Как минимизировать вибрацию шагового двигателя

Как минимизировать вибрацию шагового двигателя?

Я хотел бы запустить шаговый двигатель на очень плавной постоянной скорости с минимальными вибрациями как для держателя, удерживающего его, так и для его мощности. Как мне управлять шаговым двигателем, чтобы скорость оставалась постоянной даже между шагами?

Что вам нужно, это синусоидальный ток привода.

Другими словами, вы должны относиться к двигателю как к обычному бесщеточному двигателю, а не как к шаговому двигателю. Это требует довольно специализированных шаговых драйверов, и это не просто.

Более простой альтернативой может быть попытка микрошагового шагового двигателя, но это не даст вам идеально плавного вращения.

Действительно, в ситуациях, когда вам нужно чрезвычайно плавное вращательное движение, шаговый двигатель — это просто неправильная система управления. Вы должны использовать бесщеточный двигатель переменного тока или, по крайней мере, щеточный серводвигатель постоянного тока.

Вот достойный технический документ по модальности шагового привода, в отличие от синхронных двигателей переменного тока.

При полноприводном движении ротор действует во многом как система пружинных масс , причем ротор является массой, а магнитная сила — пружиной. Когда вы переходите от одного шага к другому, движение всегда будет грубым. Ротор в значительной степени перепрыгивает с одного шага на другой, и требуется некоторое время, пока пружина не поглотит энергию ротора, вызывая небольшое колебание (читай: грубое движение ).

Вы можете сгладить это, когда вы используете полушаговый режим, и вы можете дополнительно скомпенсировать нелинейность крутящего момента, ср. эта ссылка

Следуя этой логике, вы, в конечном счете, в конечном итоге будете использовать точный, микропереход и синусоидальное вождение. ( См. Эту ссылку для микро-степпинга )

Еще несколько деталей:

Резонансная частота ротора шагового двигателя обычно составляет где-то около 50 Гц . 400 Гц. Когда вы управляете двигателем в режиме полного шага на его собственной механической резонансной частоте, все будет довольно плохо, и, скорее всего, вы потеряете (перепрыгните) шаги. Для медленных скоростей рекомендуется оставаться ниже резонансной частоты двигателя. На высоких скоростях старайтесь выходить за пределы резонанса настолько быстро, насколько это возможно при ускорении, и не используйте полный шаг вождения.

Я могу только предложить редукторы, если скорость не является ограничивающим фактором.

В противном случае я бы пошел на бесщеточные моторы с некоторой обратной связью.

Оцените свою структуру и комбинации возбудителей для возможности ослабления «акустически-механически»

Импульсные прямоугольные токи приводят к высокому крутящему моменту, но сильному модулированному крутящему моменту со многими гармониками. Это неизбежно и снижает крутящий момент путем микроперехода или избегания резонансных частот .

Таким образом, основами устранения резонанса и жужжания в механических подсистемах является повышение резонансной частоты с помощью жесткого шасси и развязка с помощью эластомерных амортизаторов для ослабления резонанса структуры или, если это невозможно, добавление вязкого демпфирования. Это качества, заложенные в конструкцию фундамента при землетрясении, корпуса динамиков Bass Reflex и крепления двигателя ротора.

Раньше я тестировал шаговые двигатели на японских жестких дисках в 80-х годах с помощью шаговых, а затем линейных роторных редкоземельных двигателей. Вы можете узнать больше из реверс-инжиниринга лучших японских дизайнов, чем пытаться изобретать велосипед.

В рамках моей карьеры после НИОКР я провел затем тестирование по валидации проектирования или DVT, чтобы квалифицировать OEM-компанию Corp., которая заключила контракты на миллион долларов. (Hitachi дочерняя компания) дизайн NPL был очень тихо и очень быстро с ускоренными темпами ступенчатых и маслонаполненные вибрационных демпферами так же , как автомобильные трансмиссии, которые имеют, но сделан из тонких медных колец в прозрачных пластиковых кольцах ослабить вибрацию и значительно уменьшить выброс , а также как создать профиль скорости для плавного ускорения до максимальной скоростизатем замедлиться до целевой позиции. Они использовали только режим полушагового моста, но часто использовали жесткие предварительно натянутые полосы фольги SS вместо ремня или цепи, чтобы транскрибировать вращательное и линейное редукторы на поворотном или линейном приводе, но это было очень эффективно для быстрой плавной бесшумной работы на твердая опорная плита .

Все механические системы имеют резонанс и требуют анализа, чтобы убедиться, что частота стимула не является субгармоникой основной частоты шагового двигателя, и даже амортизаторы имеют Q-усиление в качестве фильтра нижних частот.

Примечание: все дисководы теперь используют вращающиеся звуковые катушки (например, соленоидные двигатели с изогнутыми редкоземельными элементами с подвижными катушками). Тем не менее, дисководы гибких дисков и DVD-плееры используют степперы с червячной передачей для сервоприводов. Узнайте, почему они работают так гладко с точки зрения механического фильтра низких частот.

Крутящий момент шага также падает с ростом оборотов и использования ШИМ. Таким образом, самый большой крутящий момент при останове / пуске, а конечный крутящий момент минимален. Поля должны быть известны в соответствии с вашими потребностями и обеспечить отсутствие забавных резонансов от механической магнитной шпоры.

Я знаю, что в системах драйвера H с ШИМ-режимом существуют резонансные и субрезонансные вибрации, поэтому будьте осторожны, чтобы измерить, какую вибрацию вы слышите и откуда она идет! Магнитно-шаговый резонанс или субрезонанс. и получить маховик роторного демпфера.

Как вы минимизируете вибрацию шагового двигателя?

Я бы хотел запустить шаговый двигатель с очень плавной, постоянной скоростью, с минимальными вибрациями, как на держателе, так и на его выходе. Как мне управлять шаговым двигателем, чтобы скорость оставалась постоянной, даже между шагами?

6 ответов

Вам нужен синусоидальный токовый привод.

Другими словами, вы должны относиться к двигателю как к традиционному бесщеточному двигателю, а не к шагу. Для этого требуются довольно специализированные драйверы шага, и это не просто.

Более простая альтернатива может заключаться в том, чтобы попробовать микрошаги шагового двигателя, но это не даст вам совершенно плавного вращения.

Действительно, для ситуаций, когда вам требуется чрезвычайно плавное вращательное движение, шаговый двигатель — это просто неправильная система управления. Вы должны использовать бесщеточный двигатель переменного тока или, по крайней мере, щёточный сервомотор постоянного тока.

Здесь — это приличная белая бумага по способам шагового привода, с некоторыми отличиями от синхронных двигателей переменного тока.

Используя полный ход, ротор действует как Spring-Mass-System , причем ротор представляет собой массу и магнитную силу, являющуюся пружиной. Когда вы переходите от одного шага к другому, движение всегда будет грубым. Ротор в значительной степени перескакивает с одного шага на другой, и это занимает некоторое время, пока пружина не гасит энергию ротора, вызывая небольшое колебание (читайте: грубое движение ).

Вы можете сгладить это, когда используете полушаговый режим, и вы можете дополнительно компенсировать крутящий момент-нелинейность, ср. эта ссылка

Следуя этой логике, вы в конечном итоге в конечном итоге используете точные шаговые, микрошаговые и синусоидальные движения. ( Смотрите эту ссылку для микрошагов )

Резонансная частота ротора шагового двигателя обычно составляет примерно 50 Гц . 400 Гц. Когда вы управляете двигателем в полноразмерном режиме на собственной механической резонансной частоте, все будет очень плохо, и, вероятно, вы проиграете (перепрыгнете). Для медленных скоростей рекомендуется оставаться ниже резонансной частоты двигателя. Для высоких скоростей старайтесь выходить за пределы резонанса так быстро, как вы можете, ускоряясь, и не используйте полноразмерное вождение.

Я могу предложить только редукторы, если скорость не является ограничивающим фактором.

В противном случае я бы пошел на безмасляные двигатели с некоторой обратной связью.

Оцените комбинацию структуры и возбудителя для возможности «акустически-механически» ослабить

Импульсные квадратные волновые токи приводят к высокому крутящему моменту, но с сильным модулированным крутящим моментом со многими гармониками. Они неизбежны и уменьшают крутящий момент за счет микрошага или избегают резонансных частот .

Таким образом, основы устранения резонанса и жужжания в механических подсистемах повышают резонансную частоту с жестким шасси и отделяются с помощью эластомерных амортизаторов для ослабления структурного резонанса или, если это невозможно, затем добавляют вязкое увлажнение. Это качества, найденные в конструкции фундаментов землетрясений, корпусах колонок Bass Reflex и креплениях роторного двигателя.

Я использовал для тестирования шаговых двигателей на японских жестких дисках в 80-х годах 1-го со ступенчатыми линейными роторными электродвигателями с редкоземельными магнитами. Вы можете узнать больше от обратного проектирования лучших японских проектов, чем пытаться изобрести колесо.

В рамках моей карьеры после R & D я выполнил затем управляемое тестирование валидации дизайна или DVT , чтобы квалифицировать покупку OEM-OEM-продукта в $ миллионов контрактов. Проект NPL (дочерняя компания Hitachi) был чрезвычайно тихим и очень быстрым с ускоренными ступенчатыми скоростями и масляными амортизаторами вибрации , как и автомобильные трансмиссии, которые имеют это, но сделаны из тонких латунных колец в прозрачных пластиковых кольцах до уменьшите вибрацию и значительно уменьшите перерегулирование , а также создайте профиль скорости для плавного перехода на максимальную скорость , а затем удалите ее в целевую позицию. Они использовали только режим полумостового моста, но часто использовали жесткие предварительно обозначенные полосы фольги SS вместо ленты или цепи, чтобы транскрибировать вращательные линейные методы редукции на вращающемся или линейном приводе, но это было очень эффективно для быстрой плавной бесшумной работы на твердая опорная плита .

Все механические системы имеют резонанс и требуют анализа, чтобы гарантировать, что частота стимулов не является субгармоникой основной частоты шагового генератора, и даже амортизаторы имеют Q-усиление как фильтр низких частот.

Примечание. все дисковые накопители теперь используют вращающиеся речевые катушки (например, соленоиды с изогнутыми редкоземельными металлами с движущимися катушками). Однако флоппи-дисководы и DVD-плееры используют серводвигатели с червячным приводом для сервомеханических позиционеров. Проверьте, почему они работают настолько плавно с точки зрения механического фильтра нижних частот.

Шаговый крутящий момент также падает с ростом оборотов и использованием ШИМ. Таким образом, самым большим является момент остановки /пуска, а конечный крутящий момент RPM минимален. Поля должны быть известны для ваших нужд и обеспечить отсутствие смешных резонансов от механического магнитного шпора.

Я знаю, что существуют резонансные и субрезонансные вибрации в системах с драйверами HW в режиме PWM, поэтому будьте осторожны, чтобы измерить, какую вибрацию вы слышите и откуда она! Магнитный ступенчатый резонанс или субрезонанс. и получить вращающийся вязкий амортизатор маховика.

У меня такая же проблема с устройством с питанием от шагового двигателя, но с самой быстрой скоростью.

Я решил перезвонить с отличной обратной связью, которую я прочитал выше и на других сайтах.

Я использую зубчатый ремень и искал способ ослабить импульсы. Сейчас это шумно, и на более медленных скоростях он просто «забивает» каждый импульс.

В моих исследованиях я наткнулся на натяжитель ремня (лента пружинных нагрузок), чтобы помочь ослабить ступенчатый импульс. Если вы используете пояс, это может помочь.

Чтобы уменьшить вибрацию:

1. добавить массу — например, маховик и т. д.
2. изолировать — использовать стороннюю компанию для доставки электроэнергии
3. уменьшить силу — снизить ток, микрошаг или (в моем случае добавить натяжитель натяжения пружины) многие другие способы уменьшить силу.
4. настройка — запуск двигателя на более высоких скоростях с уменьшением, если применимо
5. dampen — такой как «амортизатор», может быть как натяжитель пружинного ремня с амортизацией

Я думаю, что лучший способ — выбрать другой тип двигателя, как отметили выше.

См. страница поддержки Geckodrive , особенно для Application Notes-> Step Drivers-> Как работает Morphing (извините, кажется, невозможно напрямую связать). Основы шаговых двигателей также полезны.

В принципе, если вы хотите идти достаточно быстро, происходят две вещи:

1. Вам не нужна микрошага.
2. Вы теряете большую часть крутящего момента двигателя.

Снижение шума в контроллерах шаговых двигателей

Уровень шума в электродвигателе зависит от типа двигателя, условий окружающей среды и конкретной области применения. Двигатели с постоянными магнитами и гибридные шаговые двигатели обычно тише работают, потому что имеют более равномерное вращение. И наоборот, шаговые двигатели с регулируемым сопротивлением создают самый высокий уровень шума независимо от того, где они используются.

Чтобы лучше понять происхождение этого шума, нужно проанализировать как происходит вращение электродвигателя. Когда шаговый двигатель делает шаг, он не останавливается сразу после его выполнения, а продолжает двигаться вперед, а затем назад по инерции до полной остановки. Такое поведение можно преодолеть, применив соответствующую логику управления в драйвере двигателя. Пока двигатель работает, контроллер дает команду перейти к следующему шагу непосредственно перед остановкой двигателя после предыдущего шага. Это постоянное и регулярное движение двигателя помогает снизить уровень шума и механической вибрации.

Также следует отметить, что каждый шаговый двигатель имеет определенную резонансную частоту, которая обычно находится в диапазоне от 150 до 300 импульсов в секунду. Многие конструкторы стараются избегать этого диапазона рабочих скоростей чтобы минимизировать как шум, так и вибрацию. Также и амортизаторы коленвала — еще одно традиционное решение для снижения вибрации.

Методы снижения шума

Большинство шаговых двигателей управляются с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), который постоянно заставляет электронный H-мост переключаться между включенным и выключенным состояниями, регулируя таким образом ток двигателя. Схемы драйверов, основанные на этой технике, обычно называют импульсными драйверами, потому что они подают постоянный ток на обмотки двигателя в форме импульсов напряжения, за счет использования формы волны ШИМ.

В отличие от метода L / R, который направлен на поддержание постоянного напряжения, подаваемого на обмотки двигателя, прерывание тока имеет то преимущество, что является очень эффективным методом управления, позволяющим создать компактную и экономичную систему с небольшим тепловыделением.

Единственное предостережение заключается в том, что модулированный сигнал, подаваемый на шаговый двигатель, может генерировать звуковые сигналы, особенно если частота ШИМ находится в пределах звукового диапазона. Экспериментально проверить, что данный шаговый двигатель может издавать шум даже в остановленном или удерживающем положении легко. Это явление происходит в основном при частотах переключения ниже 20 кГц. Следовательно, можно сделать вывод что первый метод снижения шума — это увеличение частоты переключения. Большинство драйверов позволяют увеличить частоту коммутации путем изменения номинала внешнего резистора или конденсатора. Эффект заключается в изменении длительности периода сигнала ШИМ.

Но не рекомендуется увеличивать частоту бесконечно. При превышении определенного предела потери переключения также увеличиваются. Подходящее значение частоты переключения может составлять от 30 до 50 кГц. Если этого недостаточно для снижения шума, можно уменьшить ток подаваемый на обмотки двигателя. Чем ниже ток — тем меньше вибрация и, следовательно, меньше шума.

Правда побочным эффектом уменьшения тока является уменьшение и крутящего момента, которое, если оно слишком низкое, может легко привести к потере шагов во время работы. Поскольку двигатель управляется по разомкнутому контуру обратной связи, на него должен подаваться ток достаточный для работы в любых условиях, даже в самых тяжелых. Хорошим компромиссом будет снижение тока в периоды остановки двигателя.

Как правило ток, необходимый двигателю для удержания положения, намного ниже чем ток, необходимый для ускорения или работы двигателя с постоянной скоростью. Практически все драйвера шагового двигателя позволяют установить текущее значение путем изменения аналогового опорного напряжения VREF. Ток срабатывания, ITrip, является функцией внешнего RSENSE резистора и опорного напряжения VREF. Поскольку значение измерительного резистора выбирается один раз при проектировании схемы, оно имеет фиксированное значение, в то время как ITrip можно изменять во время работы контроллера изменяя уровень VREF.

Если требуется дополнительное снижение шума, электродвигатель может работать в режиме медленный старт, вместо быстрого или смешанного старта. Этот режим сводит к минимуму пульсации управляющего тока, уменьшая шум и повышая эффективность контроллера. Но это не всегда лучшее решение, особенно если схема использует микрошаг для повышения точности.

Драйверы шаговых двигателей

Интегрированные драйверы шагового двигателя обеспечивают простую настройку и расширенные функции управления для любого типа применения. Встроенный интерфейс энкодера делает шаговые двигатели правильным выбором для устройств синхронного позиционирования. Шаговые двигатели приводятся в действие путем последовательного подключения их обмоток к источнику питания через силовые транзисторы, управляемые контроллером микросхемы.

Блок-схема микросхемы A3982 (Allegro MicroSystems)

Например микросхема Allegro A3982 представляет собой полный драйвер шагового двигателя со встроенным транслятором для упрощения работы. В нем все элементы — контроллер и силовые транзисторы — объединены в одном корпусе. Он предназначен для управления биполярными шаговыми двигателями в шаговых и полушаговых режимах. Этот контроллер может обеспечивать выходной сигнал до 35 В и ± 2 А. Рабочий режим контроллера можно выбрать подав сигнал на входной контакт STEP, как показано на блок-схеме.

В смешанном режиме управление прерыванием тока изначально настроено на быстрое снижение в течение периода 31,25% от фиксированного времени отключения, а затем на медленное снижение в течение оставшейся части времени отключения. Эта схема управления током приводит к снижению шума двигателя, повышению точности шага и уменьшению рассеиваемой мощности на двигателе и схеме управления.

Встроенный модуль транслятора управляющих сигналов значительно упрощает конструкцию схемы управления двигателем. При подаче одного импульса на входной вывод STEP двигатель перемещается на один шаг. Никаких таблиц последовательности фаз или высокочастотных линий управления не требуется, что делает A3982 отличным выбором для устройств, где микроконтроллер загружен другими задачами.

Фирма Toshiba также предлагает широкий выбор драйверов шаговых двигателей. Микросхемы TB67S128 /249/279/289 оснащены запатентованной технологией Active Gain Control (AGC). AGC динамически регулирует ток шагового двигателя, чтобы обеспечить ему максимально возможный крутящий момент, что особенно удобно в схемах с разомкнутым контуром. Технология AGC экономит энергию, уменьшая или устраняя необходимость в более сложной конструкции с обратной связью.

Схема драйвера двигателя TB67S128 (Toshiba)

Микросхемы TB67S128 / 249/279 / 289FTG обеспечивают ток 5 А, 4,5 А, 2 А и 3 А соответственно, с рабочим напряжением двигателя от 10 В до 42 В. Они имеют от 32 до 128 ступеней, что делает их пригодными для широкого спектра устройств.

Подведём итог

Шаговые двигатели просты по конструкции и управлении. Они широко используются во многих схемах управления без обратной связи. Но их недостаток — уровень шума. Акустический шум и резонансы в основном исходят от схемы управления и механической части, в виде резонанса. Большинство устройств с шаговыми двигателями требуют плавного движения. Для особо плавных движений иногда изменяют напряжение и ток драйвера, а чаще всего задействуют микрошаговую конфигурацию.

Как работает литий-ионный аккумулятор и чем он отличается по физико-химическим свойствам от других типов. Занимательная теория.

Обсудим действующие стандарты радиосвязи, узнаем чем они отличаются, и когда использовать какие из них.

Современная беспроводная связь — эволюция приёмо-передающей аппаратуры и внедрение цифровой обработки данных.

Серводвигатели против шаговых двигателей

Серводвигатели против шаговых двигателей.

Шаговый электродвигатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.

Шаговые двигатели можно отнести к группе бесколлекторных двигателей постоянного тока. Шаговые двигатели, имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в индустриальных применениях. При увеличении скорости двигателя, уменьшается вращающийся момент.
Шаговые двигатели делают больше вибрации, чем другие типы двигателей, поскольку дискретный шаг имеет тенденцию хватать ротор от одного положения к другому. За счет этого шаговый двигатель во время работы очень шумный. Вибрация может быть очень сильная, что может привести двигатель к потери момента. Это связано с тем, что вал находится в магнитном поле и ведет себя как пружина. Шаговые двигатели работают без обратной связи, то есть не используют Энкодеры или резольверы для определения положения.
Типы:
Существует четыре главных типа шаговых двигателей:

• Шаговые двигателя с постоянным магнитом
• Гибридный шаговые двигателя
• Двигатели с переменным магнитным сопротивлением
• Биполярные и униполярные шаговые двигатели

Преимущества Шагового двигателя:

• Устойчив в работе
• Работает в широком диапазоне фрикционных и инерционных нагрузок и скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов.
• Нет необходимости в обратной связи
• Намного дешевле других типов двигателей
• Подшипники — единственный механизм износа, за счет этого долгий срок эксплуатации.
• Превосходный крутящий момент при низких скоростях или нулевых скоростях
• Может работать с большой нагрузкой без использования редукторов
• Двигатель не может быть поврежден механической перегрузкой
• Возможность быстрого старта, остановки, реверсирования

Главным преимуществом шаговых приводов является точность. При подаче потенциалов на обмотки, шаговый двигатель повернется строго на определенный угол. Шаговый привод, можно приравнять к недорогой альтернативе сервоприводу, он наилучшим образом подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика.

Недостатки шагового двигателя:

• Постоянное потребление энергии, даже при уменьшении нагрузки и без нагрузки
• У шагового двигателя существует резонанс
• Из-за того что нет обратной связи, можно потерять положение движения.
• Падение крутящего момента на высокой скорости
• Низкая ремонтопригодность

Применение.
Шаговые двигателя имеет большую область применения в машиностроении, станках ЧПУ, компьютерной технике, банковских аппаратах, промышленном оборудовании, производственных линиях, медицинском оборудовании и т.д.

Что такое серво двигатель и принцип его работы:

Серводвигателя делятся на категории щеточные (коллекторные) и без щеточные (без коллекторные) . Щеточные (коллекторные) серводвигатели могут быть постоянного тока, без коллекторные серводвигатели могут быть постоянного и переменного тока. Серводвигатели с щетками (коллекторные), имеют один недостаток каждые 5000 часов необходима замена щеток. На серводвигателях всегда есть обратная связь, это может быть энкодер или резольвером. Обратная связь необходима, чтобы достичь необходимой скорости, либо получить нужный угол поворота. В случаях высоких нагрузок и если скорость окажется ниже требуемой величины, ток пойдет на увеличение , пока скорость не достигнет нужной величины, если сигнал скорости покажет, что скорость больше, чем нужно, ток, пойдет на уменьшение. При использовании обратной связи по положению, сигнал о положении можно использовать чтобы остановить двигатель, после того, как ротор двигателя приблизится к нужному угловому положению.
АС серводвигатель — двигатель переменного тока. В ценообразовании двигатель переменного тока дешевле двигателя постоянного тока. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели и коллекторные.
В синхронных двигателях переменного тока ротор и магнитное поле вращается синхронно с одинаковой скоростью и в одном направлении с статором, а в асинхронных двигателях переменного тока ротор вращается несинхронно по отношению с магнитным полем. В асинхронном двигателе из-за отсутствия коллектора (щетки) регулировка оборотов происходит за счет изменения частоты и напряжения.

DC серводвигатель — двигатель постоянного тока.
Серводвигатели постоянного тока из за своих динамических качеств могут быть использованы приводом непрерывного действия. Серводвигатели постоянного тока могут постоянно работать в режимах старт, остановка и работать в обоих направлениях вращения. Обороты и развиваемый крутящий момент можно изменять путем изменения величины напряжения тока питания или импульсами.

Преимущества серводвигателей:

• При малых размерах двигателя можно получить высокую мощность
• Большой диапазон мощностей
• Отслеживается положение, за счет использования обратной связи
• Высокий крутящий момент по отношении к инерции
• Возможность быстрого разгона и торможения
• При высокой скорости, высокий крутящий момент
• Допустимый предел шума при высоких скоростях
• Полное отсутствия резонанса и вибрации
• Точность позиционирования
• Широкий диапазон регулирования скорости.
• Точность поддержания скорости и стабильность вращающего момента.
• Высокий статический момент Мо при нулевой скорости вращения.
• Высокая перегрузочная способность: Mmax до 3.5Mo, Imax до 4Io
• Малое время разгона и торможения, высокое ускорение (обычно > 5 м/с 2 ).
• Малый момент инерции двигателя, низкий вес, компактные размеры.

Пример работы двигателя:
На данном примере я перескажу вам принцип работы серводвигателя. После того, как вы сгенерировали управляющую программу, она создается в системе G-кодов, то есть ваша линия, окружность или любой созданный вами объект конвертируется в перемещение по координатам X,Y, Z на определённое расстояние. За расстояние отвечают импульсы, которые подаются через блок управления на двигатель. При перемещении любой из осей, например на 100 мм, драйвер (блок управления) подает определённое напряжение на двигатель, вал двигателя (ротор). Вал двигателя соединен с ходовым винтом (ШВП), вращение оборотов двигателя отслеживается энкодер. При вращении ходового винта по любой из осей, потому что при использовании серво, энкодеры (обратная связь) устанавливаются на тех осях, где вы хотите определить положение, на энкодер подаются импульсы, которые считываются системой управления ЧПУ. Системы ЧПУ программируются так, что ни понимают что, например, для перемещения на 100 мм необходимо получить определенное количество импульсов. Пока система ЧПУ не получит нужное количество импульсов на вход драйвера (блока управления) будет подаваться напряжение задания (рассогласование). Когда портал станка проедет заданные 100 мм, система ЧПУ получит нужное количество импульсов и напряжение на входе драйвера упадет до 0 и двигатель остановится. Прошу вас заметить, что преимущество обратной связи в том, что если по какое то либо причине произойдет смещение портала станка, энкодер отправит на систему управления нужное количество импульсов, для подачи нужного напряжения на согласования драйвера (блока управления), и двигатель поменяет угол. Для того что разногласие было равно 0, это помогает удерживать станок в заданной точке с высокой точностью. Не все типы двигателей способны, обеспечивать динамику разгона, нужный крутящий момент и т. п.

Сравнительная характеристика по основным параметрам

Срок эксплуатации и обслуживание

Шаговые двигатели – нет щеток, это увеличивает срок эксплуатации до многих лет, единственным слабым местом являются подшипники, могут работать в большом диапазоне высоких температур. Срок эксплуатации в разы дольше любого типа двигателя.

Из всех видов серво двигателей, самые дешевые это двигателя коллекторного типа (со щетками), они менее надежны, чем шаговые двигатели и требуют замены щеток примерно через 5000 часов непрерывной работы.
Другой тип бесколлекторных сервоприводов производятся по надежности как и шаговые двигателя, отсутствие щеток увеличивает срок эксплуатации, но не уменьшает стоимость ремонта. В некоторых случаях проще и дешевле купить новый двигатель, а не пытаться его отремонтировать.

Очень тяжело повредить и износить подшипник. Как и в любом двигателе возможно повреждение обмотки двигателя. Из низкой цены проще купить новый шаговый двигатель.

В некоторых случаях проще и дешевле купить новый двигатель, а не пытаться его отремонтировать.

При использование точных механизмов, может быть не ниже +/- 0.01 мм

сервоприводы имеют высокую динамическую точность до 1-2мкм и выше (1 мкм = 0.001 мм)

В лазерно гравировальных станках скорость 20 – 25 метров в минуту. Если мы говорим о фрезерных станках ЧПУ с тяжелыми порталами и балками. Максимальная скорость перемещения до 9 м/мин.

С использованием сервоприводов в станках с ЧПУ возможно достижение скоростей до 60 м/мин при использование высокосортной механике.

до 120 об/мин за секунду

до 1000 об/мин за 0,2 секунды

Потеря шагов при повышении скорости и нагрузки

При высоких скоростях и высоких нагрузках происходит потеря шагов. Эта не проблема возможна при воздействии внешних факторов: ударов, вибраций, резонансов и т.п.

У серво двигателей присутствует обратная связь, что полностью исключает потерю шагов.

Принудительная остановка (столкновение с препятствием)

Принудительная остановка шагового двигателя не вызывает у него никаких повреждений

В случае принудительной остановки серводвигателя, драйвер мотора должен правильно среагировать на данную остановку. В противном случае по обратной связи подается сигнал на доработку не пройденного расстояния, повышается ток на обмотках, двигатель может перегреться и сгореть!

По цене шаговый двигатель намного дешевле своего товарища серво двигателя.

Минимум в 1,5 раз дороже шагового двигателя.

Каждый тип двигателя предназначен для своей задачи. В некоторых случаях нужно использовать шаговых двигатель, а для некоторых задач необходимо использовать только серво двигатель. В фрезерных станках ЧПУ широко используются оба типа двигателей, просто у каждого из них есть свои задачи, и иногда не целесообразно переплачивать за серво, при небольших объемах производства.

Подведем черту сравнения серводвигателей и шаговых двигателей:

Если же вас не устраивают скоростные характеристики, Вам необходимо рассмотреть фрезерные деревообрабатывающие станки с ЧПУ «АртМастер» 2112, 2515, 3015(авт.) и высокоскоростной фрезерный деревообрабатывающий станок «АртМастер 3015 Racer».

Вы всегда должны для себя понимать, что сервомоторы позволяют вам с экономить время на холостых переходах, при этом вы не должны забывать правильно оптимизировать количество проходов. Скорость фрезеровки всегда зависит от мощности режущего инструмента (электрошпинделя) и типа фрезы. Мы не сможете получить хорошую скорость фрезеровки при низком качестве инструмента. Вы получите либо брак в изделии, либо Вам потребуется постоянная замена режущего инструмента. То есть при использовании высоких скоростей, при обработке материала вы не должны забывать о качестве и типе инструмента для фрезеровки. Дорогой инструмент не только быстрее режет, но и служит дольше. И прошу не забывать другое преимущество серво: высокая скорость и производительность в разы выше, чем у шагового при фрезеровке объёмных изображений (фото), резьбы (фото). При наличии смены инструмента, вакуумного стола вы можете оптимизировать ваше производство и минимизировать отходы.

Если вы хотите добиться увеличения объёмов выполненной работы на вашем производстве, решение только одно — сервомоторы, а для старта или изготовления фасадов, дверей, столешниц, и прямолинейного, криволинейного раскроя при объёмах производства от 500-1000 кв.м, вы можете остановить свой выбор на станках с шаговыми двигателями.

• Назад
• Вперёд

Лизинг от ПриватБанка

Наше оборудование можно приобрести в лизинг от ПриватБанка

Мы в Google Play!

Используйте наше приложение для смартфонов и планшетов на базе ОС Android для ознакомления с нашей продукцией!