Разработки опытных образцов автоматических транспортных линий с прямым электроприводом

  • Лев Николаевич Рассудов
  • Александр Петрович Балковой
  • Михаил Геннадьевич Тяпкин
  • Геннадий Михайлович Тяпкин
  • Олег Александрович Толстых
Ключевые слова: автоматическая транспортная линия, линейный электропривод, линейный двигатель

Аннотация

Возрастающие требования к производительности, точности и повторяемости изделий промышленного производства требуют создания полностью автоматизированных транспортных линий, на которых заготовка монтируется однажды и проходит все стадии технологического процесса. Для решения этих задач вместо конвейерных систем с ременным или роликовым приводом ведущие производители машиностроительного оборудования предлагают модульные автоматические транспортные линии на базе прямых электроприводов с синхронными линейными машинами с постоянными магнитами. Особенностью использования линейной машины в транспортной линии стало обращенное взаимное расположение первичной части (якоря) и вторичной части (магнитного пути), при котором сегмент магнитного пути движется над распределенными вдоль линии модулями с набором якорей и датчиков, управляемых от индивидуальных сервоусилителей, связанных по цифровой шине. При таком решении заготовка крепится к пассивной подвижной части, не требующей подвода электрических кабелей – для обеспечения возможности ее свободного и независимого перемещения в рамках всей технологической линии. Модульность конструкции обеспечивает гибкость в построении транспортных систем. В статье приведен обзор решений различных производителей, показаны особенности применения линейных синхронных машин и датчиков в таких системах, предложены результаты собственных разработок опытных образцов транспортных линий.

Биографии авторов

Лев Николаевич Рассудов

кандидат техн. наук, доцент кафедры «Автоматизированный электропривод», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия.

Александр Петрович Балковой

кандидат техн. наук, ведущий научный сотрудник кафедры «Автоматизированный электропривод», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия.

Михаил Геннадьевич Тяпкин

кандидат техн. наук, ассистент кафедры «Автоматизированный электропривод», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия.

Геннадий Михайлович Тяпкин

ведущий электроник кафедры «Автоматизированный электропривод», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия.

Олег Александрович Толстых

кандидат техн. наук, старший научный сотрудник кафедры «Автоматизированный электропривод», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия.

Литература

1. ATS. SuperTrak. Modular Transport System. Operation and Maintenance Manual. Version V1.1 (06.02.2018).
2. Rexroth Bosch Group. Linear Motion System: Transport and Positioning for Demanding Applications. R999000039 (2014-11).
3. Justek. Loop Type Conveying System [Электрон. ресурс], URL: http://www.justek.com/english/product/p_detail.php?no=48&Code_1= 6&Code_2=11 (дата обращения 12.12.2022).
4. Yamaha. Linear Conveyor Modular System LCMR200. Release 2020 [Электрон. ресурс], URL: https://global.yamaha-motor.com/business/robot/lineup/lcm/lcmr200/feature02.html (дата обращения 12.12.2022).
5. Mihalachi M., Leidhold R., Mutschler P. Linear Drive System for Combined Transportation and Processing of Materials. – 35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, 2009, pp. 1185–1190, DOI: 10.1109/IECON.2009.5414660.
6. Балковой А.П., Цаценкин В.К. Прецизионный электропривод с вентильным двигателем. М.: Издательский дом МЭИ, 2010, 328 с.
7. Pat. US20220229123A1. Position Measuring Mechanism and Measuring Method of Linear Motion System / M. Tiapkin et al., 2022.
8. Sugimoto T., Suzuki K., Dohmeki H. A Position Detecting Method Using Hall Element for Discontinuous Stator Permanent Magnet Linear Synchronous Motor. – XIX International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2010, DOI: 10.1109/ICELMACH.2010.5608276.
9. Zhang T., Mei X., Du X. Absolute Position Acquisition for Linear Synchronous Motor With Passive Mover. – IEEE Access, 2021, vol. 9, pp. 100757–100768, DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3096957.
10. Pat. US20150303841A1. Linear Motor Control Apparatus and Linear Motor Control System / N. Suzuki et al., 2015.
11. Bosch Rexroth. Meet the All-Rounder in Conveyor Technology – Transfer System TS2 Plus [Электрон. ресурс], URL: https://www.boschrexroth.com/en/th/products/product-groups/assembly-technology/topics/conveyor-systems/ts-2plus-transfer-system (дата обращения 12.02.2022).
12. SuperTrak. Conveyance. The Foundation of World Leading Automation [Электрон. ресурс], URL: https://supertrakconveyance.com (дата обращения 12.12.2022).
13. Beckhoff. XTS: Linear Product Transport [Электрон. ресурс], URL: https://www.beckhoff.com/en-en/products/motion/xts-linear-pro-duct-transport (дата обращения 12.12.2022).
14. Rassudov L. et al. Digital Twin Implementation for Accelerating the Development of Flexible Transportation System Control Software. – IEEE 62nd International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), 2021, DOI: 10.1109/RTUCON53541.2021.9711704.
15. Pat. US20190193942A1. Linear Motor Control Apparatus and Linear Motor Control System / Y. Hayashi, S. Urata, 2019.
16. Wang M. et al. A Driver and Control Method for Primary Stator Discontinuous Segmented-PMLSM. – Symmetry, 2021, 13(11), 2216, DOI:10.3390/sym13112216.
17. Nevaranta N. et al. Cogging Force Compensation of a Discontinuous Permanent Magnet Track Linear Motor Drive. – 19th European Conference on Power Electronics and Applications, 2017, DOI: 10.23919/EPE17ECCEEurope.2017.8099188.
18. Pat. US20210139251A1. Method and Apparatus for Identifying a Mover on a Track / P.E. Ozimek et al., 2021.
19. Рассудов Л.Н. и др. Калиброванное управление силой вентильного двигателя. – Электротехника, 2015, т. 2, № 2, с. 3–6.
20. Рассудов Л.Н. Учет аппаратных ограничений при построении систем управления сервопривода. – Электричество, 2020, № 7, с. 57–64.
21. Bitko A. et al. Comparison of Modular Permanent Magnet Linear Synchronous Motors with Different Winding Layouts of Segmented Stator. – 28th International Workshop on Electric Drives: Improving Reliability of Electric Drives (IWED), 2021, DOI: 10.1109/IWED52055.2021.9376376.
22. Zhang T., Mei X., Du X. A New Winding Segmented Permanent Magnet Linear Synchronous Motor for Multiple Passive Carriers. – IEEE Transactions on Magnetics, 2022, vol. 58, No. 7, DOI: 10.1109/TMAG.2022.3171213.
23. Rovers J.M.M., Jansen J.W., Lomonova E.A. Novel Force Ripple Reduction Method for a Moving-Magnet Linear Synchronous Motor with a Segmented Stator. – International Conference on Electrical Machines and Systems, Wuhan, 2008, pp. 2942–2947.
#
1. ATS. SuperTrak. Modular Transport System. Operation and Maintenance Manual. Version V1.1 (06.02.2018).
2. Rexroth Bosch Group. Linear Motion System: Transport and Positioning for Demanding Applications. R999000039 (2014-11).
3. Justek. Loop Type Conveying System [Electron. resource], URL: http://www.justek.com/english/product/p_detail.php?no=48&Code_1 =6&Code_2=11 (Date of appeal 12.12.2022).
4. Yamaha. Linear Conveyor Modular System LCMR200. Release 2020 [Electron. resource], URL: https://global.yamaha-motor.com/business/robot/lineup/lcm/lcmr200/feature02.html (Date of appeal 12.12.2022).
5. Mihalachi M., Leidhold R., Mutschler P. Linear Drive System for Combined Transportation and Processing of Materials. – 35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, 2009, pp. 1185–1190, DOI: 10.1109/IECON.2009.5414660.
6. Balkovoy A.P., Tsatsenkin V.К. Pretsizionnyy elektroprivod s ventil'nym dvigatelem (Precision Electric Drive with Valve Motor). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2010, 328 p.
7. Pat. US20220229123A1. Position Measuring Mechanism and Measuring Method of Linear Motion System / M. Tiapkin et al., 2022.
8. Sugimoto T., Suzuki K., Dohmeki H. A Position Detecting Method Using Hall Element for Discontinuous Stator Permanent Magnet Linear Synchronous Motor. – XIX International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2010, DOI: 10.1109/ICELMACH. 2010.5608276.
9. Zhang T., Mei X., Du X. Absolute Position Acquisition for Linear Synchronous Motor With Passive Mover. – IEEE Access, 2021, vol. 9, pp. 100757–100768, DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3096957.
10. Pat. US20150303841A1. Linear Motor Control Apparatus and Linear Motor Control System / N. Suzuki et al., 2015.
11. Bosch Rexroth. Meet the All-Rounder in Conveyor Technology – Transfer System TS2 Plus [Electron. resource], URL: https://www.boschrexroth.com/en/th/products/product-groups/assembly-technology/topics/conveyor-systems/ts-2plus-transfer-system (Date of appeal 12.02.2022).
12. SuperTrak. Conveyance. The Foundation of World Leading Automation [Electron. resource], URL: https://supertrakconveyance.com (Date of appeal 12.12.2022).
13. Beckhoff. XTS: Linear Product Transport [Electron. resource], URL: https://www.beckhoff.com/en-en/products/motion/xts-linear-pro-duct-transport (Date of appeal 12.12.2022).
14. Rassudov L. et al. Digital Twin Implementation for Accelerating the Development of Flexible Transportation System Control Software. – IEEE 62nd International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), 2021, DOI: 10.1109/RTUCON53541.2021.9711704.
15. Pat. US20190193942A1. Linear Motor Control Apparatus and Linear Motor Control System / Y. Hayashi, S. Urata, 2019.
16. Wang M. et al. A Driver and Control Method for Primary Stator Discontinuous Segmented-PMLSM. – Symmetry, 2021, 13(11), 2216, DOI:10.3390/sym13112216.
17. Nevaranta N. et al. Cogging Force Compensation of a Discontinuous Permanent Magnet Track Linear Motor Drive. – 19th European Conference on Power Electronics and Applications, 2017, DOI: 10.23919/EPE17ECCEEurope.2017.8099188.
18. Pat. US20210139251A1. Method and Apparatus for Identifying a Mover on a Track / P.E. Ozimek et al., 2021.
19. Rassudov L.N. et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2015, vol. 2, No. 2, pp. 3–6.
20. Rassudov L.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 7, pp. 57–64.
21. Bitko A. et al. Comparison of Modular Permanent Magnet Linear Synchronous Motors with Different Winding Layouts of Segmented Stator. – 28th International Workshop on Electric Drives: Improving Reliability of Electric Drives (IWED), 2021, DOI: 10.1109/IWED52055.2021.9376376.
22. Zhang T., Mei X., Du X. A New Winding Segmented Permanent Magnet Linear Synchronous Motor for Multiple Passive Carriers. – IEEE Transactions on Magnetics, 2022, vol. 58, No. 7, DOI: 10.1109/TMAG.2022.3171213.
23. Rovers J.M.M., Jansen J.W., Lomonova E.A. Novel Force Ripple Reduction Method for a Moving-Magnet Linear Synchronous Motor with a Segmented Stator. – International Conference on Electrical Machines and Systems, Wuhan, 2008, pp. 2942–2947.
Опубликован
2023-02-20
Раздел
Статьи