Uchaguzi wa motors za stepper katika vifaa vya otomatiki

Mota za stepperinaweza kutumika kwa udhibiti wa kasi na udhibiti wa nafasi bila kutumia vifaa vya maoni (yaani udhibiti wa kitanzi wazi), kwa hivyo suluhisho hili la kuendesha ni la kiuchumi na la kuaminika. Katika vifaa vya otomatiki, vyombo, kuendesha kwa stepper kumetumika sana. Lakini watumiaji wengi wa wafanyakazi wa kiufundi kuhusu jinsi ya kuchagua motor inayofaa ya stepper, jinsi ya kufanya utendaji bora wa drive ya stepper au wana maswali zaidi. Karatasi hii inajadili uteuzi wa motor za stepper, ikizingatia utumiaji wa uzoefu fulani wa uhandisi wa motor za stepper, natumai kwamba umaarufu wa motor za stepper katika vifaa vya otomatiki utacheza jukumu la marejeleo.

 

1. Utangulizi wamota ya ngazi

Mota ya stepper pia inajulikana kama mota ya mapigo au mota ya hatua. Husonga mbele kwa pembe fulani kila wakati hali ya msisimko inapobadilishwa kulingana na ishara ya mapigo ya ingizo, na hubaki tuli katika nafasi fulani wakati hali ya msisimko inabaki bila kubadilika. Hii inaruhusu mota ya stepper kubadilisha ishara ya mapigo ya ingizo kuwa uhamishaji unaolingana wa pembe kwa ajili ya kutoa. Kwa kudhibiti idadi ya mapigo ya ingizo unaweza kubaini kwa usahihi uhamishaji wa pembe wa matokeo ili kufikia nafasi bora; na kwa kudhibiti masafa ya mapigo ya ingizo unaweza kudhibiti kwa usahihi kasi ya pembe ya matokeo na kufikia lengo la udhibiti wa kasi. Mwishoni mwa miaka ya 1960, aina mbalimbali za mota za stepper za vitendo ziliibuka, na miaka 40 iliyopita imeona maendeleo ya haraka. Mota za stepper zimeweza kutumia mota za DC, mota zisizo na ulinganifu, pamoja na mota za ulinganifu pamoja, na kuwa aina ya msingi ya mota. Kuna aina tatu za mota za stepper: tendaji (aina ya VR), sumaku ya kudumu (aina ya PM) na mseto (aina ya HB). Mota ya stepper ya mseto inachanganya faida za aina mbili za kwanza za mota ya stepper. Mota ya stepper ina rotor (kiini cha rotor, sumaku za kudumu, shimoni, fani za mpira), stator (inayozunguka, kiini cha stator), kofia za mbele na nyuma, n.k. Mota ya kawaida ya stepper mseto ya awamu mbili ina stator yenye meno 8 makubwa, meno 40 madogo na rotor yenye meno 50 madogo; mota ya awamu tatu ina stator yenye meno 9 makubwa, meno 45 madogo na rotor yenye meno 50 madogo.

 

2, kanuni ya udhibiti

Yamota ya ngaziHaiwezi kuunganishwa moja kwa moja na usambazaji wa umeme, wala haiwezi kupokea moja kwa moja mawimbi ya mapigo ya umeme, lazima itambuliwe kupitia kiolesura maalum - kiendeshi cha mota ya stepper ili kuingiliana na usambazaji wa umeme na kidhibiti. Kiendeshi cha mota ya stepper kwa ujumla huundwa na kisambazaji cha pete, na saketi ya kipaza sauti cha nguvu. Kigawanyiko cha pete hupokea mawimbi ya udhibiti kutoka kwa kidhibiti. Kila wakati mawimbi ya mapigo yanapokelewa, matokeo ya kigawanyiko cha pete hubadilishwa mara moja, kwa hivyo uwepo au kutokuwepo na masafa ya mawimbi ya mapigo yanaweza kubaini ikiwa kasi ya mota ya stepper ni ya juu au ya chini, ikiongeza kasi au kupunguza kasi kuanza au kusimama. Kisambazaji cha pete lazima pia kifuatilie mawimbi ya mwelekeo kutoka kwa kidhibiti ili kubaini ikiwa mabadiliko yake ya hali ya matokeo yako katika mpangilio mzuri au hasi, na hivyo kubaini usukani wa mota ya stepper.

 

3, vigezo kuu

①Nambari ya kitalu: hasa 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, n.k.

②Nambari ya Awamu: idadi ya koili ndani ya mota ya stepper, nambari ya awamu ya mota ya stepper kwa ujumla ina awamu mbili, awamu tatu, na awamu tano. China hutumia mota za stepper za awamu mbili hasa, awamu tatu pia ina baadhi ya matumizi. Japani mara nyingi hutumika mota za stepper za awamu tano

③Pembe ya hatua: inayolingana na ishara ya mapigo, uhamishaji wa pembe wa mzunguko wa rotor ya injini. Fomula ya hesabu ya pembe ya hatua ya motor ya stepper ni kama ifuatavyo.

Pembe ya hatua = 360° ÷ (2mz)

m idadi ya awamu za motor ya stepper

Z idadi ya meno ya rotor ya motor ya stepper.

Kulingana na fomula iliyo hapo juu, pembe ya hatua ya motors za awamu mbili, awamu tatu na awamu tano ni 1.8°, 1,2° na 0.72° mtawalia.

④ Torque ya kushikilia: ni torque ya stator inayozunguka injini kupitia mkondo uliokadiriwa, lakini rotor haizunguki, stator hufunga rotor. Torque ya kushikilia injini ni kigezo muhimu zaidi cha motors za stepper, na ndio msingi mkuu wa uteuzi wa motor

⑤ Torque ya kuweka: ni torque inayohitajika kugeuza rotor kwa nguvu ya nje wakati motor haipitishi mkondo. Torque ni mojawapo ya viashiria vya utendaji vya kutathmini motor, katika hali ya vigezo vingine ni sawa, torque ya kuweka ndogo inamaanisha kuwa "athari ya nafasi" ni ndogo, ndivyo inavyofaa zaidi kwa ulaini wa motor inayoendesha kwa sifa za masafa ya torque ya kasi ya chini: hasa inahusu sifa za masafa ya torque zilizotolewa, uendeshaji thabiti wa motor kwa kasi fulani unaweza kuhimili torque ya juu bila kupoteza hatua. Curve ya masafa ya wakati hutumika kuelezea uhusiano kati ya torque ya juu na kasi (masafa) bila kupoteza hatua. Curve ya masafa ya torque ni kigezo muhimu cha motor ya stepper na ndio msingi mkuu wa uteuzi wa motor.

⑥ Mkondo uliokadiriwa: mkondo wa vilima vya injini unaohitajika ili kudumisha torque iliyokadiriwa, thamani inayofaa

 

4, Kuchagua pointi

Matumizi ya viwandani yanayotumika katika kasi ya mota ya stepper hadi 600 ~ 1500rpm, kasi ya juu zaidi, unaweza kufikiria kuendesha mota ya stepper ya kitanzi kilichofungwa, au kuchagua hatua zinazofaa zaidi za kuchagua mota ya stepper ya mpango wa servo drive (tazama mchoro ulio hapa chini).

 

(1) Uchaguzi wa pembe ya hatua

Kulingana na idadi ya awamu za mota, kuna aina tatu za pembe ya hatua: 1.8° (awamu mbili), 1.2° (awamu tatu), 0.72° (awamu tano). Bila shaka, pembe ya hatua ya awamu tano ina usahihi wa juu zaidi lakini mota na kiendeshi chake ni ghali zaidi, kwa hivyo haitumiki sana nchini China. Kwa kuongezea, madereva wakuu wa ngazi sasa wanatumia teknolojia ya kuendesha ugawaji, katika ugawaji 4 hapa chini, usahihi wa pembe ya hatua ya ugawaji bado unaweza kuhakikishwa, kwa hivyo ikiwa viashiria vya usahihi wa pembe ya hatua pekee kutoka kwa kuzingatia, mota ya ngazi ya awamu tano inaweza kubadilishwa na mota ya ngazi ya awamu mbili au tatu. Kwa mfano, katika matumizi ya aina fulani ya risasi kwa mzigo wa skrubu wa 5mm, ikiwa mota ya kukanyagia ya awamu mbili inatumika na kiendeshi kimewekwa katika sehemu 4, idadi ya mapigo kwa kila mzunguko wa mota ni 200 x 4 = 800, na sawa na mapigo ni 5 ÷ 800 = 0.00625mm = 6.25μm, usahihi huu unaweza kukidhi mahitaji mengi ya matumizi.

(2) Uteuzi wa torque tuli (torque inayoshikilia)

Mifumo ya upitishaji mzigo inayotumika sana ni pamoja na mikanda inayolingana, baa za nyuzi, raki na pini, n.k. Wateja kwanza huhesabu mzigo wao wa mashine (hasa torque ya kuongeza kasi pamoja na torque ya msuguano) inayobadilishwa kuwa torque ya mzigo inayohitajika kwenye shimoni ya mota. Kisha, kulingana na kasi ya juu zaidi inayohitajika na maua ya umeme, matumizi mawili tofauti yafuatayo yanatumika kuchagua torque inayofaa ya kushikilia ya mota ya stepper ① kwa matumizi ya kasi inayohitajika ya mota ya 300pm au chini ya hapo: ikiwa mzigo wa mashine umebadilishwa kuwa shimoni ya mota torque ya mzigo inayohitajika T1, basi torque hii ya mzigo imezidishwa na kipengele cha usalama SF (kwa ujumla huchukuliwa kama 1.5-2.0), yaani, torque inayohitajika ya kushikilia ya mota ya stepper Tn ②2 kwa Kwa matumizi yanayohitaji kasi ya mota ya 300pm au zaidi: weka kasi ya juu Nmax, ikiwa mzigo wa mashine umebadilishwa kuwa shimoni ya mota, torque ya mzigo inayohitajika ni T1, basi torque hii ya mzigo imezidishwa na kipengele cha usalama SF (kawaida 2.5-3.5), ambayo hutoa torque ya kushikilia Tn. Rejelea Mchoro 4 na uchague modeli inayofaa. Kisha tumia mkunjo wa masafa ya wakati ili kuangalia na kulinganisha: kwenye mkunjo wa masafa ya wakati, kasi ya juu zaidi ya Nmax inayohitajika na mtumiaji inalingana na torque ya juu zaidi ya hatua iliyopotea ya T2, kisha torque ya juu zaidi ya hatua iliyopotea T2 inapaswa kuwa kubwa zaidi ya 20% kuliko T1. Vinginevyo, ni muhimu kuchagua mota mpya yenye torque kubwa, na kuangalia na kulinganisha tena kulingana na mkunjo wa masafa ya torque ya mota mpya iliyochaguliwa.

(3) Kadiri idadi ya msingi wa injini inavyokuwa kubwa, ndivyo torque ya kushikilia inavyokuwa kubwa zaidi.

(4) kulingana na mkondo uliokadiriwa ili kuchagua kiendeshi kinacholingana cha ngazi.

Kwa mfano, mkondo uliokadiriwa wa mota 57CM23 ni 5A, kisha unalinganisha mkondo wa juu unaoruhusiwa wa gari wa zaidi ya 5A (tafadhali kumbuka kuwa ni thamani inayofaa badala ya kilele), vinginevyo ukichagua mkondo wa juu wa gari wa 3A pekee, torque ya juu ya kutoa ya mota inaweza kuwa karibu 60% tu!

5, uzoefu wa maombi

(1) tatizo la mwangwi wa masafa ya chini ya injini ya stepper

Kiendeshi cha kugawanya ngazi ni njia bora ya kupunguza msisimko wa masafa ya chini ya motors za kugawanya ngazi. Chini ya 150rpm, kiendeshi cha kugawanya ngazi ni bora sana katika kupunguza mtetemo wa motor. Kinadharia, kadiri ugawanyaji ulivyo mkubwa, ndivyo athari inavyokuwa bora katika kupunguza mtetemo wa motor za kugawanya ngazi, lakini hali halisi ni kwamba ugawanyaji huongezeka hadi 8 au 16 baada ya athari ya uboreshaji katika kupunguza mtetemo wa motor za kugawanya ngazi kufikia kiwango cha juu.

Katika miaka ya hivi karibuni, kumekuwa na viendeshi vya stepper vya anti-low-frequency resonance vilivyoorodheshwa ndani na nje ya nchi, DM ya Leisai, mfululizo wa bidhaa za DM-S, teknolojia ya anti-low-frequency resonance. Mfululizo huu wa viendeshi hutumia fidia ya harmonic, kupitia fidia ya amplitude na awamu, inaweza kupunguza sana mtetemo wa frequency ya chini ya motor ya stepper, ili kufikia mtetemo wa chini na uendeshaji wa kelele ya chini ya motor.

(2) Athari ya mgawanyiko wa injini ya stepper kwenye usahihi wa nafasi

Saketi ya kuendesha gari ya ugawaji wa injini ya stepper haiwezi tu kuboresha ulaini wa mwendo wa kifaa, lakini pia inaweza kuboresha usahihi wa uwekaji wa vifaa. Majaribio yanaonyesha kwamba: Katika jukwaa la mwendo wa kuendesha gari la ukanda unaolingana, ugawaji wa injini ya stepper 4, motor inaweza kuwekwa kwa usahihi katika kila hatua.