Модуль перемещения координатного устройства и способ управления тяговым усилием его электропривода

МОДУЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КООРДИНАТНОГО УСТРОЙСТВА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ УСИЛИЕМ ЕГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 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. 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. Достижение технического результата обеспечивается предварительной фиксацией колебаний тягового усилия, обусловленного конструктивными особенностями используемого в модуле перемещения координатного устройства двухфазного линейного электродвигателя, введением в его состав блока дополнительного независимого от основного тягового усилия и электронной схемы, позволяющей дополнительным тяговым усилием компенсировать колебания основного тягового усилия. Это позволяет снизить для обеспечения регламентированного требованиями к качеству резки алмазным кругом до требуемого уровня колебаний тягового усилия, создаваемого электроприводом модуля перемещения координатного устройства, при существенном снижении мощности и повышении энергоэффективности использования модуля перемещения координатного устройства. Басинюк Владимир Леонидович,Мардосевич Елена Ивановна, Папина Сергей Степанович, Ломако Василий Геннадьевич (BY)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ (BY) 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. 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]. 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. 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. 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. 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 (патентRU2193814 "Устройство и способ управления асинхронным электродвигателем", H02 Р 21/00, 2002 г.). 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. 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. 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. патентRU2459345, 2010 г.). 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. 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. 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. 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. 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; 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. Дополнительный двухфазный линейный электродвигатель может быть выполнен из двух частей,размещенных симметрично продольной оси основного двухфазного линейного электродвигателя параллельно основанию; симметрично продольной оси основного двухфазного линейного электродвигателя перпендикулярно основанию. Соотношение номинальных мощностей блока дополнительного тягового усилия ND и основного N0 двухфазного линейного электродвигателя выбирают в диапазоне и принимают с учетом отношения максимально допустимой величины колебаний номинального тягового усилия F модуля перемещения координатного устройства к его номинальному тяговому усилию FMN из зависимости при этом суммарную номинальную мощность блока дополнительного тягового усилия и основного двухфазного линейного электродвигателя NNM модуля перемещения координатного устройства подбирают из зависимости где ND - номинальная мощность блока дополнительного тягового усилия, Вт;N0 - номинальная мощность основного двухфазного линейного электродвигателя, Вт;NNM - суммарная номинальная мощность модуля перемещения координатного устройства, Вт;NN0 - номинальная мощность основного линейного двигателя при отсутствии блока дополнительного тягового усилия, Вт;F - допустимое колебание номинального тягового усилия, H;FMN - номинальное значение тягового усилия модуля перемещения координатного устройства, H. Конечные положения каретки на направляющей размещают в середине шага колебаний тягового усилия основного двухфазного линейного электродвигателя. 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 FN, создаваемое при подаче на якорь электродвигателя электропитания с постоянными по напряжению и току параметрами, обеспечивающими создание номинального тягового усилия FN при его минимальном значении, затем по результатам измерений определяют шаг t 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. 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:lx/t - 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 lx/t=0 и lx/t=1, а минимальное значение - при lx/t=0,5;lx - 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 lx=0 иt - шаг периодических колебаний тягового усилия основного двухфазного линейного электродвигателя; 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. 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. 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. 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%; в модуле перемещения координатного устройства за счет уменьшения суммарной мощности электропривода 10-20% по сравнению с мощностью электропривода прототипа. Этим достигается качественно новый эффект, обеспечивающий повышение качества резки алмазным кругом пластин из твердых материалов при одновременном снижении энергозатрат на реализацию самого процесса резки. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показано поперечное сечение модуля перемещения координатного устройства с дополнительным якорем. На фиг. 2 показан вид сверху модуля перемещения координатного устройства с дополнительным якорем. На фиг. 3 показано поперечное сечение модуля перемещения координатного устройства с дополнительным двухфазным линейным электродвигателем, размещенным в одной плоскости с основным двухфазным линейным электродвигателем. На фиг. 4 показан вид сверху модуля перемещения координатного устройства с дополнительным двухфазным линейным электродвигателем, размещенным в одной плоскости с основным двухфазным линейным электродвигателем. 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. 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. На фиг. 7 показана схема формирования дополнительного тягового усилия с использованием дополнительного якоря. На фиг. 8 показаны колебания тягового усилия при использовании дополнительного якоря. На фиг. 9 показаны колебания тягового усилия при использовании дополнительного двухфазного линейного двигателя меньшей мощности. 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. 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 основного двухфазного линейного электродвигателя. 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). 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 tM в направлении перемещения каретки и жестко связаны с ней, а его магнитоэлектрические модули 5 а и 5 б двух фаз якоря (не показан) размещены вдоль направляющей 2 на каретке 3 с шагом t Э и жестко связаны с ней. Внутри паза каретки 3 размещены с зазором и жестко связаны с ней антифрикционные вкладыши 6,обращенные к боковым сторонам направляющей 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 9 а и 9 б, выходы которых связаны с входом блока обратной связи по положению 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 5 а и 5 б двух фаз основного линейного электродвигателя (фиг. 2), второй выход БФТ связан с двумя магнитоэлектрическими модулями 12 а и 12 б двух фаз дополнительного якоря (фиг. 2), установленными с шагом t, вдоль оси А-А на каретке 3 с возможностью регулируемого перемещения вдоль этой оси в направлении основных магнитоэлектрических модулей 5 а и 5 б на максимальное расстояниеs=0,5t Э и фиксации на каретке 3 в требуемом, с позиции минимизации колебаний тягового усилия, положении; с магнитоэлектрическими модулями 12 а и 12 б дополнительного двухфазного линейного электродвигателя (фиг. 3, 4), установленными с шагом t Э; с магнитоэлектрическими модулями 12'а,12'б и 12"а,12"б дополнительного двухфазного линейного электродвигателя, установленными с шагом t 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). Магнитоэлектрические модули 12 а и 12 б двух фаз дополнительного якоря и магнитоэлектрические модули 12 а и 12 б, 12'а и 12'б, 12"а и 12"б 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. 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 5 а и 5 б основного двухфазного линейного электродвигателя. Магнитоэлектрические модули 12 а и 12 б двух фаз дополнительного якоря (фиг. 2) размещены на каретке 3 на подвижной, в направлении магнитоэлектрических модулей 5 а и 5 б основного якоря, платформе 14 с возможностью регулируемого перемещения на расстояние Sf0,5tM (фиг. 2) относительно исходного положения и фиксации в требуемом положении (устройство для фиксации не показано). При проектировании модуля перемещения координатного устройства мощностью NN0=160 Вт соотношение номинальных мощностей блока дополнительного тягового усилия ND и основного N0 двухфазного линейного электродвигателя выбирают в диапазоне ND/N0=0,2-0,6 из зависимости (2) с учетом отношения максимально допустимой величины колебаний номинального тягового усилия F модуля перемещения координатного устройства к его номинальному тяговому усилию FMN. Так, например, при допустимой величине колебаний тягового усилия F/FMN=0,1 (определяется стабильностью качества резки пластин алмазным кругом) ND/N0=0,36-0,440,1=0,32. При этом суммарная мощность NNM электропривода модуля перемещения координатного устройства, определяемая из зависимости (3), составитNNM=160-(0,94-0,30,32)=135 Вт. При использовании в качестве блока дополнительного тягового усилия двух магнитоэлектрических модулей 12 а и 12 б двух фаз дополнительного якоря (фиг. 2) при отладке модуля перемещения коорди-5 024862 натного устройства смещением платформы 14, с которой магнитоэлектрические модули 12 а и 12 б жестко связаны, в направлении основных магнитоэлектрических модулей 5 а и 5 б подбирается их взаимное положение таким образом, чтобы колебание тягового усилия соответствовало допустимому, после чего платформа 14 жестко фиксируется на каретке 3. Пример реализации способа управления тяговым усилием электропривода модуля перемещения координатного стола для резки алмазным кругом пластин из сапфира с двухфазным линейным электродвигателем. Прогнозируемая, исходя из сил резания и скорости подачи S (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: с использованием зависимости (2) было определено соотношение номинальных мощностей блока дополнительного тягового усилия ND и основного N0 двухфазного линейного электродвигателя, составившее ND/N0=0,32; с использованием зависимости (3) были определены суммарная мощность NNM электропривода модуля перемещения координатного устройства, составившая NNM=135 Вт, и мощности основного двухфазного линейного электродвигателя N0=135/1,32=102 Вт и блока дополнительного тягового усилияND=0,33 Вт; после изготовления основного двухфазного линейного электродвигателя было осуществлено предварительное измерение и регистрация изменения его тягового усилия FN (измерение осуществлялось при номинальной скорости перемещения его основного якоря относительно статора S=10 мм/с, постоянном напряжении U=48 В и амплитуде широтно-импульсно модулированного синусоидального тока Ia=1,5 А,обеспечивающих создание номинального тягового усилия FN при его минимальном значении); для реализации способа подобраны в качестве источника: а) источник питания MW S-350-48 (ИП поз. 7); б) датчик обратной связи инкрементальный ЛИР-7-3-270-02(30)-05-ПИ-05-4-3 (БОС по положению поз.8); в) контроллер приводной БРАС.468333.106 производства ГНПО "Планар" (ПБУЭП поз. 10); г) формирователь тока 2-фазный БРАС.468361.032 производства ГНПО "Планар" (БФТ поз. 11); по результатам измерений тягового усилия с использованием динамометра электронного АЦДУ 0,2-И 2 были определены шаг t=40 мм периодических колебаний тягового усилия FN, координаты его изменения и величины его максимальных FNmax=85 Н и минимальных значений FNmin=45 Н и зафиксированы в памяти ПБУЭП 10; были изготовлены четыре варианта блока дополнительного тягового усилия с номинальной мощностью 0,33 Вт, выполненные в виде: а) вариант 1: дополнительного якоря, размещенного на каретке 3 вдоль ее оси А-А (фиг. 2) последовательно якорю основного двухфазного линейного двигателя (магнитоэлектрическим модулям 5 а и 5 б) и выполненного в виде магнитоэлектрических модулей 12 а и 12 б (фиг. 2), связанных со вторым выходом БФТ 11 и имеющих идентичный магнитоэлектрическим модулям 5 а и 5 б основного якоря шаг расположения t Э (магнитоэлектрические модули 12 а и 12 б были установлены на подвижной платформе 14 с возможностью перемещения в направлении оси А-А относительно магнитоэлектрических модулей 5 а и 5 б основного якоря каретки 3 и жесткой фиксации на ней); б) вариант 2: дополнительного двухфазного линейного электродвигателя (позиция II на фиг. 4),имеющего идентичные основному двухфазному линейному электродвигателю шаг tM 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 0,5tM вдоль оси А-А направляющей 2, и шаг t Э расположения электромагнитных модулей 12 а и 12 б, размещенных на каретке 3 параллельно электромагнитным модулям 5 а и 5 б основного двухфазного линейного электродвигателя, смещенных относительно их на половину шага 0,5t Э и связанные со вторым выходом БФТ 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); 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); при работе модуля перемещения координатного устройства (перемещении каретки 3 со скоростью подачи S) двумя датчиками Холла 9 а и 9 б (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 линейным 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 5 а и 5 б основного двухфазного линейного электродвигателя и магнитоэлектрических модулей 12 а и 12 б (фиг. 2) или магнитоэлектрических модулей 12 а и 12 б (фиг. 4), дополнительного якоря или магнитоэлектрических модулей 12'а, б и 12"а, б (фиг. 5, 6) дополнительного двухфазного линейного электродвигателя. Формирование (широтно-импульсным модулированием) токов в магнитоэлектрических модулях 12 а и 12 б дополнительного якоря осуществлялось в соответствии с 2-мерным вектором, сформированной командой и зависимостями (4)-(7). Графическое представление сформированных основного F0 и дополнительного Fd тяговых усилий показано на фиг. 7, результаты контроля тягового усилия, развиваемого электроприводом модуля перемещения координатного устройства - на фиг. 8. Сформированные широтно-импульсным модулированием токи магнитоэлектрических модулей 12 а, б (фиг. 4), 12'а, б и 12"а, б (фиг. 5, 6) дополнительного двухфазного линейного электродвигателя были идентичны по форме токам магнитоэлектрических модулей 5 а и 5 б основного двухфазного линейного электродвигателя имели пропорционально отношению ND/N0 амплитуду и смещены (за счет смещения дополнительного двухфазного линейного электродвигателя в направлении продольной оси направляющей 2) на половину шага колебания тягового усилия F0, создаваемого основным двухфазным линейным электродвигателем. Магнитное поле, создаваемое магнитоэлектрическими модулями 5 а и 5 б, 12 а и 12 б или 12'а, 12'б и 12"а, 12"б, 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 S (фиг. 2, 4) в прямом или обратном направлениях. График изменения суммарного тягового усилия, развиваемого электроприводом модуля перемещения координатного устройства, показан на фиг. 9. Влияние отношения %F/FNM на отношение ND/N0 приведено на фиг. 10, отношения ND/N0 на отношение номинальной мощности электропривода в предлагаемом техническом решении к номинальной мощности электропривода прототипа NNM/NN0 - 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%. 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. 1. http://directdrive.ru/products/lsma/lsma-32. 2. Патент RU 2421317. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Модуль перемещения координатного устройства, содержащий основание с направляющей, каретку, установленную с возможностью взаимодействия опорными поверхностями с направляющей 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, отличающийся тем, что 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 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, причем выход блока обратной связи по положению каретки относительно направляющей соединен с входом программируемого блока управления электроприводом, один вход блока формирования токов магнитоэлектрических модулей электропривода соединен с выходом программируемого блока управления электроприводом, второй вход блока формирования токов магнитоэлектрических модулей электропривода соединен с источником питания, а выход блока формирования магнитоэлектрических модулей электропривода соединен с магнитоэлектрическими модулями основного двухфазного линейного электродвигателя. 2. Модуль перемещения координатного устройства по п.1, отличающийся тем, что блок дополнительного тягового усилия 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 соединен с магнитоэлектрическими модулями дополнительного якоря. 3. Модуль перемещения координатного устройства по п.1, отличающийся тем, что блок дополнительного тягового усилия выполнен в виде 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 смещенными относительно них на половину шага, при этом электромагнитные модули дополнительного двухфазного линейного электродвигателя соединены со вторым выходом блока формирования токов электромагнитных модулей электропривода. 4. Модуль перемещения координатного устройства по п.3, отличающийся тем, что дополнительный двухфазный линейный электродвигатель выполнен из двух частей, размещенных с обеих сторон основного линейного электродвигателя симметрично его продольной оси и параллельно основанию. 5. Модуль перемещения координатного устройства по п.3, отличающийся тем, что дополнительный двухфазный линейный электродвигатель выполнен из двух частей, размещенных перпендикулярно основанию симметрично оси основного линейного электродвигателя. 6. Модуль перемещения координатного устройства по п.5, отличающийся тем, что соотношение номинальных мощностей блока дополнительного тягового усилия ND и основного N0 двухфазного линейного электродвигателя выбрано из диапазона и принято с учетом отношения максимально допустимой величины колебаний номинального тягового усилия F модуля перемещения координатного устройства к его номинальному тяговому усилию при этом суммарная номинальная мощность блока дополнительного тягового усилия и основного двухфазного линейного электродвигателя NNM модуля перемещения координатного устройства подобраны из зависимости где ND - номинальная мощность блока дополнительного тягового усилия, Вт;N0 - номинальная мощность основного двухфазного линейного электродвигателя, Вт;NNM - суммарная номинальная мощность модуля перемещения координатного устройства, Вт;NN0 - номинальная мощность основного линейного двигателя при отсутствии блока дополнительного тягового усилия, Вт;F - допустимое колебание номинального тягового усилия, H;FMN - номинальное значение тягового усилия модуля перемещения координатного устройства, H. 7. Модуль перемещения координатного устройства по п.5, отличающийся тем, что крайние положения каретки на направляющей расположены в середине шага колебаний тягового усилия основного двухфазного линейного электродвигателя. 8. Способ управления тяговым усилием электропривода модуля перемещения координатного устройства по п.1, заключающийся 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 команды на изменение электрических параметров электропитания электродвигателя, обеспечивающих создание им требуемого тягового усилия; изменении параметров электропитания и подаче электропитания с этими параметрами на электропривод,отличающийся тем, что при использовании двухфазного линейного электродвигателя предварительно измеряют и регистрируют при номинальной скорости перемещения его якоря относительно статора изменение тягового усилия FN, создаваемое при подаче на якорь электродвигателя электропитания с постоянными по напряжению и току параметрами, обеспечивающими создание номинального тягового усилияFN при его минимальном значении, затем по результатам измерений определяют шаг t 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. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительное, не связанное с основным тяговое усилие электропривода создают формированием и подачей команды на дополнительный якорь, причем форми-8 024862 рование дополнительного тягового усилия посредством изменения параметров электропитания осуществляют с использованием зависимостей: где FD - дополнительное тяговое усилие электропривода;F0 - основное тяговое усилие электропривода;lx/t - 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 lx/t=0 и lx/t=1, а минимальное значение - при lx/t=0,5;lx - 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 lx=0 иt - шаг периодических колебаний тягового усилия двухфазного линейного электродвигателя с основным якорем. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительное, независимое от основного тяговое усилие создают 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.