Codificadores rotatorios en tecnología de ascensores

Una revisión de las ofertas de codificadores rotatorios de HEIDENHAIN 

Se pueden lograr mejoras en la eficiencia de los ascensores para aumentar la capacidad de carga mientras se reduce el espacio de instalación requerido; reducir el ruido al tiempo que aumenta las velocidades de desplazamiento; prolongar los intervalos de mantenimiento; y reducir la contaminación ambiental a pesar de un mayor rendimiento.

La tecnología de accionamiento empleada es un factor esencial para lograr estos objetivos. Mientras que, hace años, el segmento de alto volumen todavía operaba con diseños de accionamiento con motores de engranajes controlados por frecuencia e instalaciones hidráulicas (motores con bombas), la tecnología se transformó a fines de la década de 1990 a accionamientos directos (motores síncronos accionados por imanes permanentes con polo alto). -números de par), también conocidos como motores de torsión.

Gracias a la libertad de mantenimiento y la densidad de potencia de los motores torque, también fue posible integrarlos en el hueco del ascensor y prescindir de la sala de máquinas. Esta opción fue tan bienvenida para los arquitectos como para los propietarios de edificios porque les permitió realizar nuevos diseños de edificios y ahorrar.

La tecnología de estos motores requiere con frecuencia un valor de posición absoluto para determinar la posición del rotor para que la corriente del motor se controle con la fase correcta. Además, la velocidad nominal relativamente baja (60 a 1,500 rpm) de estos diseños de accionamiento hizo que la adquisición de posición de alta resolución fuera necesaria para adaptarse a los cortos tiempos de ciclo de control.

La industria de los ascensores ha seguido una trayectoria constante hacia la mecánica sin fricción y el diagnóstico digital. La tecnología de codificación y retroalimentación ya está disponible y desempeñará un papel muy importante en esta transición en los edificios de todo el mundo.

Codificadores rotativos para ascensores

Aquí la historia comienza a ser interesante para HEIDENHAIN con su amplia oferta de productos de codificadores rotatorios. Debido a estos requisitos, los codificadores rotatorios de la serie ExN 13xx, que se desarrollaron para el control de accionamiento de alta calidad necesario en máquinas herramienta y máquinas de impresión, también encuentran aplicación en la cambiante tecnología de accionamiento de ascensores actual. Para poder soportar las condiciones ambientales del hueco de un ascensor (p. ej., polvo de hormigón), algunos de los codificadores deben modificarse para obtener un grado de protección más alto (sellado de la carcasa y uso de rodamientos de bolas sellados). Esto vino junto con un requisito del mercado para proporcionar grandes longitudes de cable desde el codificador (hasta 10 m) sin usar extensiones.

Entonces, con relativamente pocos gastos de I+D, los codificadores rotatorios para servomotores se convirtieron en ERN 487 y ECN 413, codificadores optimizados para su uso en motores de ascensores. Además, la instalación simple y puramente axial de los codificadores permite una integración optimizada en el diseño del motor con freno montado. Además de los codificadores de la serie ExN 13xx/4xx, que se han establecido en el rango de potencia de motor bajo a medio, los fabricantes también utilizan los codificadores de la serie ExN 1xx para aplicaciones en edificios de gran altura.

A través de una mayor evolución a lo largo de los años, los codificadores se pueden usar para el control de retroalimentación de varios diseños de motores en la industria de los ascensores, como motores internos, externos o de disco.

Características más importantes para el control de motores en ascensores

• Conexiones de eje rígido
• Altas frecuencias naturales mecánicas para acoplamientos de codificadores rotatorios
• Amplias tolerancias de descentramiento
• Montaje fácil
• Para codificadores absolutos, una interfaz bidireccional de alto rendimiento, como EnDat

Codificadores rotatorios para ascensores con diagnóstico y retroalimentación

En un futuro cercano, ya no se necesitarán microinterruptores para monitorear la liberación del freno. Esto se debe a que los codificadores como el codificador rotatorio KCI 419 Dplus no solo brindan retroalimentación de posición, sino también datos adicionales para el monitoreo.

Actualmente, los frenos de los ascensores se monitorean por medio de microinterruptores separados. Además de transmitir valores de posición rotacional, este tipo de codificador rotatorio inductivo también mide la cantidad de recorrido axial. Cuando se acopla mecánicamente con la placa de armadura del freno, puede detectar la carrera del freno.

Un codificador como el KCI 419 Dplus mejora considerablemente la disponibilidad y la seguridad, gracias al control de la temperatura y las completas capacidades de autodiagnóstico en línea. En virtud de su proximidad directa al motor y al freno, el codificador puede proporcionar datos de control de temperatura significativos sin sensores ni cableado adicionales. Los datos de temperatura se pueden utilizar para identificar el desgaste, planificar el mantenimiento y predecir la aparición de fallos de funcionamiento.

Codificadores rotatorios para copiado de huecos de ascensores

La copia del eje se utiliza para garantizar un frenado sin tirones y un posicionamiento preciso de la cabina del ascensor. Estos sistemas miden la posición del coche y la envían al control. Los codificadores rotatorios incrementales y, especialmente, los codificadores rotatorios absolutos son ideales para esta aplicación. Estos codificadores permiten la copia digital de ejes con claras ventajas para la tecnología de control y la instalación.

La principal ventaja de utilizar codificadores rotativos multivueltas absolutos para la detección de posición es la disponibilidad continua de la posición absoluta del automóvil (incluso después de un corte de energía). Dado que los valores de posición reales están disponibles en todo momento, el automóvil puede acercarse a su destino rápidamente. Se ofrece un conjunto de rodamientos con un EQN 400 específicamente para copiar ejes. La posición de la cabina del ascensor a menudo se mide por medio de correas dentadas y poleas de inversión. Gracias al conjunto de cojinetes, las fuerzas resultantes se desacoplan del cojinete de precisión del codificador rotatorio, evitando la sobrecarga del codificador.

Codificadores rotativos para motores de puertas de ascensores

En edificios de gran altura con grandes capacidades de ascensores y alto tráfico de pasajeros, los tiempos de parada más cortos son un objetivo importante, lo que permite transportar a más pasajeros. Un factor crítico en el manejo del tráfico de pasajeros de un edificio es el funcionamiento adecuado de la puerta del ascensor. La apertura y el cierre rápidos y precisos con un ruido mínimo requieren motores de puerta servocontrolados. Los codificadores rotatorios compactos son particularmente adecuados para la retroalimentación de velocidad y posición.

El futuro de los ascensores es sin engranajes, sin cables y horizontal

Los ascensores modernos con cable tienen dos restricciones importantes que resultan de su diseño: debido al peso del propio cable, es casi imposible aumentar aún más las alturas de recorrido y, por regla general, solo una cabina puede subir y bajar por el hueco del ascensor. . Esto limita fuertemente el número de pasajeros que se pueden transportar.

Las demandas de la tecnología de ascensores en los últimos años han requerido velocidades más altas, huecos más altos, huellas más pequeñas y costos operativos más bajos. Para responder a estas llamadas, los fabricantes de ascensores están considerando formas de construir ascensores sin cables. Esta idea técnica se basa en el Transrapid, el tren de levitación magnética de alta velocidad desarrollado en Alemania. Del mismo modo, los ascensores del futuro se accionarán con la ayuda de la tecnología de motor lineal directo.

La cabina está equipada con imanes pasivos y el estator activo, dividido en segmentos, está ubicado en el hueco del ascensor. Al proporcionar corriente apropiadamente a estos segmentos individuales, varias cabinas pueden viajar dentro de un eje independientemente unas de otras.

Los motores síncronos de imanes permanentes se utilizan a menudo debido a su mayor densidad de potencia. Dependiendo de la estrategia de control, estos motores pueden requerir retroalimentación de posición absoluta para un control adecuado de la posición del rotor. La mayoría de estos exigentes sistemas de accionamiento también requieren codificadores rotatorios de alta resolución integrados en el lazo de control como codificadores de posición para medir la velocidad real.

Beneficios de los sistemas de motor de elevador sin engranajes con retroalimentación adecuada

• Baja vibración y ruido
• Requisitos de espacio reducidos gracias a los ascensores sin cuarto de máquinas (MRL) 
• Cómodas características de conducción
• Bajo consumo de energía
• Bajo mantenimiento y libre de aceite

Codificadores lineales para transporte horizontal

Además del movimiento vertical, el concepto sin cables y sin engranajes permite el movimiento horizontal. Este movimiento horizontal hace posible el uso de nueva tecnología para las distancias de nivel cada vez más largas en mega edificios altos y en complejos de edificios en expansión pero conectados.

El principal desafío que se presenta al control de motores durante el movimiento lineal es la tolerancia requerida para las desviaciones de la guía, ya que el control debe proporcionar simultáneamente una alta calidad de señal para controlar el accionamiento directo. Solo las señales de medición excelentes reducen las vibraciones, permiten movimientos dinámicos y aumentan significativamente la estabilidad de la velocidad, mientras que al mismo tiempo evitan la generación de calor adicional.

Los codificadores lineales como el LINA 200 se han diseñado específicamente para ascensores sin cable. Las pruebas iniciales demostraron que se alcanzan fácilmente velocidades de desplazamiento de 6 m/s y, en el laboratorio, el LINA 200 proporcionó valores de posición fiables a velocidades de hasta 18 m/s. A velocidades lentas, así como durante la aceleración después de una parada y el frenado antes de una parada, la alta resolución de los valores de posición (18 bits) en una longitud de medición de aproximadamente 600 mm garantiza un movimiento muy cómodo y suave.

La industria de los ascensores ha seguido una trayectoria constante hacia la mecánica sin fricción y el diagnóstico digital. La tecnología de codificación y retroalimentación ya está disponible y desempeñará un papel muy importante en esta transición en los edificios de todo el mundo.

Publicado originalmente: Codificadores rotatorios HEIDENHAIN en tecnología de ascensores

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