Lineaire stappenmotor, ook wel bekend alslineaire stappenmotorEen lineaire stappenmotor is een motor met een magnetische rotorkern die, door interactie met het gepulseerde elektromagnetische veld dat door de stator wordt gegenereerd, rotatie produceert. Deze rotatiebeweging wordt omgezet in lineaire beweging. Lineaire stappenmotoren kunnen direct lineaire of lineaire heen-en-weergaande beweging uitvoeren. Als een roterende motor als krachtbron wordt gebruikt om de beweging om te zetten in lineaire beweging, zijn tandwielen, nokken en mechanismen zoals riemen of draden nodig. De eerste lineaire stappenmotor werd geïntroduceerd in 1968. De volgende afbeelding toont een aantal typische lineaire stappenmotoren.
Basisprincipe van extern aangedreven lineaire motoren
De rotor van een extern aangedreven lineaire stappenmotor is een permanente magneet. Wanneer er stroom door de statorwikkeling loopt, genereert deze een vectormagnetisch veld. Dit magnetische veld zorgt ervoor dat de rotor onder een bepaalde hoek roteert, zodat de richting van de magnetische velden van de rotor samenvalt met de richting van het magnetische veld van de stator. Wanneer het vectormagnetische veld van de stator onder een bepaalde hoek roteert, roteert de rotor ook onder een hoek met dit magnetische veld mee. Bij elke elektrische puls roteert de rotor één hoek en zet één stap vooruit. De rotor levert een hoekverplaatsing die evenredig is met het aantal pulsen en een snelheid die evenredig is met de pulsfrequentie. Door de volgorde van het bekrachtigen van de wikkelingen te veranderen, keert de draairichting van de motor om. De rotatie van de stappenmotor kan dus worden geregeld door het aantal pulsen, de frequentie en de volgorde van het bekrachtigen van de motorwikkelingen van elke fase te regelen.
De motor gebruikt een schroef als uitgaande as, en een externe aandrijfmoer grijpt in op de schroef buiten de motor. Deze moer voorkomt dat de schroef en de moer ten opzichte van elkaar draaien, waardoor lineaire beweging mogelijk wordt. Het resultaat is een sterk vereenvoudigd ontwerp dat het direct gebruik van lineaire stappenmotoren mogelijk maakt voor nauwkeurige lineaire beweging in veel toepassingen, zonder dat een externe mechanische koppeling nodig is.
Voordelen van extern aangedreven lineaire motoren
Nauwkeurige lineaire stappenmotoren met schroefmechanisme kunnen cilinders vervangen insommige toepassingenDit levert voordelen op zoals nauwkeurige positionering, regelbare snelheid en hoge precisie. Lineaire schroefstappenmotoren worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder productie, precisiekalibratie, nauwkeurige vloeistofmeting, precieze positioneringsbeweging en vele andere gebieden met hoge precisie-eisen.
▲Zeer nauwkeurige, herhaalbare positioneringsnauwkeurigheid tot ±0,01 mm
De lineaire schroefstappenmotor vermindert het probleem van interpolatievertraging dankzij het eenvoudige transmissiemechanisme, de positioneringsnauwkeurigheid, herhaalbaarheid en absolute nauwkeurigheid. Dit is gemakkelijker te realiseren dan bij een "rotatiemotor + schroef". De herhaalbaarheid van de positionering met een gewone schroef in de lineaire schroefstappenmotor kan ±0,05 mm bedragen, terwijl de herhaalbaarheid met een kogelomloopspindel ±0,01 mm kan bereiken.
▲ Hoge snelheid, tot 300 m/min
De snelheid van de lineaire stappenmotor is 300 m/min en de versnelling is 10 g, terwijl de snelheid van de kogelomloopspindel 120 m/min is en de versnelling 1,5 g. De snelheid van de lineaire stappenmotor kan verder worden verbeterd na het succesvol oplossen van het warmteprobleem, terwijl de snelheid van de servomotor met kogelomloopspindel beperkt is en moeilijk verder te verbeteren valt.
Lange levensduur en eenvoudig onderhoud
De lineaire stappenmotor is geschikt voor zeer nauwkeurige toepassingen omdat er door de montagespleet geen contact is tussen de bewegende en vaste onderdelen en er geen slijtage optreedt door de snelle heen-en-weergaande beweging. De kogelomloopspindel kan de nauwkeurigheid bij snelle heen-en-weergaande bewegingen niet garanderen, en de wrijving bij hoge snelheden veroorzaakt slijtage aan de schroefmoer, wat de nauwkeurigheid van de beweging beïnvloedt en niet voldoet aan de eisen voor hoge precisie.
Selectie van een lineair motorblok met externe aandrijving
Bij het ontwikkelen van producten of oplossingen die te maken hebben met lineaire beweging, raden we ingenieurs aan zich op de volgende punten te richten.
1. Wat is de belasting van het systeem?
De belasting van het systeem omvat statische en dynamische belasting, en vaak bepaalt de omvang van de belasting de basisafmetingen van de motor.
Statische belasting: de maximale stuwkracht die de schroef in ruststand kan weerstaan.
Dynamische belasting: de maximale stuwkracht die de schroef kan weerstaan tijdens beweging.
2. Wat is de lineaire loopsnelheid van de motor?
De draaisnelheid van de lineaire motor is nauw verbonden met de spoed van de schroef; één omwenteling van de schroef komt overeen met één spoed van de moer. Voor lage snelheden is het raadzaam een schroef met een kleinere spoed te kiezen, en voor hoge snelheden een schroef met een grotere spoed.
3. Wat is de nauwkeurigheidseis van het systeem?
Schroefnauwkeurigheid: de nauwkeurigheid van de schroef wordt over het algemeen gemeten aan de hand van de lineaire nauwkeurigheid, dat wil zeggen de fout tussen de werkelijke verplaatsing en de theoretische verplaatsing nadat de schroef een volledige, droge omwenteling heeft gemaakt.
Herhaalde positioneringsnauwkeurigheid: de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid wordt gedefinieerd als de nauwkeurigheid waarmee het systeem de opgegeven positie herhaaldelijk kan bereiken. Dit is een belangrijke indicator voor het systeem.
Speling: de speling tussen de schroef en moer in ruststand, wanneer de twee axiale bewegingsruimte ten opzichte van elkaar hebben. Naarmate de gebruiksduur toeneemt, neemt de speling ook toe als gevolg van slijtage. Compensatie of correctie van de speling kan worden bereikt met een spelingverwijderingsmoer. Bij bidirectionele positionering is speling een aandachtspunt.
4. Andere selecties
Bij de selectie moet ook rekening worden gehouden met de volgende punten: Is de montage van de lineaire stappenmotor conform het mechanisch ontwerp? Hoe wordt het bewegende object met de moer verbonden? Wat is de effectieve slag van de schroefstang? Welk type aandrijving wordt gebruikt?
Geplaatst op: 16 november 2022