicina possibile a quella specificata. Condurre i cavi in uncingolo adatto alle alte accelerazioni lasciandoli liberi di flettere senzavincoli o attriti.
7
Bm (mT)
600
480
360
240
120
9030 60
Protezione dei motori lineari, propagazionedel campo magnetico
I motori Wave sono realizzati in protezione IP 20 per montaggioall’interno della macchina azionata. La rotaia magnetica ha un raggiodi attrazione di oggetti ferromagnetici di circa 60 mm.A titolo di riferimento la figura mostra il decadimento del campomagnetico stazionario in funzione della distanza; a 60 mm il camporesiduo é inferiore a 5 Gauss.Il campo magnetico della rotaia del motore, che é stazionario, nongenera interferenza RFI e di norma non interferisce con i sensoridi posizione magnetici e con tutti i sensori differenziali. Tuttavia, inpresenza di polveri ferromagnetiche nell’ambiente, lo stesso agiscecome filtro attirando la polvere magnetica. Il deposito di polverenon crea inconvenienti fino a che non invade il traferro in modosignificativo. In generale questo problema, che è comune agli encodermagnetici lineari, è sopravalutato. In ogni caso è opportuno provvedereuna protezione della rotaia magnetica, come del sensore lineare edei pattini. In presenza di truciolo o polvere ferromagnetica siconsiglia di porre in leggera sovrapressione la cavità del motore e/outilizzare protezioni a nastro, a telescopio o a soffietto.
Note applicative
Tolleranze di lavorazione sedi e proceduredi montaggio
I motori della serie Wave operano con un traferro nominale di 0,9mm che consente l’utilizzo di lavorazioni meccaniche semplici peril montaggio del motore.
La tolleranza complessiva di montaggio e di movimento non deveportare ad una alterazione del traferro nominale superiore a +0,1/-0,3 mm per non pregiudicare le prestazioni del sistema.Un traferro superiore al nominale produce una riduzione della spintautile e quindi un maggiore riscaldamento del motore.Un traferro inferiore al nominale, se comunque esente da contattomeccanico, incrementa la spinta ma riduce la velocità massimaraggiungibile ed aumenta il cogging.
Per il montaggio del rotore, o rotaia magnetica, occorre predisporreuna superficie con planarità raccomandata entro 0,1 mm su 400mm pari alla lunghezza del segmento rotore fornito. La planaritàriportata a lunghezze superiori non coinvolge il motore , a menoche la geometria dei supporti porti a variazioni del traferro oltrela tolleranza nominale. Il piano di appoggio della rotaia magneticapuò essere indifferentemente di materiale ferromagnetico oamagnetico, quale la lega leggera.
Un piano amagnetico è vantaggioso per prevenire leggeremagnetizzazioni parassite della macchina operatrice che potrebberogenerare correnti parassite nei supporti.
I segmenti di rotaia sono appoggiati sul piano di montaggio e siassiemano consecutivamente rispettando il senso dellamagnetizzazione (se montati correttamente, i segmenti si attraggonol’un l’altro in posizione).
I segmenti rotore si bloccano con viti Torx o comunque ad esagonoincassato ribassate con coppia di serraggio pari a 4 Nm; se lalunghezza libera della vite è superiore a 20 mm, non è necessariodispositivo di bloccaggio; altrimenti occorre provvedere ad evitareche vibrazioni e lavoro termico allentino le viti. A tale scopo siconsiglia l’adozione o di una rondella seghettata - ovvero di vitiautobloccanti – o l’uso di frenafiletti leggero (per esempio tipoLoctite 222 o 242).
Il motore lineare tollera un disallineamento laterale (perpendicolarealla direzione del moto) di +/- 0,5 mm e pertanto non è necessarioun riferimento o battuta di montaggio laterale.
Per quanto riguarda la tolleranza di montaggio nella direzione delmoto, anch’essa è pari a +/-0,5 mm intesa come scostamentomassimo tra due qualunque segmenti motore. Di conseguenza:• se il piano di montaggio è realizzato con fori filettati posizionatientro la prescritta tolleranza , il montaggio fa riferimento aifori su qualunque lunghezza di rotaia• se il piano di montaggio è realizzato con guide a T senza impegnolongitudinale, la tolleranza di realizzazione dei segmenti magneticiconsente il montaggio testa – testa di lunghezze fino a 2 m.
Per lunghezze superiori, occorre procedere ad una verifica duranteil montaggio e a una eventuale introduzione di spessori calibratiinterposti tra un segmento e l’altro.
La superficie di montaggio dello statore deve avere planarità <0,05mm su tutto il piano di montaggio.
0,1
Lo statore è fissato al carrello per mezzo di viti che non devonopenetrare per oltre 6mm. Nel caso di montaggio di più statori inparallelo sulla stessa pista magnetica, la spaziatura degli statori deveessere esattamente n x 40 mm ± 0,1 mm dove n é un qualsiasinumero intero. In questo caso è consigliabile utilizzare il foro diriferimento per spina di posizionamento presente sulla piastra dimontaggio degli statori.
ATTENZIONE !
I segmenti di rotaia magnetica sono costruiti conmagneti permanenti a terre rare ad alto prodotto dienergia e quindi si attraggono tra loro con forzaelevatissima. Durante il montaggio evitare il contattoe la prossimità (<100mm) con oggetti ferromagnetici.Evitare piani di montaggio in acciaio. Estrarredall’imballo solo un segmento per volta e fissarlo. Sedue segmenti vengono a contatto sul lato magnetico,la forza di attenzione sviluppata supera i 15.000 Ned un distacco senza danno è impossibile.
distanza dalla rotaia, mm
Intensità del campo magneticoin funzione della distanza dalla rotaia
Piano di montaggioSpessore magneti
Funzionamento in parallelo multimotore
I motori Wave possono essere distribuiti sul carico e collegati inparallelo ad un singolo azionamento. In tale configurazione, i motoriagiscono in esatta ripartizione di spinta. Questa soluzione èparticolarmente indicata per carichi estesi e flessibili che possonoquindi essere trasportati distribuendo in modo da non sollecitaretorsioni o flessioni. Da notare, tuttavia, che in questa configurazionei motori, che controllano la spinta, non la posizione, noncontribuiscono ad aumentare la rigidezza della struttura. Qualoraquesto fosse desiderabile (p.es. in geometria “Gantry”) occorredotare i motori di sensori ed azionamenti indipendenti e controllarliper scambiarsi lo stesso riferimento di posizione. Gli azionamentiAXV sono dotati di un software specifico per configurazione Gantryche garantisce il funzionamento in sicurezza anche in caso di allarmesenza deformare la struttura.E’ anche possibile impegnare più motori indipendentemente sullastessa rotaia magnetica; in questo caso, ogni motore necessita delproprio azionamento e di una testina sensore.
Precisione e riproducibilità; la scelta delsensore
Il motore lineare è un fedele generatore di forza; la precisione e laqualità del movimento dipendono dal sensore lineare che vieneaccoppiato al motore, e che deve essere scelto in funzione dellenecessità dell’applicazione.In particolare, è necessario che la risoluzione del sensore sia moltopiù alta della precisione richiesta. A questo scopo, si raccomandal’impiego di sensori lineari con uscita analogica 1V pk – pk, che gliazionamenti Phase Motion Control sono in grado di interpolare conincremento di risoluzione di 214
Una rassegna dei sensori lineari certificati per impiego con i motoriWave e azionamenti AX-V è disponibile su www.phase.it
Applicazioni di pick and place e in cui la precisione richiesta èdell’ordine di 0,05 - 0,1 mm, utilizzano per lo più un sensore a bandamagnetica; sono ideali per applicazioni di precisione superiore, finoa 1 µm, sensori ottici a riflessione o a diffrazione.
La fasatura del motore
Gli encoder lineari utilizzati con i motori lineari in genere nonforniscono una posizione assoluta.É quindi necessario, all’accensione, attivare un ciclo di inizializzazioneche renda assoluta l’informazione di posizione incrementale ottenutadall’encoder. Tale procedura è disponibile automaticamente negliazionamenti Phase Motion Control.La procedura di inizial izzazione consiste di due fasi :1. Il motore viene mosso di pochi passi encoder (deve esserelibero di muoversi) per determinare la posizione del campo magnetico;2. Il motore viene mosso lentamente fino a ricevere un segnaledi fine corsa; inverte il moto e acquisisce il primo indice dell’encoderche determina quindi la quota assoluta.
Se non è possibile attivare la procedura all’inizializzazione,occorre dotare il motore dell’opzione S che fornisceall’azionamento un’informazione assoluta sulla posizionedel campo magnetico già alla prima accensione.
NOTA IMPORTANTE
Gli azionamenti Phase Motion Control hanno logicadi segnale completamente separata da quella dipotenza, anche nelle alimentazioni. Il ciclo di emergenzapuò quindi essere realizzato sezionando l’alimentazionedi potenza senza rimuovere quella di segnale, e quindisenza perdere l’informazione assoluta dell’encoder.
Distributori e centri servizi autorizzatiSouth East Asia:
Taiwan
HPB Technology Co., Ltd.6F, No. 256, Sec.5Chung Hsiao E. RoadTaipei, Taiwan, R.O.C.Tel: +886-2-27201366Fax:+886 (-2) –27203883Email [email protected]
Singapore
PBA Systems Pte LtdBlk 5 #07-24 AMK Tech IIAng Mo Kio Industrial Park 2ASingapore 567760Tel: (65) 484 9390Fax: (65) 484 2097Email: [email protected]
U.S.A:
Western Michigan12301 Cleveland Ave. Unit BNunica, MI 49448Toll Free: 800.335.2128Local: 616.937.0090Fax: 616.937.0091Email: [email protected]
Argentina:
General AutomationISGroup. Manzanares3717 PB1(C1430AEG) BA - ArgentinaTel.: (54) 011 4546-3562Fax: (54) 011 4546-3307Emai: [email protected]
Europe:
U.K.:
HID LimitedShuttleworth CloseGapton Hall Industrial EstateGreat YarmouthNorfolk, NR31 0NQTel.: +44 (0) 1493 442525Fax.:+44 (0) 1493 442323
France:
Kinetic SystemsZ.I. Les PlatieresRue Barthelemy Thimonnier69440 MORNANT+33 (4) 78487428+33 (4) 78487196Email: [email protected]
America
U.S.A:
Michigan Industrial repairEastern Michigan2402 Gratiot Ave.Port Huron, Mi 48060Toll Free: 800.445.3021Local: 810.984.3200Fax: 810.987.8470
I motori serie Wave sono composti di uno statore e più rotori da ordinare separatamente percomporre la corsa necessaria.
I rotori sono così codificatiW R
Indicatore di tipo, identificativo della larghezza attiva della rotaia magnetica e del motore: WV =larg. 82, WM = larg. 152.Identificativo di lunghezza: Lunghezze disponibili:• 2= 200 mm• 4= 400 mm
Esempio: WVR2
La codifica degli statori é così composta:
Identifica lo statore, indicatore di tipo, identificativo della larghezza attiva della rotaia magneticae del motore: WV = larg. 82, WM = larg. 152.Identificativo della spinta in dN, continuativaIdentificativo della velocità massima a spinta nominale, m/sec: standard = 6 m/sec.Identificativo della tensione di alimentazione: standard = 400 Vac = 3Identificativo del sensore: opzioni disponibili:• 0 = nessun sensore• S = sensore assoluto magnetico seno/coseno, 1 ciclo = 40 mm, accuratezza +/-0.5 mm
Esempio: WVS40.6.3.S
W S . . .
Codifica dei motori serie Wave:
Rete mondiale di distribuzione e assistenza
China branch:
Phase Motion Control Ningbo LtdYongjiang South RoadScience and Technology ParkNingboBeilun 315800Chinae-mail: [email protected]
Sede centrale:
Phase Motion Control S.r.l.Via Adamoli 461, 16141 Genova
ItalyTel: +39 010 835161
Fax: +39 010 8355355e-mail: [email protected]
http://www.phase.it