Symulacja komputerowa płaskiej aerostatycznej podpory współrzędnościowej z elektromagnetycznym napędem

W artykule omówiono zasadę działania płaskiej aerostatycznej podpory współrzędnościowej z napędem elektromagnetycznym. Opisano etapy badań płaskiej aerostatycznej podpory współrzędnościowej. Przedstawiono algorytm obliczeniowy programu SPAPAERO. Obliczenia przeprowadzane w tym programie są podstawą do określenia zakresu wysokości szczeliny powietrznej, w którym sztywność podpory jest największa i stała. Zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych opracowane w programie SPAPAERO.

The basic direction of development of the structure of planar, aerostatic, two-coordinate relative bases with electromagnetic drive is to look for solutions characterised by higher stiffness. The stiffness determines an ability of the relative base to counteract the working load (payload). In order to determine the air-gap height range for which the stiffness is the biggest and constant, one has to work out the particular model and computer simulation of the system. Section 1 describes the principle of operation of a planar aerostatic two-coordinate relative base with electromagnetic drive (planar stepping motor). The term of the planar stepping motor was introduced by Bruce Sawyer [1]. In 1968 he patented a device of this name [3]. Recently, Sawyer motors have attracted considerable attention in the robotics because of their many desirable attributes [10, 11, 12, 13]. Figure 1 shows basic elements of the coordinate positioning system. The planar aerostatic two-coordinate relative base (1) (moving forcer) rides over the stationary absolute base (2) (platen) on an air bearing film, typically thick. Table 1 presents common technical data of the planar stepping motor. Figure 3 shows cross sections of the elementary electromagnetic modules that constitute electromagnetic drives when put together in parallel. Figure 5 (Section 2) shows consecutive stages of a computer simulation of the planar aerostatic two-coordinate base with electromagnetic drive. Section 3 presents the algorithm of the computer program SPAPAERO (Figure 7) [14] and the computer simulation results obtained with it. SPAP computer program accelerates the design process of a structure of the planar aerostatic two-coordinate relative base with electromagnetic drive. The computer simulation results enable choosing the required alternative structure of the aerostatic relative bases with electromagnetic drive in particular devices.