Lineárny krokový motor, tiež známy akolineárny krokový motor, je magnetické jadro rotora interakciou s pulzným elektromagnetickým poľom generovaným statorom na vytvorenie rotácie, lineárny krokový motor vo vnútri motora na konverziu rotačného pohybu na lineárny pohyb. Lineárne krokové motory môžu vykonávať lineárny pohyb alebo lineárny vratný pohyb priamo. Ak sa ako zdroj energie na konverziu na lineárny pohyb použije rotačný motor, sú potrebné ozubené kolesá, vačkové konštrukcie a mechanizmy, ako sú remene alebo drôty. Prvé zavedenie lineárnych krokových motorov bolo v roku 1968 a nasledujúci obrázok zobrazuje niektoré typické lineárne krokové motory.
Základný princíp externe poháňaných lineárnych motorov
Rotor externe poháňaného lineárneho krokového motora je permanentný magnet. Keď prúd preteká vinutím statora, vinutie statora generuje vektorové magnetické pole. Toto magnetické pole poháňa rotor k rotácii v určitom uhle, takže smer dvojice magnetických polí rotora sa zhoduje so smerom magnetického poľa statora. Keď sa vektorové magnetické pole statora otáča o uhol, rotor sa tiež otáča o uhol s týmto magnetickým poľom. Pri každom vstupnom elektrickom impulze sa elektrický rotor otočí o jeden uhol a posunie sa o jeden krok dopredu. Jeho výstupom je uhlové posunutie úmerné počtu vstupných impulzov a rýchlosť úmerná frekvencii impulzov. Zmenou poradia budenia vinutia sa motor obráti. Rotáciu krokového motora je teda možné riadiť riadením počtu impulzov, frekvencie a poradia budenia vinutí motora každej fázy.
Motor používa ako výstupnú os skrutku a externá matica pohonu je v zábere so skrutkou zvonku motora, čím sa do istej miery zabraňuje otáčaniu matice skrutky voči sebe navzájom, čím sa dosahuje lineárny pohyb. Výsledkom je výrazne zjednodušená konštrukcia, ktorá umožňuje priame použitie lineárnych krokových motorov na presný lineárny pohyb v mnohých aplikáciách bez inštalácie externého mechanického spojenia.
Výhody externe poháňaných lineárnych motorov
Presné lineárne skrutkové krokové motory môžu nahradiť valce vniektoré aplikácie, čím sa dosahujú výhody, ako je presné polohovanie, ovládateľná rýchlosť a vysoká presnosť. Lineárne skrutkové krokové motory sa používajú v širokej škále aplikácií vrátane výroby, presnej kalibrácie, presného merania tekutín, presného polohovania a mnohých ďalších oblastí s vysokými požiadavkami na presnosť.
▲Vysoká presnosť, opakovateľná presnosť polohovania až do ±0,01 mm
Lineárny skrutkový krokový motor znižuje problém interpolačného oneskorenia vďaka jednoduchému prevodovému mechanizmu, presnosti polohovania, opakovateľnosti a absolútnej presnosti. Je to jednoduchšie dosiahnuť ako pri použití "rotačného motora + skrutky". Presnosť opakovaného polohovania bežnej skrutky lineárneho skrutkového krokového motora môže dosiahnuť ±0,05 mm a presnosť opakovaného polohovania guľôčkovej skrutky môže dosiahnuť ±0,01 mm.
▲ Vysoká rýchlosť, až 300 m/min
Rýchlosť lineárneho krokového motora je 300 m/min a zrýchlenie je 10 g, zatiaľ čo rýchlosť guľôčkovej skrutky je 120 m/min a zrýchlenie je 1,5 g. Rýchlosť lineárneho krokového motora sa po úspešnom vyriešení problému s teplom ešte viac zlepší, zatiaľ čo rotačná rýchlosť servomotora a guľôčkovej skrutky je obmedzená, ale je ťažké ju ešte viac zlepšiť.
Vysoká životnosť a jednoduchá údržba
Lineárny krokový motor s lineárnou skrutkou je vhodný pre vysokú presnosť, pretože nedochádza ku kontaktu medzi pohyblivými a pevnými časťami v dôsledku montážnej medzery a nedochádza k opotrebovaniu v dôsledku vysokorýchlostného vratného pohybu pohybujúcich sa častí. Guľôčková skrutka nemôže zaručiť presnosť pri vysokorýchlostnom vratnom pohybe a trenie pri vysokej rýchlosti spôsobí opotrebovanie matice skrutky, čo ovplyvní presnosť pohybu a nesplní požiadavky na vysokú presnosť.
Výber lineárneho motora s externým pohonom
Pri výrobe produktov alebo riešení súvisiacich s lineárnym pohybom odporúčame inžinierom, aby sa zamerali na nasledujúce body.
1. Aké je zaťaženie systému?
Zaťaženie systému zahŕňa statické a dynamické zaťaženie a veľkosť zaťaženia často určuje základnú veľkosť motora.
Statické zaťaženie: maximálna ťahová sila, ktorú skrutka znesie v pokoji.
Dynamické zaťaženie: maximálna ťahová sila, ktorú skrutka znesie počas pohybu.
2. Aká je lineárna rýchlosť chodu motora?
Rýchlosť lineárneho motora úzko súvisí so stúpaním skrutky, jedna otáčka skrutky je jedno stúpanie matice. Pre nízke otáčky sa odporúča zvoliť skrutku s menším stúpaním a pre vysoké otáčky sa odporúča zvoliť väčšiu skrutku.
3. Aká je požiadavka na presnosť systému?
Presnosť skrutky: presnosť skrutky sa vo všeobecnosti meria lineárnou presnosťou, t. j. chybou medzi skutočným pohybom a teoretickým pohybom po tom, čo sa skrutka otočí po kružnici bez pohybu.
Presnosť opakovaného polohovania: presnosť opakovaného polohovania je definovaná ako presnosť systému, ktorá mu umožňuje opakovane dosiahnuť zadanú polohu, čo je dôležitý ukazovateľ systému.
Vôľa: vôľa skrutky a matice v pokoji, keď sa obe osi pohybujú v relatívnej vzdialenosti. S predlžujúcim sa pracovným časom sa vôľa v dôsledku opotrebovania tiež zvyšuje. Kompenzáciu alebo korekciu vôle je možné dosiahnuť maticou na odstránenie vôle. Ak je potrebné obojsmerné polohovanie, vôľa je problémom.
4. Ďalšie možnosti
Pri výbere je potrebné zvážiť aj nasledujúce otázky: Je montáž lineárneho krokového motora v súlade s mechanickým návrhom? Ako pripojíte pohyblivý objekt k matici? Aký je efektívny zdvih skrutkovej tyče? Aký typ pohonu bude prispôsobený?
Čas uverejnenia: 16. novembra 2022