Encoder rotativi nella tecnologia degli ascensori

Una rassegna delle offerte di encoder rotativi di HEIDENHAIN 

È possibile ottenere guadagni di efficienza dell'ascensore per aumentare la capacità di carico riducendo allo stesso tempo lo spazio di installazione richiesto; ridurre il rumore aumentando le velocità di traslazione; allungare gli intervalli di manutenzione; e ridurre l'inquinamento ambientale nonostante l'aumento delle prestazioni.

La tecnologia di azionamento impiegata è un fattore essenziale per il raggiungimento di questi obiettivi. Mentre, anni fa, il segmento ad alto volume operava ancora su progetti di azionamento con motoriduttori a controllo di frequenza e installazioni idrauliche (motori con pompe), la tecnologia si è trasformata alla fine degli anni '1990 in azionamenti diretti (motori sincroni a magneti permanenti con polo alto -numeri di coppia), noti anche come motori torque.

Grazie all'assenza di manutenzione e alla densità di potenza dei motori torque, è stato possibile integrarli anche nel vano ascensore e fare a meno del locale macchine. Questa opzione è stata gradita tanto agli architetti quanto ai proprietari di edifici perché ha consentito loro di realizzare nuovi progetti di edifici e risparmiare.

La tecnologia di questi motori richiede spesso un valore di posizione assoluto per accertare la posizione del rotore in modo che la corrente del motore sia controllata con la fase corretta. Inoltre, la velocità nominale relativamente bassa (da 60 a 1,500 giri/min) di questi modelli di azionamento ha reso l'acquisizione della posizione ad alta risoluzione un must per essere adeguata ai brevi tempi del ciclo di controllo.

L'industria degli ascensori ha intrapreso una traiettoria coerente verso la meccanica senza attrito e la diagnostica digitale. L'encoder e la tecnologia di feedback sono già disponibili e giocheranno un ruolo enorme in questa transizione negli edifici di tutto il mondo.

Encoder rotativi per ascensori

Qui la storia inizia a diventare interessante per HEIDENHAIN con la sua ampia offerta di prodotti encoder rotativi. A causa di questi requisiti, gli encoder rotativi della serie ExN 13xx, sviluppati per il controllo dell'azionamento di alta qualità necessario nelle macchine utensili e nelle macchine da stampa, trovano applicazione anche nella tecnologia di azionamento degli ascensori in continua evoluzione. Per poter resistere alle condizioni ambientali di un vano ascensore (ad es. polvere di cemento), alcuni encoder devono essere modificati per un grado di protezione più elevato (sigillando l'alloggiamento e utilizzando cuscinetti a sfere sigillati). Ciò si è unito all'esigenza del mercato di fornire cavi di grandi dimensioni dall'encoder (fino a 10 m) senza l'utilizzo di prolunghe.

Quindi, con relativamente poche spese di ricerca e sviluppo, gli encoder rotativi per servomotori sono diventati ERN 487 ed ECN 413, encoder ottimizzati per l'uso nei motori degli ascensori. Inoltre, l'installazione semplice e puramente assiale degli encoder consente un'integrazione ottimizzata nel design del motore con freno montato. Oltre agli encoder della serie ExN 13xx/4xx, che si sono affermati nella gamma di potenza del motore medio-bassa, i produttori utilizzano anche gli encoder della serie ExN 1xx per l'applicazione in grattacieli.

Attraverso l'ulteriore evoluzione nel corso degli anni, gli encoder possono essere utilizzati per il controllo di feedback di vari modelli di motori nel settore degli ascensori, come motori interni, esterni oa disco.

Caratteristiche più importanti per il controllo del motore negli ascensori

• Collegamenti rigidi dell'albero
• Frequenze naturali meccaniche elevate per accoppiamenti encoder rotativi
• Ampie tolleranze di runout
• Facile da montare
• Per gli encoder assoluti, un'interfaccia bidirezionale ad alte prestazioni, come EnDat

Encoder rotativi per ascensori con diagnostica e feedback

In un prossimo futuro, i microinterruttori non saranno più necessari per il monitoraggio del rilascio dei freni. Questo perché encoder come l'encoder rotativo KCI 419 Dplus forniscono non solo feedback di posizione ma anche dati aggiuntivi per il monitoraggio.

Attualmente, i freni degli ascensori sono monitorati tramite microinterruttori separati. Oltre a trasmettere i valori della posizione di rotazione, questo tipo di encoder rotativo induttivo misura anche l'entità della corsa assiale. Quando accoppiato meccanicamente con la piastra dell'indotto del freno, è in grado di rilevare la corsa del freno.

Un encoder come il KCI 419 Dplus migliora notevolmente la disponibilità e la sicurezza, grazie al monitoraggio della temperatura e alle funzionalità complete di autodiagnostica online. Grazie alla sua vicinanza diretta al motore e al freno, l'encoder può fornire dati di monitoraggio della temperatura significativi senza sensori o cavi aggiuntivi. I dati di temperatura possono quindi essere utilizzati per individuare l'usura, pianificare la manutenzione e prevedere il verificarsi di malfunzionamenti.

Encoder rotativi per la copia di alberi di ascensori

La copiatura dell'albero viene utilizzata per garantire una frenata senza strappi e un posizionamento preciso della cabina dell'ascensore. Questi sistemi misurano la posizione dell'auto e la inoltrano al controllo. Gli encoder rotativi incrementali e, in particolare, gli encoder rotativi assoluti sono ideali per questa applicazione. Questi encoder consentono la copia digitale dell'albero con chiari vantaggi per la tecnologia di controllo e l'installazione.

Il vantaggio principale dell'utilizzo di encoder rotativi multigiro assoluti per il rilevamento della posizione è la disponibilità continua della posizione assoluta dell'auto (anche dopo un'interruzione di corrente). Poiché i valori di posizione effettivi sono sempre disponibili, l'auto può avvicinarsi rapidamente alla sua destinazione. Un gruppo cuscinetto con un EQN 400 è offerto specificamente per la copiatura dell'albero. La posizione della cabina dell'ascensore viene spesso misurata mediante cinghie dentate e pulegge di rinvio. Grazie al gruppo cuscinetto, le forze risultanti vengono disaccoppiate dal cuscinetto di precisione dell'encoder rotativo, prevenendo il sovraccarico dell'encoder.

Encoder rotativi per motori per porte di ascensori

Nei grattacieli con grandi capacità di ascensori e traffico passeggeri elevato, tempi di fermata più brevi sono un obiettivo importante, consentendo il trasporto di più passeggeri. Un fattore critico nella gestione del traffico passeggeri di un edificio è il corretto funzionamento della porta dell'ascensore. L'apertura e la chiusura rapide e precise con il minimo rumore richiedono motori per porte servocomandati. Gli encoder rotativi compatti sono particolarmente adatti per il feedback di velocità e posizione.

Il futuro degli ascensori è senza ingranaggi, senza cavi e orizzontale

I moderni ascensori cablati hanno due limitazioni significative risultanti dal loro design: a causa del peso del cavo stesso, è quasi impossibile aumentare ulteriormente le altezze di marcia e, di norma, solo una cabina può viaggiare su e giù per un vano ascensore . Ciò limita fortemente il numero di passeggeri che possono essere trasportati.

Le esigenze della tecnologia degli ascensori negli ultimi anni hanno richiesto velocità più elevate, vani più alti, ingombri ridotti e costi operativi inferiori. Per rispondere a queste chiamate, i produttori di ascensori stanno valutando modi per costruire ascensori senza cavi. Questa idea tecnica prende in prestito dal Transrapid, il treno a levitazione magnetica ad alta velocità sviluppato in Germania. Allo stesso modo, gli ascensori del futuro saranno alimentati con l'ausilio della tecnologia del motore lineare diretto.

La cabina è dotata di magneti passivi e lo statore attivo, suddiviso in segmenti, si trova nel vano ascensore. Fornendo opportunamente corrente a questi singoli segmenti, più cabine possono viaggiare all'interno di un vano indipendentemente l'una dall'altra.

I motori sincroni a magneti permanenti sono spesso utilizzati a causa della loro maggiore densità di potenza. A seconda della strategia di controllo, questi motori possono richiedere un feedback di posizione assoluto per un corretto controllo della posizione del rotore. La maggior parte di questi sistemi di azionamento esigenti richiede anche encoder rotativi ad alta risoluzione integrati nel circuito di controllo come encoder di posizione per la misurazione della velocità effettiva.

Vantaggi dei sistemi di motori per ascensori senza ingranaggi con feedback adeguato

• Vibrazioni e rumorosità ridotte
• Requisiti di spazio ridotti grazie agli ascensori senza locale macchine (MRL). 
• Caratteristiche di guida confortevoli
• Basso consumo energetico
• Manutenzione ridotta e senza olio

Encoder lineari per il trasporto orizzontale

Oltre al movimento verticale, il concetto gearless e senza cavi consente il movimento orizzontale. Questo movimento orizzontale consente di utilizzare la nuova tecnologia per le distanze di livello sempre più lunghe in mega edifici alti e in complessi edilizi tentacolari ma collegati.

La sfida principale presentata al controllo del motore durante il movimento lineare è la tolleranza richiesta per le deviazioni della guida, poiché il controllo deve fornire simultaneamente un'elevata qualità del segnale per il controllo dell'azionamento diretto. Solo ottimi segnali di misura riducono le vibrazioni, consentono movimenti dinamici e aumentano notevolmente la stabilità della velocità, evitando allo stesso tempo la generazione di calore aggiuntivo.

Gli encoder lineari come il LINA 200 sono stati progettati specificamente per ascensori senza cavi. I test iniziali hanno mostrato che velocità di traslazione di 6 m/s si ottengono facilmente e, in laboratorio, il LINA 200 ha fornito valori di posizione affidabili a velocità fino a 18 m/s. A basse velocità, così come durante l'accelerazione dopo l'arresto e la frenata prima dell'arresto, l'elevata risoluzione dei valori di posizione (18 bit) con una lunghezza di misurazione di circa 600 mm garantisce un movimento molto confortevole e delicato.

L'industria degli ascensori ha intrapreso una traiettoria coerente verso la meccanica senza attrito e la diagnostica digitale. L'encoder e la tecnologia di feedback sono già disponibili e giocheranno un ruolo enorme in questa transizione negli edifici di tutto il mondo.

Originariamente pubblicato: Encoder rotativi HEIDENHAIN nella tecnologia degli ascensori

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