R a r e E a r t h , L i n e a r P M M o t o r s f o r A u t o m a t i o n

I t - 11\01

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 hpbindus@ms45.hinet.net

Singapore

PBA Systems Pte LtdBlk 5 #07-24 AMK Tech IIAng Mo Kio Industrial Park 2ASingapore 567760Tel: (65) 484 9390Fax: (65) 484 2097Email: pbamc@singnet.com.sg

U.S.A:

Western Michigan12301 Cleveland Ave. Unit BNunica, MI 49448Toll Free: 800.335.2128Local: 616.937.0090Fax: 616.937.0091Email: mic@mic-mic.net

Argentina:

General AutomationISGroup. Manzanares3717 PB1(C1430AEG) BA - ArgentinaTel.: (54) 011 4546-3562Fax: (54) 011 4546-3307Emai: info@isgroupweb.com

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: kinetic.systems@wanadoo.fr

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: phase_ningbo@china.com

Sede centrale:

Phase Motion Control S.r.l.Via Adamoli 461, 16141 Genova

ItalyTel: +39 010 835161

Fax: +39 010 8355355e-mail: info@phase.it

http://www.phase.it