Ավտոմատացման սարքավորումներում քայլային շարժիչների ընտրություն

Քայլային շարժիչներԿարող է օգտագործվել արագության և դիրքորոշման կառավարման համար՝ առանց հետադարձ կապի սարքերի օգտագործման (այսինքն՝ բաց ցիկլի կառավարում), ուստի այս շարժիչի լուծումը և՛ տնտեսական է, և՛ հուսալի: Ավտոմատացման սարքավորումներում, գործիքներում, քայլային շարժիչը շատ լայնորեն կիրառվում է: Սակայն շատ տեխնիկական օգտագործողներ հարցնում են, թե ինչպես ընտրել համապատասխան քայլային շարժիչը, ինչպես ապահովել քայլային շարժիչի լավագույն աշխատանքը կամ ունեն ավելի շատ հարցեր: Այս հոդվածում քննարկվում է քայլային շարժիչների ընտրությունը՝ կենտրոնանալով քայլային շարժիչների ճարտարագիտական ​​որոշ փորձի կիրառման վրա, հուսով եմ, որ քայլային շարժիչների տարածումը ավտոմատացման սարքավորումներում դեր կխաղա հղումներում:

 

1. Ներածությունքայլային շարժիչ

Քայլային շարժիչը հայտնի է նաև որպես իմպուլսային շարժիչ կամ քայլային շարժիչ։ Այն առաջ է շարժվում որոշակի անկյան տակ ամեն անգամ, երբ գրգռման վիճակը փոխվում է՝ համաձայն մուտքային իմպուլսային ազդանշանի, և մնում է անշարժ որոշակի դիրքում, երբ գրգռման վիճակը մնում է անփոփոխ։ Սա թույլ է տալիս քայլային շարժիչին մուտքային իմպուլսային ազդանշանը փոխակերպել համապատասխան անկյունային տեղաշարժի ելքի համար։ Մուտքային իմպուլսների քանակը կառավարելով՝ դուք կարող եք ճշգրիտ որոշել ելքի անկյունային տեղաշարժը՝ լավագույն դիրքը ստանալու համար, իսկ մուտքային իմպուլսների հաճախականությունը կառավարելով՝ դուք կարող եք ճշգրիտ կառավարել ելքի անկյունային արագությունը և հասնել արագության կարգավորման նպատակին։ 1960-ականների վերջին ի հայտ եկան մի շարք գործնական քայլային շարժիչներ, և վերջին 40 տարիների ընթացքում դրանք արագ զարգացում են ապրել։ Քայլային շարժիչները կարողացել են համեմատվել հաստատուն հոսանքի շարժիչների, ասինխրոն շարժիչների, ինչպես նաև սինխրոն շարժիչների հետ՝ դառնալով շարժիչի հիմնական տեսակ։ Կան քայլային շարժիչների երեք տեսակ՝ ռեակտիվ (VR տեսակ), մշտական ​​մագնիսով (PM տեսակ) և հիբրիդային (HB տեսակ)։ Հիբրիդային քայլային շարժիչը համատեղում է քայլային շարժիչի առաջին երկու ձևերի առավելությունները։ Քայլային շարժիչը բաղկացած է ռոտորից (ռոտորի միջուկ, մշտական ​​մագնիսներ, լիսեռ, գնդիկավոր կրողներ), ստատորից (փաթույթ, ստատորի միջուկ), առջևի և հետևի ծայրային կափարիչներից և այլն: Ամենատարածված երկֆազ հիբրիդային քայլային շարժիչն ունի 8 մեծ ատամներով, 40 փոքր ատամներով ստատոր և 50 փոքր ատամներով ռոտոր. եռաֆազ շարժիչն ունի 9 մեծ ատամներով, 45 փոքր ատամներով ստատոր և 50 փոքր ատամներով ռոտոր:

 

2. Կառավարման սկզբունքը

Theքայլային շարժիչՔանի որ այն չի կարող անմիջապես միացվել էլեկտրամատակարարմանը, ինչպես նաև չի կարող անմիջապես ստանալ էլեկտրական իմպուլսային ազդանշաններ, այն պետք է իրականացվի հատուկ ինտերֆեյսի միջոցով՝ քայլային շարժիչի դրայվերի միջոցով, որը փոխազդում է էլեկտրամատակարարման և կառավարիչի հետ: Քայլային շարժիչի դրայվերը սովորաբար կազմված է օղակաձև բաշխիչից և հզորության ուժեղացուցիչի միացումից: Օղակաձև բաժանիչը ստանում է կառավարման ազդանշանները կառավարիչից: Յուրաքանչյուր անգամ, երբ ստացվում է իմպուլսային ազդանշան, օղակաձև բաժանիչի ելքը փոխակերպվում է մեկ անգամ, ուստի իմպուլսային ազդանշանի առկայությունը կամ բացակայությունը և հաճախականությունը կարող են որոշել, թե արդյոք քայլային շարժիչի արագությունը բարձր է, թե ցածր, արագանում կամ դանդաղում է մեկնարկի կամ կանգառի համար: Օղակաձև բաշխիչը պետք է նաև վերահսկի կառավարիչից եկող ուղղության ազդանշանը՝ որոշելու համար, թե արդյոք դրա ելքային վիճակի անցումները դրական, թե բացասական կարգով են, և այդպիսով որոշի քայլային շարժիչի ղեկը:

 

3, հիմնական պարամետրեր

① Բլոկի համարը՝ հիմնականում 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 և այլն։

②Փուլային համարը. քայլային շարժիչի ներսում կծիկների քանակը, քայլային շարժիչի փուլային համարը սովորաբար լինում է երկփուլ, եռփուլ, հնգփուլ։ Չինաստանում հիմնականում օգտագործվում են երկփուլ քայլային շարժիչներ, եռփուլը նույնպես ունի որոշ կիրառություններ։ Ճապոնիայում ավելի հաճախ օգտագործվում են հնգփուլ քայլային շարժիչներ։

③Քայլի անկյուն. համապատասխանում է իմպուլսային ազդանշանին, շարժիչի ռոտորի պտույտի անկյունային տեղաշարժը։ Քայլային շարժիչի քայլի անկյան հաշվարկման բանաձևը հետևյալն է։

Քայլի անկյուն = 360° ÷ (2 մզ)

m-ը քայլային շարժիչի փուլերի քանակն է

Z-ը քայլային շարժիչի ռոտորի ատամների քանակն է։

Վերոնշյալ բանաձևի համաձայն, երկֆազ, եռաֆազ և հնգֆազ քայլային շարժիչների քայլի անկյունը համապատասխանաբար 1.8°, 1,2° և 0.72° է։

④ Պահման մոմենտ. շարժիչի ստատորի փաթույթի մոմենտն է անվանական հոսանքի միջոցով, բայց ռոտորը չի պտտվում, ստատորը արգելափակում է ռոտորը։ Պահման մոմենտը քայլային շարժիչների ամենակարևոր պարամետրն է և շարժիչի ընտրության հիմնական հիմքն է։

⑤ Դիրքավորման պտտող մոմենտ. ռոտորը արտաքին ուժով պտտելու համար անհրաժեշտ պտտող մոմենտն է, երբ շարժիչը հոսանք չի անցնում: Պտտող մոմենտը շարժիչի գնահատման արդյունավետության ցուցանիշներից մեկն է, եթե մյուս պարամետրերը նույնն են, որքան փոքր է դիրքավորման պտտող մոմենտը, նշանակում է, որ «ճեղքի էֆեկտը» փոքր է, այնքան ավելի օգտակար է շարժիչի ցածր արագությամբ սահուն աշխատանքի համար: Պտտող մոմենտի հաճախականության բնութագրերը. հիմնականում վերաբերում են ձգված պտտող մոմենտի հաճախականության բնութագրերին, շարժիչի կայուն աշխատանքը որոշակի արագությամբ կարող է դիմակայել առավելագույն պտտող մոմենտին՝ առանց քայլը կորցնելու: Պտտող-հաճախականության կորը օգտագործվում է առավելագույն պտտող մոմենտի և արագության (հաճախականության) միջև եղած կապը նկարագրելու համար՝ առանց քայլը կորցնելու: Պտտող մոմենտի հաճախականության կորը քայլային շարժիչի կարևոր պարամետր է և շարժիչի ընտրության հիմնական հիմքն է:

⑥ Գնահատված հոսանք. շարժիչի փաթույթի հոսանքը, որը պահանջվում է գնահատելու մոմենտը, արդյունավետ արժեքը

 

4. Կետերի ընտրություն

Արդյունաբերական կիրառություններում քայլային շարժիչի արագությունը կարող է հասնել մինչև 600 ~ 1500 պտ/րոպե, ավելի բարձր արագությամբ կարող եք դիտարկել փակ ցիկլով քայլային շարժիչի կառավարումը կամ ընտրել ավելի համապատասխան սերվո կառավարման ծրագիր քայլային շարժիչի ընտրության քայլերի համար (տե՛ս ստորև նկարը):

 

(1) Քայլի անկյան ընտրություն

Շարժիչի փուլերի քանակի համաձայն՝ քայլի անկյան երեք տեսակ կա՝ 1.8° (երկփուլ), 1.2° (եռափուլ), 0.72° (հնգփուլ): Իհարկե, հինգփուլ քայլի անկյունն ունի ամենաբարձր ճշգրտությունը, բայց դրա շարժիչն ու դրայվերն ավելի թանկ են, ուստի այն հազվադեպ է օգտագործվում Չինաստանում: Բացի այդ, հիմնական քայլային դրայվերներն այժմ օգտագործում են ենթաբաժնի փոխանցման տեխնոլոգիա, ստորև նշված 4 ենթաբաժիններում ենթաբաժնի քայլի անկյան ճշգրտությունը դեռևս կարող է երաշխավորվել, ուստի եթե հաշվի առնենք միայն քայլի անկյան ճշգրտության ցուցանիշները, հինգփուլ քայլային շարժիչը կարող է փոխարինվել երկփուլ կամ եռփուլ քայլային շարժիչով: Օրինակ, 5 մմ պտուտակային բեռնվածքի համար որևէ տեսակի հաղորդալարի կիրառման դեպքում, եթե օգտագործվում է երկֆազ քայլային շարժիչ և դրայվերը տեղադրված է 4 ենթաբաժնի վրա, շարժիչի պտույտի վրա իմպուլսների քանակը կկազմի 200 x 4 = 800, իսկ իմպուլսի համարժեքը՝ 5 ÷ 800 = 0.00625 մմ = 6.25 մկմ, այս ճշգրտությունը կարող է բավարարել կիրառման պահանջների մեծ մասը։

(2) Ստատիկ պտտող մոմենտի (պահող պտտող մոմենտի) ընտրություն

Հաճախ օգտագործվող բեռի փոխանցման մեխանիզմներից են սինխրոն ժապավենները, թելիկավոր ձողերը, դարակը և պինիոնը և այլն: Հաճախորդները նախ հաշվարկում են իրենց մեքենայի բեռը (հիմնականում արագացման մոմենտը գումարած շփման մոմենտը)՝ վերածված շարժիչի լիսեռի վրա անհրաժեշտ բեռի մոմենտի: Այնուհետև, էլեկտրական ծաղիկների կողմից պահանջվող առավելագույն աշխատանքային արագության համաձայն, քայլային շարժիչի ① համապատասխան պահող մոմենտը ընտրելու համար օգտագործվում են հետևյալ երկու տարբեր օգտագործման դեպքերը՝ 300 մկմ կամ պակաս պահանջվող շարժիչի արագության կիրառման համար. եթե մեքենայի բեռը վերածվում է շարժիչի լիսեռի պահանջվող բեռի մոմենտի T1, ապա այս բեռի մոմենտը բազմապատկվում է անվտանգության գործակցով SF (սովորաբար ընդունվում է 1.5-2.0), այսինքն՝ անհրաժեշտ քայլային շարժիչի պահող մոմենտով Tn ②2: 300 մկմ կամ ավելի շարժիչի արագություն պահանջող կիրառությունների համար. սահմանեք առավելագույն արագությունը Nmax, եթե մեքենայի բեռը վերածվում է շարժիչի լիսեռի, ապա պահանջվող բեռի մոմենտը T1 է, ապա այս բեռի մոմենտը բազմապատկվում է անվտանգության գործակցով SF (սովորաբար 2.5-3.5), որը տալիս է պահող մոմենտը Tn: Տես նկար 4-ը և ընտրեք համապատասխան մոդել: Այնուհետև օգտագործեք մոմենտ-հաճախականության կորը՝ ստուգելու և համեմատելու համար. մոմենտ-հաճախականության կորի վրա օգտատիրոջ կողմից պահանջվող առավելագույն արագությունը՝ Nmax-ը, համապատասխանում է T2-ի առավելագույն կորցրած քայլային մոմենտին, ապա առավելագույն կորցրած քայլային մոմենտը T2-ը պետք է ավելի քան 20%-ով մեծ լինի, քան T1-ը: Հակառակ դեպքում անհրաժեշտ է ընտրել նոր շարժիչ՝ ավելի մեծ մոմենտով, և կրկին ստուգել ու համեմատել՝ համաձայն նոր ընտրված շարժիչի մոմենտ-հաճախականության կորի:

(3) Որքան մեծ է շարժիչի հիմքի համարը, այնքան մեծ է պահող մոմենտը։

(4) ըստ անվանական հոսանքի՝ համապատասխան քայլային շարժիչը ընտրելու համար։

Օրինակ, եթե 57CM23 շարժիչի անվանական հոսանքը 5 Ա է, ապա դուք համապատասխանում եք փոխանցման առավելագույն թույլատրելի հոսանքին, որը գերազանցում է 5 Ա-ն (խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ դա արդյունավետ արժեք է, այլ ոչ թե գագաթնակետ), հակառակ դեպքում, եթե ընտրեք միայն 3 Ա փոխանցման առավելագույն հոսանք, շարժիչի առավելագույն ելքային մոմենտը կարող է կազմել միայն մոտ 60%:

5, կիրառման փորձ

(1) քայլային շարժիչի ցածր հաճախականության ռեզոնանսային խնդիր

Ենթաբաժանման քայլային շարժիչը քայլային շարժիչների ցածր հաճախականության ռեզոնանսը նվազեցնելու արդյունավետ միջոց է: 150 պտ/րոպեից ցածր հաճախականությամբ ենթաբաժանման շարժիչը շատ արդյունավետ է շարժիչի թրթռումը նվազեցնելու համար: Տեսականորեն, որքան մեծ է ենթաբաժանումը, այնքան ավելի լավ է ազդեցությունը քայլային շարժիչի թրթռումը նվազեցնելու վրա, բայց իրականում ենթաբաժանումը մեծանում է մինչև 8 կամ 16, երբ քայլային շարժիչի թրթռումը նվազեցնելու բարելավման ազդեցությունը հասնում է ծայրահեղության:

Վերջին տարիներին, ինչպես հայրենիքում, այնպես էլ արտերկրում, Leisai-ի DM, DM-S շարքի արտադրանքը ցածր հաճախականության դեմ ռեզոնանսային տեխնոլոգիայով ցածր հաճախականության դեմ պաշտպանող stepper դրայվերներ են թողարկվել: Այս շարքի դրայվերները օգտագործում են հարմոնիկ փոխհատուցում, որը ամպլիտուդային և փուլային համապատասխանեցման փոխհատուցման միջոցով կարող է զգալիորեն նվազեցնել stepper շարժիչի ցածր հաճախականության թրթռումը, ապահովելով շարժիչի ցածր թրթռում և ցածր աղմուկ:

(2) Քայլային շարժիչի ենթաբաժանման ազդեցությունը դիրքավորման ճշգրտության վրա

Քայլային շարժիչի ենթաբաժանման փոխանցման սխեման կարող է ոչ միայն բարելավել սարքի շարժման սահունությունը, այլև արդյունավետորեն բարելավել սարքավորումների դիրքորոշման ճշգրտությունը: Փորձարկումները ցույց են տալիս, որ՝ Սինխրոն գոտիային փոխանցման շարժման հարթակում, քայլային շարժիչի 4 ենթաբաժանման դեպքում, շարժիչը կարող է ճշգրիտ դիրքավորվել յուրաքանչյուր քայլում: