Zárt hurkúléptetőmotorokszámos mozgásvezérlési alkalmazásban megváltoztatták a teljesítmény-költség arányt. A VIC zárt hurkú progresszív motorok sikere megnyitotta a lehetőséget a költséges szervomotorok olcsókkal való helyettesítésére is.léptetőmotorokEgyre több, magas színvonalú ipari automatizálási alkalmazásban a technológiai fejlődés megváltoztatja a léptetőmotorok és a szervomotorok közötti teljesítmény-költség arányt.
Léptetőmotorok kontra szervomotorok
A hagyományos nézet szerint a szervovezérlő rendszerek jobban teljesítenek azokban az alkalmazásokban, ahol 800 ford/perc feletti sebességre és nagy dinamikus válaszidőre van szükség. A léptetőmotorok alkalmasabbak alacsonyabb sebességű, alacsony vagy közepes gyorsulású és nagy tartónyomatékú alkalmazásokhoz.
Mi tehát ennek a léptetőmotorokkal és szervomotorokkal kapcsolatos hagyományos nézetnek az alapja? Elemezzük részletesebben az alábbiakban.
1. Egyszerűség és költséghatékonyság
A léptetőmotorok nemcsak olcsóbbak, mint a szervomotorok, de egyszerűbb üzembe helyezni és karbantartani is őket. A léptetőmotorok álló helyzetben stabilak, és megtartják a helyzetüket (akár dinamikus terhelés esetén is). Ha azonban bizonyos alkalmazásokhoz nagyobb teljesítményre van szükség, drágább és összetettebb szervomotorokat kell használni.
2. Szerkezet
Léptetőmotoroklépésenként forgathatók, mágneses tekercsek segítségével fokozatosan húzva a mágnest egyik pozícióból a másikba. Ahhoz, hogy a motort 100 pozícióval bármilyen irányba elmozdítsuk, az áramkörnek 100 lépésműveletet kell végrehajtania a motoron. A léptetőmotorok impulzusokat használnak a fokozatos mozgások eléréséhez, lehetővé téve a pontos pozicionálást visszacsatoló érzékelők használata nélkül.
A szervomotor mozgásmódja más. Egy helyzetérzékelőt – azaz egy kódolót – csatlakoztat a mágneses rotorhoz, és folyamatosan érzékeli a motor pontos helyzetét. A szervo figyeli a motor tényleges helyzete és az utasított pozíció közötti különbséget, és ennek megfelelően állítja be az áramot. Ez a zárt hurkú rendszer a motort a megfelelő mozgásállapotban tartja.
3. Sebesség és nyomaték
A léptető- és szervomotorok teljesítménybeli különbsége az eltérő motortervezési megoldásokból ered.Léptetőmotoroksokkal nagyobb pólusszámmal rendelkeznek, mint a szervomotorok, így egy léptetőmotor teljes fordulata sokkal több tekercsáram-cserét igényel, ami a nyomaték gyors csökkenéséhez vezet növekvő sebességnél. Ezenkívül, ha eléri a maximális nyomatékot, a léptetőmotor elveszítheti sebességszinkronizációs funkcióját. Ezen okok miatt a szervomotorok az előnyben részesített megoldást jelentik a legtöbb nagy sebességű alkalmazásban. Ezzel szemben a léptetőmotor nagyobb pólusszáma előnyös alacsonyabb sebességeknél, amikor a léptetőmotor nyomatékelőnnyel rendelkezik egy azonos méretű szervomotorral szemben.
A sebesség növekedésével a léptetőmotor nyomatéka csökken
4. Pozicionálás
Fontos különbségek vannak a léptetőmotorok és a szervomotorok között azokban az alkalmazásokban, ahol a gép pontos pozícióját mindig ismerni kell. A léptetőmotorok által vezérelt nyílt hurkú mozgásalkalmazásokban a vezérlőrendszer feltételezi, hogy a motor mindig a megfelelő mozgásállapotban van. Azonban egy probléma, például egy beragadt alkatrész miatti motorleállás után a vezérlő nem tudja ismerni a gép tényleges pozícióját, ami a pozíció elvesztéséhez vezethet. Magának a szervomotornak a zárt hurkú rendszere egy előnye van: ha egy tárgy elakad, azonnal érzékeli azt. A gép leáll, és soha nem veszíti el a pozícióját.
5. Hő- és energiafogyasztás
A nyílt hurkú léptetőmotorok fix áramot használnak és sok hőt termelnek. A zárt hurkú vezérlés csak a sebességszabályozó hurokhoz szükséges áramot biztosítja, így elkerülhető a motor felmelegedésének problémája.
Összehasonlító összefoglaló
A szervovezérlő rendszerek leginkább a dinamikus terhelésváltozásokkal járó nagy sebességű alkalmazásokhoz, például robotkarokhoz alkalmazhatók. A léptetőmotoros vezérlőrendszerek ezzel szemben alkalmasabbak az alacsony és közepes gyorsulást, valamint nagy tartónyomatékot igénylő alkalmazásokhoz, például 3D nyomtatókhoz, szállítószalagokhoz, segédtengelyekhez stb. Mivel a léptetőmotorok olcsóbbak, használatuk csökkentheti az automatizálási rendszerek költségeit. Azoknak a mozgásvezérlő rendszereknek, amelyeknek ki kell használniuk a szervomotorok tulajdonságait, be kell bizonyítaniuk, hogy ezek a drágább motorok aranyat érnek.
Zárt hurkú vezérlésű léptetőmotorok
Az integrált elektronikus vezérlésű léptetőmotor egy kétfázisú, kefe nélküli egyenáramú motornak felel meg, és pozícióhurok-szabályozást, sebességhurok-szabályozást, DQ-szabályozást és egyéb algoritmusokat képes végrehajtani. A zárt hurkú kommutációhoz egyfordulatú abszolút jeladót használnak, így biztosítva az optimális nyomatékot bármilyen sebességnél.
Alacsony energiafogyasztás és hűvösen tartás
A VIC léptetőmotorok rendkívül energiahatékonyak. A nyílt hurkú léptetőmotorokkal ellentétben, amelyek mindig teljes áramerősséggel működnek, és hő- és zajproblémákat okoznak, az áram a mozgás tényleges körülményei szerint változik, például gyorsítás és lassítás közben. A szervomotorokhoz hasonlóan ezeknek a léptetőmotoroknak az általuk egy adott pillanatban fogyasztott áram arányos a ténylegesen szükséges nyomatékkal. Mivel a motor és az integrált elektronikus vezérlőpanel hűvösebben működik, a VIC léptetőmotorok a szervomotorokhoz képest nagyobb csúcsnyomatékot tudnak elérni.
Még nagy sebességnél is a VIC léptetőmotorok kevesebb áramot igényelnek
A zárt hurkú technológia fejlődésének köszönhetően a léptetőmotorok képesek betörni a nagy teljesítményű, nagy sebességű alkalmazásokba, amelyek korábban kizárólag a szervomotoroké voltak.
Zárt hurkú technológiájú léptetőmotorok
Mi lenne, ha a zárt hurkú szervotechnológia előnyeit léptetőmotorokra is alkalmazni lehetne?
Elérhetnénk-e a szervomotorokhoz hasonló teljesítményt, miközben továbbra is kihasználnánk a léptetőmotorok költségelőnyeit?
A zárt hurkú vezérlési technológia kombinálásával a léptetőmotor egy átfogó termékké válna, amely alacsony áron kínálja mind a szervo-, mind a léptetőmotorok előnyeit. Mivel a zárt hurkú léptetőmotorok jelentős teljesítmény- és energiahatékonysági javulást kínálnak, egyre több, magas színvonalú alkalmazásban válthatják ki a drágább szervomotorokat.
A következő egy VIC integrált léptetőmotor példája beágyazott zárt hurkú vezérléssel, amely bemutatja a zárt hurkú technológiával ellátott léptetőmotorok teljesítményét, előnyeit és hátrányait.
Pontosan illeszkedő teljesítménykövetelmények
A zavarok leküzdéséhez és a lépésveszteség elkerüléséhez elegendő nyomaték biztosítása érdekében a nyílt hurkú léptetőmotoroknak általában biztosítaniuk kell, hogy a nyomaték legalább 40%-kal magasabb legyen az alkalmazás által megkövetelt értéknél. A zárt hurkú mai léptetőmotoroknál ez a probléma nem jelentkezik. Amikor ezek a léptetőmotorok túlterhelés miatt leállnak, továbbra is megtartják a terhelést nyomatékveszteség nélkül. A túlterhelési állapot megszűnése után is működnek. A maximális nyomaték bármely adott sebességnél garantálható, és a helyzetérzékelő biztosítja, hogy ne legyen lépésveszteség. A zárt hurkú léptetőmotorok ezért pontosan úgy specifikálhatók, hogy megfeleljenek az adott alkalmazás nyomatékkövetelményeinek anélkül, hogy további 40%-os tartalékra lenne szükség.
A nyílt hurkú léptetőmotoroknál nehéz kielégíteni a nagy pillanatnyi nyomatékkövetelményeket a lépésveszteség kockázata miatt. A hagyományos léptetőmotorokhoz képest a VIC zárt hurkú léptetőmotorok nagyon gyors gyorsulást, alacsony üzemi zajt és alacsony rezonanciát tudnak elérni. Sokkal nagyobb sávszélességen működhetnek, és kiváló teljesítményt nyújthatnak.
Nincs szekrény
A Toda integrálja a hajtásvezérlő panelt a motorral, csökkentve a kábelezés mennyiségét és leegyszerűsítve a megvalósítási megoldást. A Todával szekrények nélkül is építhet gépeket.
Az elektronika léptetőmotorokkal való integrálása csökkenti a bonyolultságot
A zárt hurkú technológiának köszönhetően a zárt hurkú léptetőmotorok kiváló pontosságot és hatékonyságot kínálnak a felhasználóknak, egy szervomotor teljesítményével és egy léptetőmotor alacsony költségével. Az olcsóbb léptetőmotorok fokozatosan terjednek el olyan alkalmazásokban, amelyeket egyébként a drága szervomotorok uralnának.
Közzététel ideje: 2023. április 10.