Αποκαλύπτονται οι κινητήρες σταπ: Από την βασική μηχανική στα προηγμένα συστήματα ελέγχου

Υψηλής Απεξάρτησης Στάππερ Μηχανές: Αποδεσμευτική Δύναμη και Ακριβότητα στον Ελέγχου Κινήσεων

Οι κινητήρες βήματος είναι συχνά υποτιμημένοι σε σύγκριση με τους κινητήρες servo, αλλά προσφέρουν συγκρίσιμη αξιοπιστία.που επιτρέπει ακριβή θέση και έλεγχο ταχύτηταςΜε υψηλή ροπή χαμηλών ταχυτήτων και ελάχιστες δονήσεις, υπερέχουν σε εφαρμογές μικρής απόστασης και γρήγορης θέσης.

Στάππερ κινητήρες: Ένας πλήρης οδηγός για τις αρχές, τους τύπους και τις εφαρμογές

"Οι βήμα κινητήρες; Οι κινητήρες σερβο πρέπει να λειτουργούν καλύτερα". Αυτή είναι μια κοινή παρανόηση όταν συζητάμε τους βήμα κινητήρες.Οι σταδιακοί κινητήρες υπερέχουν σε διάφορες εφαρμογές, από προηγμένα βιομηχανικά εξοπλισμούς έως καθημερινά αυτοματοποιημένα όργαναΤο άρθρο αυτό εξηγεί γιατί παραμένουν η κορυφαία επιλογή για συστήματα με κίνηση ακριβείας.

Ενώ μερικοί μπορεί να παραβλέψουν τους σταπτήρες, ο ρόλος τους στον έλεγχο υψηλής ακρίβειας είναι καθοριστικός σε όλες τις βιομηχανίες.ιατροτεχνολογικά προϊόντα), τα αναλυτικά όργανα, τα στάδια ακρίβειας, τα χρηματοοικονομικά συστήματα, τα μηχανήματα συσκευασίας τροφίμων, ακόμη και οι ρυθμίσεις του διαφάνειας της κάμερας ̇ αποδεικνύουν την ευελιξία τους σε απαιτητικά περιβάλλοντα με κριτική ακρίβεια.

Γιατί χρησιμοποιείς βήμα-βήμα κινητήρα;

Εύκολο στη χρήση: 34%
Φθηνά: 17%
Απλές πράξεις:16%
Δεν χρειάζεται συντονισμός: 12%
Άλλα: 21%
*# των ερωτηθέντων: 258 (δεκτές πολλαπλές απαντήσεις) / ερευνήθηκαν από την Oriental Motor

Βασικά πλεονεκτήματα: Εύκολο στη χρήση, απλή λειτουργία και χαμηλό κόστος

Σύμφωνα με μια έρευνα που διεξήχθη σε χρήστες σταπ κινητήρων, πολλοί τους προτιμούν λόγω της ευκολίας χρήσης, της απλής λειτουργίας και των χαμηλών κόστους-οφέλη που συνδέονται άμεσα με το δομικό και το σχεδιασμό του συστήματος.Η απλή μηχανική και η διαμόρφωση των σταδιακών κινητήρων εξηγούν φυσικά αυτά τα πλεονεκτήματαΩστόσο, ορισμένοι αναγνώστες μπορεί να αμφισβητήσουν την ακρίβεια και την απόδοση ροπής τους.Με την κατανόηση των χαρακτηριστικών του σταδιακού κινητήρα και την προσαρμογή τους στις λειτουργικές ανάγκεςΕπομένως, οι χρήστες μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά το κόστος του εξοπλισμού.

Υψηλή ακρίβεια στάθμευσης με ταχεία χαμηλή / μεσαία ταχύτητα

Οι σταδιακοί κινητήρες προσφέρουν εξαιρετική ακρίβεια στάθμευσης και επιτρέπουν ακριβή έλεγχο ανοικτού βρόχου.Χωρίς σωρευτικά σφάλματα βήματοςΗ σχεδίαση τους χωρίς κωδικοποιητή απλοποιεί το σύστημα κίνησης, μειώνοντας το κόστος, διατηρώντας παράλληλα την αξιοπιστία.

Σημείο 1
Φανταστική ακρίβεια στάσης

Για παράδειγμα, όταν μετατρέπεται η ακρίβεια στάθμευσης ±0,05° ενός σταδιακού κινητήρα στον μηχανισμό στροφιάς σφαίρας:

Συνθήκες λειτουργίας:
• Μηχανή: σειρά RK II

• Πρωτεύον της στροφής σφαίρας: 10 mm

Ακριβότητα στάθμευσης: ±1,4μm

Γενικά, η ακρίβεια ενός τύπου βίδες σφαιριού γης είναι ±10μm. Όταν χρησιμοποιείται ένας τύπος βίδες σφαιριού κυλίας, η ακρίβεια του μειώνεται σε ±20μm,που δείχνουν ότι η ακρίβεια στάθμευσης ενός σταπ κινητήρα είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη των τύπων στροφιάς με σφαίρα.

Οι μηχανές βήματος υπερέχουν στην ροπή χαμηλής/μεσαίας ταχύτητας, ένας βασικός διαφοροποιητής από τους κινητήρες servo, οι οποίοι παρέχουν σταθερή ροπή σε μεσαίες έως υψηλές ταχύτητες και ταιριάζουν σε εργασίες μεγάλης ροής και υψηλής περιστροφής.,Οι σταπτήρες διαθέτουν μη επίπεδη καμπύλη ροπής: η κορυφαία ροπή σε χαμηλές/μέσες ταχύτητες μειώνεται σημαντικά σε υψηλές ταχύτητες.όπου παρέχουν:

• Υψηλή ροπή στις απαιτούμενες ταχύτητες για γρήγορη τοποθέτηση σε εργασίες όπως πίνακες πολλαπλών περιστροφών ή τοποθέτηση.
• Σταθερή απόδοση σε χαμηλές ταχύτητες (πρόκληση για τα servos), με ελάχιστη ανάγκη λειτουργίας σε υψηλές ταχύτητες, δεδομένου ότι οι εργασίες μικρής ταχύτητας επιβραδύνονται και σταματούν πριν από την επίτευξη των μέγιστων στροφών.

Εν ολίγοις, οι βήματα βελτιστοποιούν την ροπή εκεί που έχει μεγαλύτερη σημασία: το εύρος χαμηλών / μεσαίων ταχυτήτων κρίσιμο για εφαρμογές μικρής απόστασης και ακριβείας.

Υψηλή ανταπόκριση και εξαιρετικός συγχρονισμός

Με τον έλεγχο ανοιχτού βρόχου, ο οποίος στέλνει εντολές σε μονόδρομο στον κινητήρα, οι βρόχοι κινητήρες μπορούν να συγχρονιστούν σε μεγάλο βαθμό με τα σήματα εντολής.ΑντίθεταΟι κινητήρες βήματος, ωστόσο, λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο με εισερχόμενους παλμούς, ελαχιστοποιώντας την καθυστέρηση και εξασφαλίζοντας γρήγορη απόκριση.

Αυτό καθιστά τους σταπτικούς κινητήρες ιδανικούς για εφαρμογές που απαιτούν συγχρονισμό πολλαπλών κινητήρων.Οι βήμα κινητήρες μπορούν να συντονίσουν με ακρίβεια τις κινήσεις, διασφαλίζοντας την απρόσκοπτη μεταφορά της πλακέτας μεταξύ των μεταφορέων.

Σημείο 2
Εξαιρετική εμβέλεια χαμηλής / μεσαίας ταχύτητας!

Παράδειγμα: Η ροπή ενός σκελετού κινητήρα μεγέθους 85 mm είναι ισοδύναμη με τη ονομαστική ροπή ενός σερβοκινητήρα 400 W με 1000 στροφές/λεπτο.

Η ροπή σε ένα ακόμη μικρότερο εύρος ταχυτήτων μπορεί να είναι έως και 5 φορές υψηλότερη.

Σημείο 3
Υψηλή ανταπόκριση!

Κατάλληλες εφαρμογές

Εκτός από μια εφαρμογή με συχνή εκκίνηση και διακοπή, οι σταπτέρ κινητήρες είναι κατάλληλοι για την τοποθέτηση επεξεργαστών ελέγχου εικόνας που δεν συμπαθούν τις δονήσεις,με κινητήρα κυψελών που θα ήταν δύσκολο να ρυθμιστούν με κινητήρες servoΕπιπλέον, το κόστος μειώνεται σημαντικά με την αντικατάσταση μιας τροχιάς στροφής με τροχιά.

Το πλεονέκτημα των μεγάλων χαρακτηριστικών

Εκτός από τη μείωση του κόστους, οι σταδιακοί κινητήρες έχουν πολλά πλεονεκτήματα από την άποψη της απόδοσης..Πιο κάτω, λεπτομερείς πληροφορίες για τους σταπτικούς κινητήρες, όπως βασική δομή, σύστημα και παραδείγματα εφαρμογών, εισάγονται για περισσότερες πληροφορίες για τους σταπτικούς κινητήρες.

Βασικά στοιχεία των κινητήρων βήματος

Λειτουργία και δομή

Ένας βήμα κινητήρας περιστρέφεται με μια σταθερή γωνία βήματος, ακριβώς όπως το δευτερόλεπτο ενός ρολογιού.Η υψηλής ακρίβειας τοποθέτηση μπορεί να πραγματοποιηθεί με έλεγχο ανοιχτού βρόχου χάρη στη μηχανική δομή μέσα στον κινητήρα.

Ακριβής τοποθέτηση (αριθμός βημάτων)

Ενώ έχουν πλήρη έλεγχο της περιστροφής και της ταχύτητας, η απλή δομή των σταπτέρ κινητήρων επιτυγχάνεται χωρίς τη χρήση ηλεκτρικών εξαρτημάτων, όπως ένας κωδικοποιητής μέσα στον κινητήρα.Οι βήμα κινητήρες είναι πολύ ανθεκτικοί και έχουν υψηλή αξιοπιστία με πολύ λίγες αποτυχίεςΌσον αφορά την ακρίβεια στάθμευσης, ± 0,05° (χωρίς σωρευτικά σφάλματα κλίσης) είναι πολύ ακριβής.Επειδή η τοποθέτηση των κινητήρων βήμα εκτελείται από τον έλεγχο ανοιχτού βρόχου και λειτουργεί από τον μαγνητισμένο στατήρα και μαγνητικό ρότορα με μικρά δόντιαΕπίσης, δεν υπάρχει κυνήγι κατά τη διακοπή των κινητήρων βήματος.που έχουν χαμηλή ακαμψία.

Χρήσιμο για έλεγχο ταχύτητας και ελέγχου θέσης

Όταν οι παλμοί εισάγονται σε έναν οδηγό μέσω μιας γεννήτριας παλμών, οι βήμα κινητήρες τοποθετούνται ανάλογα με τον αριθμό των εισερχόμενων παλμών.8° για διφορείς σταπτικούς κινητήρεςΗ ταχύτητα περιστροφής του σταδιακού κινητήρα καθορίζεται από την ταχύτητα της συχνότητας παλμών (Hz) που παρέχεται στον οδηγό,και είναι δυνατόν να αλλάξει ελεύθερα την περιστροφή του κινητήρα με απλά την αλλαγή του αριθμού των παλμών εισόδου ή συχνότητες στον οδηγόΟι μοτοσυκλέτες βήματος δεν χρησιμεύουν μόνο ως κινητήρες ελέγχου θέσης, αλλά και ως κινητήρες ελέγχου ταχύτητας με υψηλό συγχρονισμό.

Χρησιμοποιείται για:

• Υψηλή συχνότητα, επαναλαμβανόμενη τοποθέτηση των σταθερών γωνιών βήματος
• Τοποθέτηση που απαιτεί μεγάλο χρόνο στάσης λόγω ρύθμισης πλάτους κλπ.
• Διακυμάνσεις φορτίων και μεταβαλλόμενη ακαμψία
• Τοποθέτηση που διαιρεί 1 κύκλο
• Άξονες κινητήρα που απαιτούν συγχρονισμένη λειτουργία

Λειτουργικό σύστημα

Απλός έλεγχος χωρίς αισθητήρες ή ανατροφοδότηση

Επειδή είναι δυνατόν να εκτελεστεί ακριβής θέση και έλεγχος θέσης, ενώ συγχρονίζεται με τον αριθμό των παλμών εντολής και την ταχύτητα, δεν υπάρχει ανάγκη για συσκευές, όπως ένας αισθητήρας,για τοποθέτησηΩς εκ τούτου, το σύνολο του συστήματος είναι απλό στην κατασκευή.Το κόστος μειώνεται με την εξάλειψη των ελεγκτών, όπως γεννήτρια παλμών και μονάδες εντοπισμού θέσης PLC.

Ενσωματωμένος αισθητήρας τύπου κλειστού βρόχου

Παρόλο που η υψηλή ακρίβεια θέσης είναι δυνατή με τον έλεγχο ανοιχτού βρόχου, τι θα συνέβαινε αν προκύψει πρόβλημα;μπορεί να χρησιμοποιείται κινητήρας τύπου κωδικοποιητή ή ενσωματωμένου αισθητήρα κλειστού κυκλώματος (από τη σειρά AR).

Μπορεί να Μειωθεί περαιτέρω το Κόστος;

Το κοινό ζήτημα μεταξύ των μηχανικών σχεδιασμού είναι η μείωση του κόστους.διεξήχθη με βάση τον μηχανισμό στρογγυλοπίνακαςΟι λεπτομέρειες της δοκιμής εξηγούνται κατωτέρω:

Αποστολή

Μηχανισμός γραμμικής κίνησης

1- Αύξηση της ταχύτητας.
2. περαιτέρω μείωση του κόστους
[Καταστάσεις του αρχικά σχεδιασμένου εξοπλισμού] Μηχανισμός: Στροφή σφαίρας + κινητήρας σερβοπροσδιορίζονται με βάση τον κινητήρα εφοδιασμού που είναι συνδεδεμένος με βίδες σφαιρίσματος και χαλύβδινη πλάκα.

Σχέδιο

Αλλαγή του μηχανισμού σε λουρί ζώνης
• Στροφή σφαίρας εάν προσπαθείτε να αυξήσετε την ταχύτητα => ο μηχανισμός ζώνης μπορεί να είναι πιο κατάλληλος => 1000 mm/sec έως 1500 mm/sec είναι δυνατός με τον μηχανισμό ζώνης.Αλλαγή ζώνης εάν δεν υπάρχει πρόβλημα με την ακρίβεια θέσης. • Μειώστε σημαντικά το κόστος εάν είναι δυνατή η αλλαγή σε ζώνη => Η ζώνη είναι φθηνή, αλλά η χαμηλή ακαμψία της μπορεί να επηρεάσει τη σταθερότητα της λειτουργίας του κινητήρα servo, ακόμη και με αυτόματη ρύθμιση.

Προβλήματα

1Η διαφορά στην ακρίβεια στάσης μεταξύ βίδες και ζώνης... πόσο απαιτείται ακρίβεια στάσης;
2. Επιπτώσεις της χαμηλής ακαμψίας... Επιπτώσεις στον χρόνο καθιέρωσης, αποφεύγοντας το πρόβλημα συντονισμού
• Καλύτερη ακρίβεια στάθμευσης με την βίδα. Κανένα πρόβλημα για να αλλάξετε στη ζώνη; => Η απαιτούμενη ακρίβεια στάθμευσης της εφαρμογής είναι ± 0,05 ~ 0,1 mm, η οποία δεν είναι τόσο ακριβής όσο αυτή για τη βίδα.Συνεπώς, θα πρέπει να είναι εντάξει να αντικατασταθεί με τη ζώνη.
• Εάν αλλάξετε στη ζώνη, η ακαμψία του μηχανισμού μειώνεται, καθιστώντας έτσι ασταθή τις κινήσεις του κινητήρα σερβο. => Μεταξύ των κινητήρων θέσης, οι σταπτέρ δεν έχουν ενσωματωμένο κωδικοποιητή.Για το λόγο αυτόΑν η ισχύς είναι η ίδια, εξετάστε τους βήμα κινητήρες.

Εκτίμηση

Μηχανισμός: Στροφίδα ζώνης + κινητήρας: Δοκιμάστε με κινητήρα βήματος

Προβλήματα

1Η διαφορά στην ακρίβεια στάσης μεταξύ βίδες και ζώνης... πόσο απαιτείται ακρίβεια στάσης;
2. Επιπτώσεις της χαμηλής ακαμψίας... Επιπτώσεις στον χρόνο καθιέρωσης, αποφεύγοντας το πρόβλημα συντονισμού
• Καλύτερη ακρίβεια στάθμευσης με την βίδα. Κανένα πρόβλημα για να αλλάξετε στη ζώνη; => Η απαιτούμενη ακρίβεια στάθμευσης της εφαρμογής είναι ± 0,05 ~ 0,1 mm, η οποία δεν είναι τόσο ακριβής όσο αυτή για τη βίδα.Συνεπώς, θα πρέπει να είναι εντάξει να αντικατασταθεί με τη ζώνη.
• Εάν αλλάξετε στη ζώνη, η ακαμψία του μηχανισμού μειώνεται, καθιστώντας έτσι ασταθή τις κινήσεις του κινητήρα σερβο. => Μεταξύ των κινητήρων θέσης, οι σταπτέρ δεν έχουν ενσωματωμένο κωδικοποιητή.Για το λόγο αυτόΑν η ισχύς είναι η ίδια, εξετάστε τους βήμα κινητήρες.

Εκτίμηση

Μηχανισμός: Στροφίδα ζώνης + κινητήρας: Δοκιμάστε με κινητήρα βήματος

• Μεταφορτώσιμη μάζα -> Μέγιστο επιτρεπόμενο φορτίο 7kg • Ταχύτητα οδήγησης -> Βελτιωμένη σε 800 mm/sec Μηχανή => Με την αλλαγή από σταπτή μηχανή σε σερβοκινητήρα, μειώθηκε το κόστος κατά 50%!Μηχανισμός => Με την αλλαγή από βίδα σφαίρας σε μηχανισμό ζώνης, μείωση κόστους κατά 7%!

Αποτελέσματα

Υπήρχε πολύς χώρος για μείωση του κόστους!
Με την πραγματοποίηση μιας αναθεώρησης του μηχανισμού με βάση το μηδέν, καθώς και την επιλογή κινητήρα με βάση τα χαρακτηριστικά, καταφέραμε να αυξήσουμε τις προδιαγραφές και να μειώσουμε το κόστος,Ακόμα και με το μέγεθος του κινητήρα έγινε ελαφρώς μεγαλύτερηΣτο παρελθόν, η επιλογή του κινητήρα γινόταν με βάση την ευκολία χρήσης ή την εξοικείωσή του.Ήταν εκπληκτικό ότι οι βήμα κινητήρες είναι πιο προσιτοί από ό, τι αναμενόταν- πρέπει να υπάρχει περιθώριο για τη μείωση του κόστους άλλων συσκευών που χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο.Ενώ η μεγιστοποίηση των κινητικών χαρακτηριστικών είναι το κλειδί.

Ποιο έχει υψηλότερη ακρίβεια στάθμευσης; Ο σταδιακός κινητήρας ή ο ελεγκτικός κινητήρας;

Ερώτηση Πελάτη: Ψάχνοντας για έναν κινητήρα με καλή ακρίβεια στάθμευσης.

Υποψήφιο: Ο κινητήρας ενεργού ρεύματος της σειράς NX είναι εξοπλισμένος με κωδικοποιητή 20 bit, επομένως θα πρέπει να έχει καλή ανάλυση και καλή ακρίβεια διακοπής.

Πρώτον, είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί η διαφορά μεταξύ ανάλυσης και ακρίβειας στάθμευσης: η ανάλυση είναι ο αριθμός των βημάτων ανά στροφή και ονομάζεται επίσης γωνία βήματος για τους σταδιακούς κινητήρες.Είναι απαραίτητο όταν εξετάζεται πόσο ακριβής η απαιτούμενη τοποθέτηση πρέπει να είναιΗ ακρίβεια στάσης είναι η διαφορά μεταξύ της πραγματικής θέσης στάσης και της θεωρητικής θέσης στάσης.

Σημαίνει αυτό ότι ο κινητήρας κυλινδρικής τροφοδοσίας που είναι εξοπλισμένος με κωδικοποιητή υψηλής ακρίβειας έχει καλύτερη ακρίβεια στάθμευσης από τους σταδιακούς κινητήρες;
Στο παρελθόν δεν υπήρχε πρόβλημα με την έννοια της "αποστολής ακρίβειας των κινητήρων σερβο που είναι ίση με την ανάλυση του κωδικοποιητή εντός ± 1 παλμού".Οι πρόσφατοι σέρβο κινητήρες είναι εξοπλισμένοι με τον κωδικοποιητή 20 bit (1,048Εξαιτίας αυτού, τα λάθη που οφείλονται στην ακρίβεια εγκατάστασης του κωδικοποιητή έχουν τεράστια επίδραση στην αναστολή της ακρίβειας.Η έννοια της ακρίβειας στάσης έχει αρχίσει να αλλάζει ελαφρά..
Σύμφωνα με τα διαγράμματα σύγκρισης, η ακρίβεια στάθμευσης μεταξύ σταπ κινητήρων και AC servo κινητήρων είναι σχεδόν η ίδια (± 0,02o ~ 0,03o).Η ακρίβεια εξαρτάται από τη μηχανική ακρίβεια του κινητήρα για τα βήματαΈτσι, αν η θέση στάσης μπορεί να γίνει ανά 7,2o, η τοποθέτηση γίνεται από τα ίδια μικρά δόντια στον ρότορα ανά πάσα στιγμή, σύμφωνα με τη δομή του κινητήρα.Αυτό καθιστά δυνατή την περαιτέρω βελτίωση της ακρίβειας στάθμευσης.
Εντούτοις, οι σταπτέρ κινητήρες μπορούν να παράγουν γωνία μετατόπισης ανάλογα με την τιμή ροπής φορτίου.Οι κινητήρες servo AC μπορεί να έχουν μεγαλύτερο πλάτος κυνηγιού ως απάντηση στις ρυθμίσεις κέρδουςΓια τους λόγους αυτούς, απαιτείται κάποια προσοχή.

Σύγκριση της ακρίβειας στάθμευσης μεταξύ κινητήρων βήματος και κινητήρων AC servo