Silnik krokowy liniowy, znany również jakosilnik krokowy liniowy, jest magnetycznym rdzeniem wirnika poprzez interakcję z impulsowym polem elektromagnetycznym generowanym przez stojan w celu wytworzenia obrotu, liniowy silnik krokowy wewnątrz silnika w celu przekształcenia ruchu obrotowego w ruch liniowy. Liniowe silniki krokowe mogą wykonywać ruch liniowy lub liniowy ruch posuwisto-zwrotny bezpośrednio. Jeśli silnik obrotowy jest używany jako źródło zasilania w celu przekształcenia w ruch liniowy, wymagane są koła zębate, struktury krzywkowe i mechanizmy, takie jak paski lub druty. Pierwsze wprowadzenie liniowych silników krokowych miało miejsce w 1968 roku, a poniższy rysunek przedstawia niektóre typowe liniowe silniki krokowe.
Podstawowa zasada działania silników liniowych z napędem zewnętrznym
Wirnik liniowego silnika krokowego napędzanego zewnętrznie 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 że kierunek pary pól magnetycznych wirnika pokrywa się z kierunkiem pola magnetycznego stojana. Gdy wektorowe pole magnetyczne stojana obraca się o kąt. Wirnik również obraca się pod kątem z tym polem magnetycznym. Przy każdym wejściowym impulsie elektrycznym wirnik elektryczny obraca się o jeden kąt i przesuwa się o jeden krok do przodu. Wyprowadza przesunięcie kątowe proporcjonalne do liczby wejściowych impulsów i prędkość proporcjonalną do częstotliwości impulsów. Zmiana kolejności zasilania uzwojenia 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 sprzęgnięta ze śrubą na zewnątrz silnika, co zapobiega obracaniu się nakrętki śruby względem siebie, co pozwala na uzyskanie ruchu liniowego. Rezultatem jest znacznie uproszczona konstrukcja, która umożliwia bezpośrednie wykorzystanie liniowych silników krokowych do precyzyjnego ruchu liniowego w wielu zastosowaniach bez instalowania zewnętrznego połączenia mechanicznego.
Zalety silników liniowych z napędem zewnętrznym
Precyzyjne liniowe silniki krokowe śrubowe mogą zastąpić cylindry wniektóre aplikacje, osiągając zalety takie jak precyzyjne pozycjonowanie, kontrolowana prędkość i wysoka dokładność. Liniowe silniki krokowe śrubowe są używane w szerokim zakresie zastosowań, w tym w produkcji, precyzyjnej kalibracji, precyzyjnym pomiarze płynów, precyzyjnym ruchu pozycjonującym i wielu innych obszarach o wysokich wymaganiach dotyczących precyzji.
▲Wysoka precyzja, powtarzalna dokładność pozycjonowania do ±0,01 mm
Silnik krokowy ze śrubą liniową redukuje problem opóźnienia interpolacji dzięki prostemu mechanizmowi przekładni, dokładności pozycjonowania, powtarzalności i dokładności absolutnej. Jest łatwiejszy do osiągnięcia niż „silnik obrotowy + śruba”. Dokładność powtarzania pozycjonowania zwykłej śruby silnika krokowego ze śrubą liniową może osiągnąć ±0,05 mm, a dokładność powtarzania pozycjonowania śruby kulowej może osiągnąć ±0,01 mm.
▲ Wysoka prędkość, do 300m/min
Prędkość liniowego silnika krokowego śrubowego wynosi 300 m/min, a przyspieszenie 10 g, podczas gdy prędkość śruby kulowej wynosi 120 m/min, a przyspieszenie 1,5 g. Prędkość liniowego silnika krokowego śrubowego ulegnie dalszej poprawie po pomyślnym rozwiązaniu problemu cieplnego, podczas gdy „obrotowa” prędkość „serwosilnika i śruby kulowej” jest ograniczona, ale trudno ją bardziej poprawić.
Długa żywotność i łatwa konserwacja
Silnik krokowy ze śrubą liniową nadaje się do wysokiej precyzji, ponieważ nie ma kontaktu między częściami ruchomymi i stałymi ze względu na szczelinę montażową i nie ma zużycia ze względu na szybki ruch posuwisto-zwrotny ruchomych elementów. Śruba kulowa nie może zagwarantować dokładności w szybkim ruchu posuwisto-zwrotnym, a szybkie tarcie spowoduje zużycie nakrętki śruby, co wpłynie na dokładność ruchu i nie spełni wymagań wysokiej precyzji.
Wybór zewnętrznego silnika liniowego
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: maksymalne obciążenie, jakie śruba może wytrzymać w stanie spoczynku.
Obciążenie dynamiczne: maksymalna siła ciągu, jaką śruba może wytrzymać w ruchu.
2. Jaka jest liniowa prędkość obrotowa silnika?
Prędkość obrotowa silnika liniowego jest ściśle związana ze skokiem śruby, jeden obrót śruby to jeden skok nakrętki. Przy niskiej prędkości zaleca się wybór śruby o mniejszym skoku, a przy wysokiej prędkości zaleca się wybór większej śruby.
3. Jakie są wymagania dotyczące dokładności systemu?
Dokładność śruby: dokładność śruby jest zazwyczaj mierzona dokładnością liniową, tzn. błędem pomiędzy rzeczywistym przesuwem a teoretycznym przesuwem po obrocie śruby.
Dokładność powtarzalnego pozycjonowania: dokładność powtarzalnego pozycjonowania definiuje się jako dokładność systemu w powtarzalnym osiąganiu określonej pozycji, co jest ważnym wskaźnikiem dla systemu.
Luz: luz śruby i nakrętki w stanie spoczynku, gdy dwie osiowe względne ilości ruchome. Wraz ze wzrostem czasu pracy luz również wzrośnie z powodu zużycia. Kompensację lub korektę luzu można uzyskać za pomocą nakrętki eliminującej luz. Gdy wymagane jest dwukierunkowe pozycjonowanie, luz jest problemem.
4. Inne wybory
Następujące kwestie muszą być również brane pod uwagę w procesie selekcji: Czy montaż liniowego silnika krokowego jest zgodny z projektem mechanicznym? W jaki sposób połączysz ruchomy obiekt z nakrętką? Jaki jest efektywny skok pręta śrubowego? Jaki rodzaj napędu zostanie dopasowany?
Czas publikacji: 16-11-2022