2006_DN_12(19)2006_2z2.pdf

Materiały

Wszystkiego najlepszego

z okazji urodzin, DELRIN

Pięćdziesięcioletni polimer acetalowy firmy DuPont

przeszedł proces odnowy

Poziom naświetlenia kJ/m 2

Acetal delrin kończy w tym roku 50 lat, ale nadal jest bardzo „żywotnym”

materiałem. Producent delrinu, firma DuPont, wprowadziła ostatnio

ulepszenia, które mają za zadanie podnieść jego użyteczność. Wielu

inżynierów słusznie uważa delrin za tworzywo sztuczne dedykowane

do produkcji kół zębatych. Ale jest ono czymś więcej. Zdaniem Georga

Hesser’a, kierownika ds. rozwoju przedsiębiorstwa grupy DuPont

Mechanical Solutions Group, wysokie właściwości mechaniczne oraz

wytrzymałość chemiczna acetalu sprawiają, że jest on uniwersalnym

kandydatem na... substytut metalu. Zauważył on gwałtowny wzrost

stosowania tych tworzyw na liniach do pakowania oraz w pojazdach.

Spójrzmy na trzy najnowsze „wcielenia” delrinu

DZIAŁANIE ULTRAFIOLETU ORAZ DODAT-

KOWE PŁYNIĘCIE MATERIAŁU

Acetal delrin 327 UV spełnia wymagania związane

z konstruowaniem wnętrza pojazdów, dzięki równowadze

pomiędzy stabilnością promieniowania ultrafioletowego,

długością płynięcia a własnościami mechanicznymi.

Tworzywo to ma do zaoferowania o około 20 procent

większe płynięcie niż delrin 127 UV, poprzedni gatunek

stabilizowany na promieniowanie UV. A to właśnie płynięcie

jest czynnikiem kluczowym. Hesser wyjaśnia, że częściowe

scalenie elementów wnętrza pojazdów doprowadziło

do stosowania coraz większej liczby złożonych części

cienkościennych, które wymagają tworzywa o wysokim

wskaźniku płynięcia. – Zaczyna się pojawiać coraz

więcej bardzo skomplikowanego oprzyrządowania

wymagającego tworzyw o dobrej plastyczności – mówi

Hesser. Aby jednak tworzywa te znalazły zastosowanie

w kabinie pasażerskiej samochodu, muszą być odporne

na promieniowanie ultrafioletowe (patrz wykres).

NISKI POZIOM EMISJI

Wiele uwagi poświęcanej redukcji emisji tworzyw stosowanych we

wnętrzach samochodów skupia się na olefinach. Wynika to z faktu, iż

stosowane są jako tworzywa tapicerskie wewnątrz pojazdów. A jednak

firma DuPont wprowadziła na rynek nisko emisyjne gatunki acetalu delrin.

– Acetal nie jest tu najważniejszy, ale zgodnie z naszą filozofią bardzo

się staramy spełniać wymagania dotyczące emisji naszych polimerów

– mówi Hesser. I właśnie to dokładnie robi DuPont. Gatunki delrinu

z oznaczeniem “E” mają o 90 procent niższy poziom emisji

– w przypadku acetalu, formaldehydu – w porównaniu z ich

standardowymi odpowiednikami. – Wykorzystaliśmy naszą

wiedzę z zakresu chemii, i „zakapslowaliśmy” łańcuchy form-

aldehydowe molekuł, aby powstrzymać ich depolimeryzację,

która powoduje emisję – wyjaśnia Hesser. – Jeśli chodzi

o własności mechaniczne, tworzywa niskoemisyjne są w zasa-

dzie identyczne z ich standardowymi odpowiednikami delrinu

– dodaje. Ale obniżenie poziomu emisji nie przychodzi darmo.

Hesser szacuje, iż tworzywa te będą początkowo kosztowały

średnio między 15 a 20 procent drożej od standardowych

tworzyw delrin.

NIEDROGA REDUKCJA TARCIA

Dwa nowe gatunki powlekanego acetalu delrin – 100 TL i 500 MP

– spełniają wymagania odnośnie smarowności, którym nie mogą

sprostać najwyższej jakości produkty eksploatacyjne oferowane

przez firmę. Zarówno delrin 100 TL, jak i 500 MP, stosują teflonowy

mikroproszek fluoropolimerowy polepszający smarowność, podczas

gdy inne gatunki oferowane przez firmę stosują włókna teflonowe.

Hesser mówi, że oba te gatunki zapewniają wysoki współczynnik

redukcji tarcia w porównaniu ze standardowym acetalem, ale ich

koszt stanowi mniej więcej połowę kosztów gatunków wypełnionych

włóknami teflonowym. Mówi, że sprzęt biurowy, któremu nie

zaszkodziłoby ograniczyć trochę „skrzypienia” byłby dobrym kandy-

datem do zastosowania nowych gatunków. Tak samo jest w przy-

padku każdej przekładni zębatej, której obciążenie wytrzymałby

standardowy acetal, ale wymagany jest gatunek powlekany, by

ograniczyć hałas lub rozwiązać problemy, jakie sprawiają tworzywa

współpracujących kół zębatych.

26 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006

Automatyka

I/O wkracza w dziedzinę ruchu

Urządzenia zyskują dodatkową zdolność

sterowania silnikami krokowymi, serwomotorami

oraz silnikami prądu stałego

Produkty I/O poszerzają swoje możliwości w dziedzinie kontroli ruchu.

Tendencja ta jest naturalnym rozszerzeniem rozwiązań I/O, które

w ciągu kilku ostatnich lat obejmowały dystrybuowane produkty I/O,

urządzenia sterujące oraz lokalne szeregowe sieci telekomunikacyjne.

Zdaniem Marka DeCramera, kierownika produktu w firmie WAGO

Corp., przejście na rozproszoną inteligencję przyczynia się do pow-

stawania nowych urządzeń sterujących ruchem, takich jak nowy kon-

troler silnika krokowego firmy WAGO.

Ponieważ nie jest już konieczne sprowadzanie całej telekomunikacji

z powrotem do głównego procesora, dostawcy I/O wykorzystują w nowych

produktach dostępną moc przetwórczą oraz zdolność ujednolicenia

środowiska produkcji oprogramowania do sterowania ruchem i I/O.

MODUŁ I/O

zamiast kontrolera sterującego ruchem

Nowy moduł 750-670 I/O firmy WAGO Corp. zapew-

nia kontrolę silników krokowych oraz serwonapędów

w zwartej obudowie o szerokości 12 mm. Poprzez

integrację kontroli silnika krokowego i serwonapędu

z węzłem magistrali polowej fieldbus (PLC lub PC),

klienci mogą wyeliminować konieczność nabycia

oddzielnego kontrolera sterującego ruchem. Moduł

750-670 obsługuje dwuimpulsowe wzorce wyjściowe,

tryb krok/kierunek lub kodownik przyrostowy, które

skonfigurowane są przez blok funkcyjny w urządzeniu

programującym IEC 61131-3 WAGO. Komunikacja

nawiązywana jest przez interfejs RS-422 i sterowana

jest zmienną częstotliwością wyjściową (0 do 500

kHz). Do obsługi uniwersalnych sygnałów ruchu takich

jak start/stop, praca impulsowa/uruchamianie, prawy/

lewy, odniesienie, następna pozycja, ogranicznik oraz

zegar główny, mogą być skonfigurowane dwa wejścia

cyfrowe.

ROZWIĄZANIE DLA KONTROLI WIELOOSIOWYCH SILNIKÓW KROKOWYCH

Produkty kontroli ruchu SNAP firmy Opto-22 zapewniają zwięzłą, prostą w użyciu metodę sterowania wieloosiowymi silnikami krokowymi.

Moduł komunikacji host kontroli ruchu (SNAP-SCM-MCH16) osadza się na stojaku Opto I/O z kontrolerem programowalnej automatyzacji

SNAP PAC, umożliwiającym kontrolę do 16 osi. Kontroler ten sprzęga płyty zaciskowe SNAP-SCM-BB4, z których każda sprawuje kontrolę

nad maksymalnie czterema silnikami krokowymi. Rozwiązanie to połączone ze SNAP PAC oraz oprogramowaniem do sterowania ioProject

zapewnia zintegrowane środowisko rozwoju aplikacji wymagających kontroli ruchu, sterowania analogowo-cyfrowego oraz możliwości

przyłączania urządzeń szeregowych.

TERMINAL I/O STERUJE SILNIKAMI PRĄDU STAŁEGO

Moduły I/O Beckhoff KL2532 i KL2542 zapewniają tanią i niezmiernie ścisłą

kontrolę silników prądu stałego. Terminale te są opłacalną alternatywą

tradycyjnych systemów napędowych do silników prądu stałego, dostępne są

również rozwiązania do sterowania silnikami krokowymi, zaworami hydrau-

licznymi, uchwytami elektromagnetycznymi, jak i innymi urządzeniami. Dwa

silniki prądu stałego 24W mogą być zasilane mocą do 1A z terminala magis-

trali KL2532, która ma tylko 12 mm szerokości. Większy model terminala

magistrali (KL2542) dla dwóch silników o mocy do 175W uwzględnia fazę

wejściową do 50V napięcia roboczego z możliwością dostarczenia prądu

ciągłego 2 x 3,5A. Dozwolone są krótkotrwałe wartości szczytowe prądu, co

umożliwia szybkie przyspieszenie.

[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 27

AUTOMATYKA

WYKORZYSTUJĄC zamontowaną na przodzie pojazdu

kamerę oraz oprogramowanie przetwarzające obraz, systemy

ostrzegawcze zmiany pasa ruchu ostrzegają kierowców

w przypadku nieumyślnego zjazdu ze swego pasa ruchu

(Zdjęcie dzięki uprzejmości Delphi)

Zarządzanie...

Bez względu na to, czy producenci samochodów stosują

system „inteligentny” na drogach, czy układ czujników

wewnątrz pojazdu, ostateczny cel zapewniający

bezpieczeństwo jest ten sam: eliminacja wypadków

TEKST: CHARLES J. MURRAY

Już od ponad dziesięciu lat pojęcia bez-

pieczeństwa aktywnego i biernego w prze-

myśle motoryzacyjnym są równoznaczne

z minimalizowaniem ryzyka obrażeń odnie-

sionych w wyniku wypadków. Poduszki

powietrzne, klatki bezpieczeństwa i strefy

zgniotu nie tyle służyły zapobieganiu

wypadkom, co rozwiązywaniu problemów

związanych z ogromną energią wyzwalaną

w ciągu milisekund po zderzeniu.

Teraz to się zmienia. Zamiast dyskuto-

wać na temat klatek bezpieczeństwa i stref

zgniotu, producenci samochodów i usta-

wodawcy zaczęli popierać wizję... unika-

nia kolizji. Zamiast mówić o poduszkach

powietrznych i pasach bezwładnościo-

wych, mówią o... braku wypadków. Zero

wypadków. Czyżbyśmy byli świadkami

narodzin nowej dziedziny, którą możnaby

nazwać „zarządzaniem wypadkami”?

– Zdają sobie teraz sprawę, że najlep-

szym sposobem na przeżycie wypadku

jest jego uniknięcie – zauważa Glenn

Widmann, główny inżynier ds. zaawan-

sowanych zintegrowanych produktów

bezpieczeństwa w Delphi Automotive,

dostawcy pojazdów samochodowych.

– Poświęcamy obecnie tyle uwagi koli-

zjom, ile tylko jesteśmy w stanie – dodaje

rzecznik Krajowego Wydziału Transportu

Ruchu Drogowego (NHTSA) w USA.

– W przyszłości zamierzamy ratować życie

poprzez zapobieganie wypadkom.

Faktycznie, zapobieganie to obecnie

gorący temat w przemyśle motoryzacyj-

nym nie tylko w USA, ale również w Eu-

28 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006

wypadkami

AUTOMATYKA

ropie i Japonii. W Szwecji rząd wspólnie

z producentem samochodowym Saab

opracowuje program „Wizja Zero,” który

ma na celu całkowite (!) wyeliminowanie

kolizji. W Niemczech Daimler-Chrysler

omawia wizję „bezwypadkowej jazdy,”

podczas gdy Siemens VDO Automotive

przyjął program „Zero Wypadków.” A tym-

czasem Japonia przygotowuje się podobno

do budowy inteligentnych dróg, które fak-

tycznie wyeliminowałyby wypadki.

Aby nie pozostawać w tyle Stany Zjed-

noczone rozważają własną imponującą

koncepcję. Z jednej strony Amerykański

Wydział Transportu bada możliwości

umieszczenia inteligentnego systemu

elektronicznego przy znakach stop,

sygnalizacji świetlnej i poboczach na

terenach miejskich o ludności powyżej

400 mieszkańców oraz wzdłuż 53 000

km wiejskich dróg międzystanowych.

Z drugiej strony producenci samochodów

snują wizję „kokonu bezpieczeństwa”

wewnątrz pojazdu, pełnego radarów,

laserów, systemów wizyjnych i czujni-

ków ultradźwiękowych. W istocie obie te

idee mają jeden i ten sam cel: pozwolić,

by pojazdy „widziały” swoje otoczenie,

Trzy obecnie wykorzystywane sposoby ograniczenia liczby wypadków

Na dłuższą metę kluczem do osiągnięcia zerowego poziomu wypadków

są zaawansowane czujniki i inteligentne drogi. Specjaliści twierdzą jednak,

że istniejące techniki mogłyby mieć wpływ na redukcję 43 000 wypadków dro-

gowych, które co roku mają miejsce w samych Stanach Zjednoczonych:

1. Elektroniczna kontrola stabilności. Istnieje już od około 10 lat, jest popular-

na w Europie, szczególnie w Niemczech, ale stosowana jest jako standard

jedynie w około 35 procentach pojazdów sprzedawanych w USA. Instytut

Ubezpieczeniowy Bezpieczeństwa Drogowego szacuje, że technika ta mo-

głaby uratować 10 000 istnień ludzkich w USA każdego roku.

2. „Alkoholowa” blokada zapłonu. Chociaż Instytut Ubezpieczeniowy Bezpie-

czeństwa Drogowego z pewnością nie poleca blokad wszystkim kierow-

com, stwierdził jednak, że można by uratować 8 000 istnień ludzkich, gdy-

by powstrzymać kierowców przed siadaniem za kierownicą pod wpływem

alkoholu.

3. Pasy bezpieczeństwa. Sondaże pokazały, że 82 procent pasażerów samo-

chodów korzysta z pasów bezpieczeństwa. Podnieśmy ten współczynnik

do 100 procent, a liczba wypadków (śmiertelnych) może spaść o kolejne

5800 rocznie.

ostrzegały kierowcę, a nawet w nagłych

wypadkach przejmowały kontrolę nad

hamulcami i układem kierowniczym. (Jako

ciekawostka warto nadmienić, iż plany

budowy takiej infrastruktury drogowej,

a także masowej produkcji pojazdów

mogący automatycznie w niej się poru-

szać, powstawały już w latach 50. i 60.

POJAZDY wyposażone w technologię zapobiegania kolizjom będą stosowały schematy

kontroli z potężnymi procesorami centralnymi na szczycie hierarchii. ABS, poduszki

powietrzne, silnik oraz moduły skrzyni biegów będą instruowane przez procesory centralne

Sterownik

multimediów

Sterownik układu

przeniesienia napędu

Sterowniki systemów

wyposażenia wnętrza

System

stabilizacji

Kontroler

silnika

Sieć FlexRay TM

Radar

(77 GHz)

Kontroler sygnałów

tablicy przyrządów

Kontroler

Airbagów

Bazujący na kamerze

system anty-kolizyjny

System kontroli

hamulców

[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 29

AUTOMATYKA

POJAZDY samochodowe

niższej klasy – takie jak

Chevrolet Aveo – mogą

skorzystać z infrastruktury

dróg inteligentnych, ponieważ

ich cena prawdopodobnie

nigdy nie pozwoli na

zamontowanie kosztownego

pokładowego systemu

zapobiegania kolizjom

ubiegłego stulecia. Przedruki amerykań-

skich publikacji można znaleźć w polskich

tygodnikach motoryzacyjnych z tamtego

okresu – przyp. redakcji).

– Twierdzimy, że 95% wypadków można

uniknąć – zauważa wybitny konsultant

przemysłowy, David Cole, dyrektor Cen-

trum Badań Samochodowych. – Zawsze

będą kolizje, którym nie można zapobiec,

ale w dzisiejszych czasach możemy gwał-

townie zredukować liczbę śmiertelnych

wypadków na drogach.

Czujniki przyszłej generacji

Aby spełnić wymagania systemów bezpieczeństwa przyszłej generacji,

dostawcy pojazdów samochodowych wprowadzają na rynek nowe typy

czujników, począwszy od laserów, po radary i żyroskopy.

77-GHz czujnik radarowy firmy TRW wychwy-

tuje dane do 200 metrów. Firma stosuje go

w systemie tempomatu adaptacyjnego, który

automatycznie wciska hamulec, gdy z przodu

pojawia się wolniejszy pojazd.

Następny krok:

inteligentna droga

Inteligentna droga to koncepcja, która

przykuwa coraz więcej uwagi. Gwoli przy-

pomnienia, świat motoryzacji już wcześ-

niej spotkał się z problemem tak zwanych

inteligentnych dróg. Osiem lat temu na

skutek współpracy przemysłowo-rządowej

wprowadzono w życie wizję inteligentnej

drogi poprzez umieszczenie czujników pod

powierzchnią chodnika wzdłuż drogi szyb-

kiego ruchu w San Diego, co pozwoliło na

poruszanie się masy pojazdów w skoordy-

nowany sposób. Nowa wizja jest jednak

całkiem inna. Nie wymaga już niszczenia

infrastruktury ani konstrukcji drogi. A po

jej ostatecznym urzeczywistnieniu będzie

dostępna dla każdego pojazdu poruszają-

cego się po drodze, dlatego Amerykański

Wydział Transportu ma podobno zainwe-

Mikrochemicznie wyprodukowany czujnik ży-

roskopowy DRS MM3 firmy Bosch Automotive

umożliwia wykrywanie prędkości kątowej dla

elektronicznej kontroli stabilności, zapobiega

przewróceniu się pojazdu oraz pozwala na ak-

tywne kierowanie pojazdem.

Czujnik laserowy LMS 291 firmy Sick Optic wy-

korzystany był w autonomicznym pojeździe, któ-

ry wygrał 2 miliony dolarów w wyścigu DARPA

Grand Challenge. „Maluje” trójwymiarowy obraz

terenu znajdującego się przed pojazdem.

30 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: