Basit Mekaniklerden Gelişmiş Kontrol Sistemlerine

Çok Güvenilir Adımcı Motorlar: Hareket Kontrolünde Güç ve Hassasiyet

Adımlı motorlar genellikle servo motorlara kıyasla düşük değerlidir, ancak karşılaştırılabilir bir güvenilirlik sunarlar.Doğru konumlandırma ve hız kontrolünü sağlayanYüksek düşük hızlı tork ve minimum titreşim ile, kısa mesafe, hızlı konumlandırma uygulamalarında üstünlük kazanırlar.

Adımlı Motorlar: İlkeler, Türler ve Uygulamalar İçin Tam Bir Rehber

"Adımlı motorlar? Servo motorlar daha iyi çalışmalı". Adımlı motorlar hakkında tartışırken yaygın bir yanlış anlama.Stepper motorlar, gelişmiş endüstriyel ekipmanlardan günlük otomatik araçlara kadar çeşitli uygulamalarda mükemmeldirBu makalede, neden hassas yönlendirilmiş sistemler için en iyi seçimler olduğunu açıklıyor.

Bazıları adımlı motorları göz ardı etse de, yüksek hassasiyetli kontroldeki rolü endüstrilerde çok önemlidir.tıbbi cihazlar, analitik aletler, hassas aşamalar, finansal sistemler, gıda ambalajlama makineleri ve hatta kamera diyaframı ayarlamaları, zorlu, hassas ortamlarda çok yönlülüklerini kanıtlıyor.

Neden adımlı motor kullanıyorsun?

Kullanımı kolay: 34%
Ucuz: % 17
Basit işlemler:16%
Düzenlemeye gerek yok: 12%
Diğerleri: 21%
*# soru sorulanlar: 258 (çoklu yanıtlara izin verilir) / Oriental Motor tarafından araştırıldı

Önemli Avantajları: Kullanıcı Dostu, Basit Çalışma ve Düşük Maliyet

Adımlı motor kullanıcılarına yapılan bir ankette, birçok kişi kullanıcı dostu, basit çalışma ve yapısal ve sistem tasarımlarıyla doğrudan bağlantılı düşük maliyetli faydaları nedeniyle tercih ediyor.Adımlı motorların basit mekaniği ve yapılandırması doğal olarak bu avantajları açıklar.Bununla birlikte, bazı okuyucular onların doğruluğunu ve tork performansını sorgulayabilir.Adımlı motorun özelliklerini anlayarak ve bunları operasyonel ihtiyaçlara uygun hale getirerek, kullanıcılar ekipman maliyetlerini etkili bir şekilde azaltabilirler.

Hızlı düşük / orta hız performansıyla yüksek durma doğruluğu

Adımlı motorlar olağanüstü durma doğruluğu sunar ve kesin açık döngü kontrolünü sağlar.Toplu adım hataları olmadan, tutarlı yüksek hassasiyetli konumlandırmayı sağlarlar. Kodlayıcısız tasarımları, güvenilirliği korurken maliyetleri düşürerek sürücü sistemini basitleştirir.

1. Nokta
Harika bir durma doğruluğu

Örneğin, bir adım motorunun durma doğruluğunu ±0,05°'ye dönüştürürken küre vida mekanizmasına:

Çalışma koşulları:
• Motor: RK II Serisi

• Top vida kurşunu: 10 mm

Durdurma doğruluğu: ±1.4μm

Genellikle bir toprak top vida tipi doğruluğu ±10μm'dir. Bir yuvarlanmış top vida tipi kullanıldığında, doğruluğu ±20μm'ye düşer,bir adım motorunun durma doğruluğunun top vida türlerinden çok daha yüksek olduğunu gösterir.

Adımlı motorlar, orta-yüksek hızlarda tutarlı tork sağlayan ve uzun vuruşlu, yüksek dönüşlü görevlere uygun olan servo motorlardan önemli bir farklılaştırıcı olan düşük / orta hızlı torkta üstünlük gösterir.,Adımlı motorlar düz olmayan bir tork eğrisine sahiptir: düşük / orta hızlarda en yüksek tork, yüksek hızlarda önemli ölçüde düşer. Bu, onları kısa vuruşlu uygulamalar için ideal hale getirir (örneğin, sınırlı dönüşler),Nerede sağlıyorlar?:

• Çoklu dönme masaları veya inçleme gibi görevlerde hızlı konumlandırma için gerekli hızlarda yüksek tork.
• Düşük hızda istikrarlı performans (servolar için bir zorluk), yüksek hızda çalışmaya minimum ihtiyaç duyulmaktadır, çünkü kısa zamanlı görevler en yüksek RPM'ye ulaşmadan önce yavaşlar ve durur.

Kısacası, adımlı motorlar en çok önem verdiği yerde tork için optimize eder: kısa mesafe, hassas yönlendirilen uygulamalar için kritik olan düşük / orta hız aralığı.

Yüksek Duyarlılık ve Mükemmel Senkronizasyon

Adımlı motorların üçüncü öne çıkan özelliği, tepki vermesidir. Bir yönlü komutları motora gönderen açık döngü kontrolü ile, adımlı motorlar komut sinyalleri ile yüksek oranda senkronize olabilir.Buna karşılıkServo motorlar, sıklıkla komut gecikmelerine neden olan kodlayıcı geri bildirime dayanır.

Bu, stepper motorları çok motorlu senkronizasyon gerektiren uygulamalar için ideal hale getirir.Adımlı motorlar hareketleri doğru bir şekilde koordine edebilir., taşıyıcılar arasında sorunsuz tahta aktarımını sağlar.

2 Noktası
Mükemmel düşük / orta hız aralığı!

Örnek: 85 mm büyüklüğündeki bir motor çerçevesinin tork değeri, 1000 r/min olduğunda 400 W'luk bir servo motorun nominal tork değeri ile eşdeğerdir.

Daha düşük bir hız aralığında tork 5 kat daha fazla olabilir. Kısa mesafe konumlandırma için, düşük / orta hız aralığında yüksek tork olması gereklidir.

3. Nokta
Çok duyarlı!

Uygun Uygulamalar

Sık sık başlatılan ve durulan bir inçleme uygulaması dışında, adımlı motorlar titreşimleri sevmeyen görüntü kontrol işlemcilerinin konumlandırılması için uygundur.Servo motorlarla ayarlanması zor cam sürücüleriAyrıca, bir top vida sürücüsünü bir kemer sürücüsüne değiştirerek maliyet önemli ölçüde azaltılır.

Büyük Özelliklerin Faydaları

Maliyet azaltmanın yanı sıra, adım motorları performans açısından birçok avantajı vardır. Aşağıdaki grafik RKII Serisi örneğinin tipik servo watt aralıklarındaki dönüşüm torkunu gösterir..Daha aşağıda, temel yapı, sistem ve örnek uygulamalar gibi adım motorları hakkında ayrıntılı bilgiler, adım motorları hakkında daha fazla bilgi için tanıtılır.

Adımcı Motorların Temelleri

Çalışma ve Yapı

Bir adım motor, saatin ikinci kolu gibi sabit bir adım açısıyla döner.Motor içindeki mekanik yapı sayesinde açık döngü kontrolü ile yüksek hassas konumlandırma yapılabilir.

Doğru konumlandırma (Adım sayısı)

Dönüşüm ve hızın tam kontrolüne sahipken, adımlı motorların basit yapısı, motorun içindeki bir kodlayıcı gibi elektrik bileşenlerini kullanmadan elde edilir.Adımlı motorlar çok sağlam ve çok az arıza ile yüksek güvenilirliğe sahiptirDurma doğruluğuna gelince, ±0.05° (toplu tonlama hataları olmadan) çok doğrudur.Çünkü adım motorlarının konumlandırılması açık döngü kontrolü ile gerçekleştirilir ve küçük dişleri ile manyetik statör ve manyetik rotor tarafından çalıştırılır, adımlı motorlar, servo motorlardan daha yüksek bir komut takip mekanizmasına sahiptir. Ayrıca, adımlı motorları durdururken avlanma meydana gelmez. Ayrıca kemer tahriklerinde de mükemmeldirler,Düşük sertliğe sahip.

Hız ve konum kontrolü için yararlı

Bir impuls jeneratörü aracılığıyla bir sürücüye impulslar girildiğinde, adım motorları giriş impulslarının sayısına göre konumlandırılır.2 fazlı adımlı motorlar için 8°Adımlı motorun dönme hızı, sürücüye verilen darbeler frekansının (Hz) hızı ile belirlenir.ve sadece sürücüye giriş darbelerinin veya frekansların sayısını değiştirerek serbestçe motor dönüşünü değiştirmek mümkündür. Adımlı motorlar sadece konum kontrol motorları olarak değil, aynı zamanda yüksek senkronizasyonlu hız kontrol motorları olarak da hizmet verir.

Adımlı motorlar kullanımı:

• Yüksek frekanslı, sabit adım açılarının tekrarlayan konumlandırılması
• Geniş ayarlaması nedeniyle uzun durma süresi gerektiren konumlandırma vb.
• Değişen yükler ve değişen sertlik
• 1 döngüyü bölen konumlandırma
• Senkronizasyon işlemini gerektiren motor çubukları

İşletim Sistemi

Sensör veya Geri bildirim olmadan Basit Kontrol

Doğru konumlandırma ve konum kontrolünü, komut darbelerinin sayısına ve hızına senkronize ederken gerçekleştirmek mümkün olduğundan, bir sensör gibi cihazlara ihtiyaç yoktur.konumlandırma içinBu nedenle, tüm sistem inşa etmek için basittir. Eğer bir interpolasyon işlevi gibi gelişmiş bir kontrol gerekmezse, yerleşik denetleyici işlev tipi sürücüsü önerilir.Kontrolörleri ortadan kaldırarak maliyet azaltılır, örneğin bir darbeler jeneratörü ve PLC konumlandırma modülleri.

Dahili sensör kapalı döngü tipi

Açık döngü kontrolü ile yüksek doğrulukta konumlandırma mümkün olsa da, bir sorun ortaya çıkarsa ne olur?bir kodlayıcı tipi veya yerleşik sensör kapalı döngü kontrol tipi motoru (AR Serisi) kullanılabilir.

Masrafları Daha Azaltabilir miyiz?

Tasarım mühendisleri arasında ortak bir sorun maliyet azaltmasıdır. maliyetleri daha da azaltmanın bir yolu yok mu?top vida mekanizması temelinde yapıldıAşağıda testin ayrıntıları açıklanıyor:

Görev

Doğrusal Hareket Mekanizmi

1Hızınızı daha da artırın.
2Maliyetleri daha da azaltmak.
[Orijinal olarak planlanan ekipmanın koşulları] Mekanizm: Top vida + Servo motor Sağda gösterilen yük, hız ve kurşun gibi koşullar,Top vidaları ve çelik plaka ile monte edilmiş servomotora dayanarak belirlenir..

Plan

Mekanizmi kemer katranına değiştir
• Hız artırmaya çalışırken top vida => Kemer mekanizması daha uygun olabilir => Kemer mekanizması ile 1000mm/s'den 1500mm/s'ye kadar mümkündür.Konum doğruluğu ile ilgili bir sorun yoksa kemer değiştirin. • Kemere geçmek mümkünse maliyeti önemli ölçüde azaltmak => Kemer ucuz, ancak düşük sertliği otomatik ayarlama ile bile servo motor çalışmasının istikrarını etkileyebilir.

Sorunlar

1Vuruş ve kemer arasındaki durma doğruluğundaki fark ne kadar durma doğruluğu gerektirir?
2. Düşük sertliğin etkisi... yerleşme süresine etkisi, ayarlama sorunundan kaçınmak
• vida ile daha iyi durdurma doğruluğu. Kemere geçmek için bir sorun yok mu? => Uygulama için gerekli durma doğruluğu ± 0.05 ~ 0.1mm'dir, bu da vida için olduğu kadar doğru değildir.Bu yüzden...Kemerle değiştirmek sorun değil.
• Kemere geçilirse, mekanizmanın sertliği azalır, böylece servo motor hareketleri kararsız hale gelir. => Konumlandırma motorları arasında, adım motorlarında yerleşik bir kodlayıcı yoktur.Bu yüzden, ayarlama gerektirmezler ve düşük sertliğe karşı dayanıklıdırlar. Hareketleri dalgalanma yüklerinden bağımsız olarak istikrarlıdır. Eğer çıkış aynısa, adım motorlarını düşünün.

Tahmin

Mekanizm: Kemer katranı + motor: Stepper motoru ile deneyin

Sorunlar

1Vuruş ve kemer arasındaki durma doğruluğundaki fark ne kadar durma doğruluğu gerektirir?
2. Düşük sertliğin etkisi... yerleşme süresine etkisi, ayarlama sorunundan kaçınmak
• vida ile daha iyi durdurma doğruluğu. Kemere geçmek için bir sorun yok mu? => Uygulama için gerekli durma doğruluğu ± 0.05 ~ 0.1mm'dir, bu da vida için olduğu kadar doğru değildir.Bu yüzden...Kemerle değiştirmek sorun değil.
• Kemere geçilirse, mekanizmanın sertliği azalır, böylece servo motor hareketleri kararsız hale gelir. => Konumlandırma motorları arasında, adım motorlarında yerleşik bir kodlayıcı yoktur.Bu yüzden, ayarlama gerektirmezler ve düşük sertliğe karşı dayanıklıdırlar. Hareketleri dalgalanma yüklerinden bağımsız olarak istikrarlıdır. Eğer çıkış aynısa, adım motorlarını düşünün.

Tahmin

Mekanizm: Kemer katranı + motor: Stepper motoru ile deneyin

• Taşınabilir Kütle -> Maks. izin verilen yük 7kg • Seyahat Hızı -> 800 mm/s'ye kadar geliştirilmiş Motor => Adımlı motordan servo motora geçerek, maliyet %50 azaldı!Mekanizm => Top vidalarından kemer mekanizmasına geçerek, maliyetini %7 düşürdü!

Sonuçlar

Masrafları Azaltmak İçin Çok Yeri Var!
Mekanizmanın sıfır tabanlı bir incelemesi yaparak ve özelliklere dayalı motor seçimi yaparak, özellikleri artırmayı ve maliyeti düşürmeyi başardık.motor boyutu biraz daha büyük oldu bileGeçmişte, motor seçimi kullanım kolaylığı veya aşinalığı temelinde yapıldı. Bu egzersizden sonra, servo motorlar ve adımlı motorlar arasındaki işletim farklılıkları netleşti.Adımlı motorların beklenenden daha uygun fiyatlı olması şaşırtıcıydı.Bu yöntem kullanan diğer cihazların maliyetini azaltmak için yer olmalıdır.Motor özelliklerini en üst düzeye çıkarırken anahtar.

Hangisinin durma doğruluğu daha yüksektir?

Müşteri sorusu: İyi durma doğruluğuna sahip bir motor arıyorum.

Varsayım: NX Serisi AC servo motoru, 20 bitlik bir kodlayıcıyla donatılmıştır, bu nedenle iyi bir çözünürlüğe ve iyi bir durma doğruluğuna sahip olmalıdır.

İlk olarak, çözünürlük ve durma doğruluğu arasındaki farkı netleştirmek gerekir: çözünürlük, dönüş başına adım sayısıdır ve adımlı motorlar için adım açısı olarak da adlandırılır.Gerekli konumlandırmanın ne kadar kesin olması gerektiğini düşünürken gereklidirDurma doğruluğu, gerçek durma pozisyonu ile teorik durma pozisyonu arasındaki farktır.

Bu, yüksek hassasiyetli bir kodlayıcıyla donatılmış AC servo motorunun adım motorlarından daha iyi durma hassasiyetine sahip olduğu anlamına mı gelir?
Geçmişte, "servo motorların durma doğruluğu, kodlayıcı çözünürlüğüne ± 1 darbeler içinde eşit olmak" kavramıyla ilgili bir sorun yoktu.Son servo motorlar 20 bit kodlayıcı ile donatılmıştır (1,048,576 adım) çok ince bir çözünürlüğe sahiptir. Bu nedenle, kodlayıcı kurulum doğruluğu nedeniyle hatalar kesinliği durdurma üzerinde büyük bir etkisi vardır.Durma doğruluğu kavramı biraz değişmeye başladı..
Karşılaştırma tablolarına göre, adımlı motorlar ve AC servo motorlar arasındaki durma doğruluğu neredeyse aynıdır (± 0.02o ~ 0.03o).Doğruluk, adım motorlar için motorun mekanik hassasiyetine bağlıdırDolayısıyla, durma pozisyonu 7.2o'da yapılabilirse, konumlandırma, motor yapısına göre rotorda her zaman aynı küçük dişlerle yapılır.Bu durum durma doğruluğunu daha da iyileştirmeyi mümkün kılar..
Bununla birlikte, adımlı motorlar yük tork değerine bağlı olarak yer değiştirme açısı oluşturabilir.AC servo motorlar kazanç ayarlarına yanıt olarak daha geniş av genişliğine sahip olabilirBu nedenlerden dolayı biraz dikkat edilmesi gerekiyor.

Stepper Motorları ve AC Servo Motorları Arasındaki Durdurma Doğruluğunun Karşılaştırılması