Silnik krokowy liniowy, znany również jakoliniowy silnik krokowy, to magnetyczny rdzeń wirnika, który poprzez interakcję z impulsowym polem elektromagnetycznym generowanym przez stojan, generuje obrót. Silnik krokowy liniowy wewnątrz silnika przekształca ruch obrotowy w ruch liniowy. Silniki krokowe liniowe mogą bezpośrednio wykonywać ruch liniowy lub liniowy ruch posuwisto-zwrotny. Jeśli silnik obrotowy jest używany jako źródło zasilania do przekształcenia ruchu w ruch liniowy, wymagane są przekładnie, mechanizmy krzywkowe i mechanizmy, takie jak paski lub druty. Silniki krokowe liniowe po raz pierwszy wprowadzono w 1968 roku, a poniższy rysunek przedstawia kilka typowych silników krokowych liniowych.
Podstawowa zasada działania silników liniowych z napędem zewnętrznym
Wirnik liniowego silnika krokowego ze sterowaniem zewnętrznym jest magnesem trwałym. Gdy prąd przepływa przez uzwojenie stojana, uzwojenie stojana generuje wektorowe pole magnetyczne. To pole magnetyczne napędza wirnik do obrotu pod pewnym kątem, tak aby kierunek pary pól magnetycznych wirnika pokrywał się z kierunkiem pola magnetycznego stojana. Gdy wektorowe pole magnetyczne stojana obraca się o kąt, wirnik również obraca się pod kątem do tego pola magnetycznego. Dla każdego wejściowego impulsu elektrycznego wirnik elektryczny obraca się o jeden kąt i wykonuje jeden krok do przodu. Wyjściowo generuje przesunięcie kątowe proporcjonalne do liczby wejściowych impulsów i prędkość proporcjonalną do częstotliwości impulsów. Zmiana kolejności zasilania uzwojeń odwraca silnik. Tak więc obroty silnika krokowego można kontrolować, kontrolując liczbę impulsów, częstotliwość i kolejność zasilania uzwojeń silnika każdej fazy.
Silnik wykorzystuje śrubę jako oś wychodzącą, a zewnętrzna nakrętka napędowa jest zazębiona ze śrubą na zewnątrz silnika, co zapobiega obracaniu się nakrętek względem siebie, zapewniając w ten sposób ruch liniowy. Rezultatem jest znacznie uproszczona konstrukcja, która umożliwia bezpośrednie wykorzystanie liniowych silników krokowych do precyzyjnego ruchu liniowego w wielu zastosowaniach, bez konieczności instalowania zewnętrznego układu mechanicznego.
Zalety silników liniowych z napędem zewnętrznym
Precyzyjne liniowe silniki krokowe śrubowe mogą zastąpić cylindry wniektóre aplikacje, zapewniając korzyści takie jak precyzyjne pozycjonowanie, kontrolowana prędkość i wysoka dokładność. Liniowe silniki krokowe śrubowe są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, w tym w produkcji, precyzyjnej kalibracji, precyzyjnym pomiarze płynów, precyzyjnym ruchu pozycjonującym i wielu innych obszarach wymagających wysokiej precyzji.
▲Wysoka precyzja i powtarzalna dokładność pozycjonowania do ±0,01 mm
Liniowy silnik krokowy ze śrubą redukuje problem opóźnienia interpolacji dzięki prostemu mechanizmowi przekładni, dokładności pozycjonowania, powtarzalności i dokładności absolutnej. Jest to łatwiejsze do osiągnięcia niż w przypadku połączenia „silnik obrotowy + śruba”. Dokładność powtarzalnego pozycjonowania zwykłej śruby liniowego silnika krokowego ze śrubą może sięgać ±0,05 mm, a dokładność powtarzalnego pozycjonowania śruby kulowej może sięgać ±0,01 mm.
▲ Wysoka prędkość, do 300 m/min
Prędkość liniowego silnika krokowego ze śrubą wynosi 300 m/min, a przyspieszenie 10 g, natomiast prędkość śruby kulowej wynosi 120 m/min, a przyspieszenie 1,5 g. Prędkość liniowego silnika krokowego ze śrubą zostanie dodatkowo zwiększona po pomyślnym rozwiązaniu problemu nagrzewania, podczas gdy prędkość obrotowa silnika serwo i śruby kulowej jest ograniczona, ale trudno ją zwiększyć.
Długa żywotność i łatwa konserwacja
Silnik krokowy ze śrubą liniową nadaje się do zastosowań wymagających wysokiej precyzji, ponieważ nie ma kontaktu między częściami ruchomymi a stałymi ze względu na szczelinę montażową i nie występuje zużycie wynikające z szybkiego ruchu posuwisto-zwrotnego elementów ruchomych. Śruba kulowa nie gwarantuje dokładności ruchu posuwisto-zwrotnego z dużą prędkością, a tarcie przy dużej prędkości powoduje zużycie nakrętki śruby, co wpływa na dokładność ruchu i nie spełnia wymagań dotyczących wysokiej precyzji.
Wybór silnika liniowego z napędem zewnętrznym
Sugerujemy, aby inżynierowie, tworząc produkty lub rozwiązania z zakresu ruchu liniowego, skupili się na następujących kwestiach.
1. Jakie jest obciążenie systemu?
Obciążenie układu obejmuje obciążenie statyczne i obciążenie dynamiczne, a często wielkość obciążenia determinuje podstawową wielkość silnika.
Obciążenie statyczne: maksymalna siła nacisku, jaką śruba może wytrzymać w stanie spoczynku.
Obciążenie dynamiczne: maksymalna siła ciągu, jaką śruba może wytrzymać podczas ruchu.
2. Jaka jest liniowa prędkość obrotowa silnika?
Prędkość obrotowa silnika liniowego jest ściśle związana ze skokiem śruby – jeden obrót śruby odpowiada jednemu skokowi nakrętki. Przy niskich prędkościach zaleca się wybór śruby o mniejszym skoku, a przy wysokich – śruby o większym skoku.
3. Jakie są wymagania dotyczące dokładności systemu?
Dokładność śruby: dokładność śruby jest zazwyczaj mierzona dokładnością liniową, tzn. błędem między rzeczywistym przesuwem a teoretycznym przesuwem po obrocie śruby.
Dokładność powtarzalnego pozycjonowania: dokładność powtarzalnego pozycjonowania definiuje się jako dokładność systemu w zakresie wielokrotnego osiągania określonej pozycji, co jest ważnym wskaźnikiem dla systemu.
Luz: luz śruby i nakrętki w spoczynku, gdy obie osiowe części są względem siebie ruchome. Wraz ze wzrostem czasu pracy, luz również wzrasta z powodu zużycia. Kompensację lub korektę luzu można uzyskać za pomocą nakrętki eliminującej luz. W przypadku konieczności pozycjonowania dwukierunkowego, luz staje się problemem.
4. Inne wybory
W procesie wyboru należy również uwzględnić następujące kwestie: Czy montaż liniowego silnika krokowego jest zgodny z projektem mechanicznym? W jaki sposób zostanie połączony ruchomy obiekt z nakrętką? Jaki jest efektywny skok pręta śrubowego? Jaki rodzaj napędu zostanie dobrany?
Czas publikacji: 16-11-2022