Для точного автоматизованого позиціонування подумайте про ступінчасті лінійні приводи, засновані на моторному моторному.

Лінійні приводи по суті генерують силу та рух через пряму лінію. У типовій механічній системі вихідний вал пристрою забезпечить лінійний рух за допомогою обертового двигуна через передачі, ремінь і шків або інші механічні компоненти. Проблема полягає в тому, що ці компоненти повинні бути пов'язані та вирівняні. Що ще гірше, вони додають в систему елементи зносу, такі як тертя та люфт. Для більш тонких потреб позиціонування, більш ефективна та проста альтернатива походить від лінійних приводів на основі крокоподібних моторних рухів.

Ці пристрої спрощують конструкцію машини або механізму, який вимагає точного лінійного позиціонування, оскільки вони забезпечують поворотну до лінійну конверсію безпосередньо всередині двигуна. Привід переміщують заданий ступінь поворотного руху для кожного імпульсу електричного входу. Ця так звана "крокована" функція та використання точного спрямування забезпечують точне та повторюване позиціонування.

Степер-моторні основи
Щоб побачити, як працюють приводи, корисно зрозуміти основи крокових двигунів. Різні види крокових двигунів включають змінну небажання (VR), постійний магніт (ПМ) та гібрид. Ця дискусія зосереджується на гібридному кроці, який забезпечує високу роздільну здатність крутного моменту та тонкого позиціонування (1,8 або 0,9 ° Крок). У лінійних системах приводу гібриди знаходяться в таких пристрояхXyТаблиці, аналізатори крові, обладнання з ОВК, невеликі козлові роботи, механізми контролю клапана та автоматизовані системи освітлення стадії.

Під капотом гібридного кроку сидить ротор постійного магніту та сталевий статор, обгорнутий обмоткою котушки. Енергійна котушка створює електромагнітне поле з північними та південними полюсами. Статор проводить магнітне поле, внаслідок чого ротор вирівнюється з полем. Оскільки послідовно підсилюючи та деенергізує обмотки котушки змінює магнітне поле, кожен вхідний імпульс або ступінь призводить до того, що ротор поступово рухається 0,9 або 1,8 обертання, залежно від гібридної моделі. У лінійному приводному приводі крокотеза, різьбова точна гайка, вбудована в ротор, взаємодіє з спрямованою (яка замінює звичайний вал).

Скруг -кров забезпечує лінійну силу, використовуючи простий механічний принцип похилої площини. Уявіть собі сталевий вал з пандусом або похилою площиною, обмотаною навколо нього. Механічна перевага або ампліфікація сили визначається кутом рампу, який є функцією діаметра гвинта, свинцю (осьова відстань гвинтова нитка протікає в одній обертанні), і крок (осьова відстань, виміряна між сусідніми формами потоку).

Нитки SleadScrew переводять невелику обертальну силу у велику здатність навантаження, залежно від крутої рампи (свинцю нитки). Невеликий провід забезпечує більш високу силу, але нижчі лінійні швидкості. Великий провід дає меншу силу, але більш високу лінійну швидкість від одного джерела поворотної потужності. У деяких конструкціях потужність, вбудований у ротор, виготовлена ​​з бронзи підшипника, яка піддається обробці внутрішніх ниток. Але бронза - це інженерний компроміс між мастилом та фізичною стабільністю. Кращий матеріал-це змащена термопластика зі значно нижчим коефіцієнтом тертя на інтерфейсі потоку гайки.

Крокові послідовності
Схеми руху крокового двигуна включають кроки "одна фаза на" та "дві фази на".

У послідовності "однієї фази увімкнено" для спрощення двофазного двигуна, на кроці 1 показано фазу A напруженого статора. Це магнітно замикає ротор, оскільки на відміну від полюсів притягує. Повернення фази A і B на роторі рухається на 90 ° за годинниковою стрілкою (крок 2). На етапі 3 фаза B - O і фаза А, але з полярністю, зворотною з кроку 1. Призводить до того, що ротор обертається ще 90 °. На етапі 4 фаза A повертається O, а фаза В увімкнено, з полярністю перевернуто з кроку 2. Повторення цієї послідовності призводить до того, що ротор рухається за годинниковою стрілкою в кроках 90 °.

У послідовності "Двоє фази в" обидві рухові фази завжди напружуються, і лише полярність одного фазового вимикача. Це призводить до того, що ротор вирівнюється між "середнім" на півночі та "середнім" південним магнітним полюсам. Оскільки обидві фази завжди увімкнено, цей метод забезпечує 41,4% більше крутного моменту, ніж "одна фаза на".

На жаль, хоча пластик добре працює для ниток, він недостатньо стабільний для журналів підшипників у гібридній конструкції кроку. Це тому, що за умови безперервного повного навантаження пластикові журнали можуть розширитись у чотири рази більше, ніж у духових журналах. Ця кількість неприйнятна, оскільки конструкція двигуна вимагає, щоб повітряний зазор статора до ротора становив лише кілька тисяч дюймів. Шлях навколо цієї проблеми полягає в тому, щоб вводити пластикові нитки для ін'єкційної форми всередині латунного рукава, який буде вставлений у ротор постійного магніту. Цей підхід збільшує рухове життя та забезпечує низьке тертя, зберігаючи стабільність підшипника-журналу.

З різних типів пристроїв Гайдона, "полонні" пристрої мають вбудований механізм антиротації. Ця конфігурація забезпечує максимальний хід до 2,5 дюйма та підходить для таких додатків, як точне дозування рідини, контроль дросельної заслінки та рух клапана. Інші видиГайдонЛінійні приводи - це "непорушні" та "зовнішні лінійні", які відповідають застосуванню, що потребують більш тривалого інсульту, наприклад, передачі крові невеликих козлівських роботів,XyСистеми руху та системи візуалізації.

Розмір приводу
Приклад програми найкраще показує, як розмір приводу. Розглянемо такі параметри:

Лінійна сила, необхідна для переміщення навантаження = 15 фунтів (67 н)
Лінійна відстань, м, навантаження потрібно перемістити = 3 дюйма (0,0762 м)
Час,t, потрібно для переміщення навантаження за секунди = 6 сек
Цільова кількість циклів = 1 000 000

Існує чотири кроки для розміщення крокомоторного лінійного приводу: 1) Визначте початковий рейтинг сили приводу, необхідний для задоволення необхідного життя; 2) визначити швидкість у міліметрах/секунду; 3) Виберіть відповідний розмір кадру приводу; та 4) Визначте належну роздільну здатність гвинта на основі вимог до сили.

Найкращий спосіб передбачити життя - це через тестування додатків, що настійно рекомендується. Техніка з використаннямВідсоткове навантаження проти кількості циклівКрива служить хорошим першим наближенням. Steper Motors не мають пензлів для зносу, і вони використовують точні, кулькові підшипники, що тривалий час, тому основний компонент зносу-це гайка живлення. Тому кількість циклів, які пристрій триває, поки все ще відповідає специфікаціям дизайну, є функцією навантаження.

Зверніться доВідсоткове навантаження проти кількості циклівДіаграма для визначення правильного коефіцієнта розміру для приводу витримає 1 000 000 циклів. Це виявляється 50% - коефіцієнт 0,5. Початкова оцінка, n, необхідна для виконання навантаження після 1 000 000 циклів, таким чином, становить 15 фунтів/0,5 = 30 фунтів або 133 Н.

Тепер визначте необхідну лінійну механічну потужність у Ваттс:

P_{лінійний}= (N × m)/t

У нашому прикладі це стає (133 × 0,0762)/6 = 1,7 Вт

За допомогою цих даних використовуйтеРозмір кадру приводуТаблиця, щоб вибрати правильний розмір кадру. Усі лінійні приводи з кроко-мотора потребують приводу, щоб відправити імпульси до двигуна. Зауважте, що таблиця перераховує живлення як для приводу L/R (постійна напруга), так і приводу подрібнювача (постійний струм). Якщо додаток не працює акумулятор (як у портативному портативному пристрої), виробники настійно рекомендують подрібнювач для максимальної продуктивності. У цьому прикладі огляд специфікацій потужності приводу подрібнювача в таблиці розкриває серію Haydon 43000 (розміром 17 гібрид), що найбільше відповідає вимозі 1,7-В-ВТ. Цей вибір відповідає вимогам навантаження без надмірного проектування системи.

Далі обчисліть лінійну швидкість (IPS). Це даєм/ті приходить до 3 дюйма/6 сек = 0,5 IPS. З оптимізованим розміром кадру (розміром 17 гібрид) та лінійною швидкістю (0,5 IPS) в руці використовуйте відповіднийСила проти лінійної швидкостіКрива для визначення належної роздільної здатності ведучого приводу. У цьому випадку необхідна роздільна здатність свинцю становить 0,00048 дюйма.

Нагадаємо, що вдосконалення лідерства на основі кількості кроків введення до двигуна. Криві продуктивності виражаються як у "IPS", так і в "кроках/сек". Щоб перевірити свій вибір, перевірте силу за необхідною швидкістю кроку, посилаючись наСила проти швидкості імпульсуКрива, де: Обрана роздільна здатність = 0,00048 дюйма.

Погублення 1,041 як значення осі x (швидкість імпульсу) та виведення перпендикулярної лінії з цієї точки до кривої показує значення осі y (сила) 30. Тому вибір є правильним.