步進運動控制技術

步進運動控制技術

步進運動控制技術,是唯一可以在開環情況下運行,而不需位置反饋的運動控制方法。這使得步進電機系統比伺服運動系統簡單得多,成本較低也增添了步進電機的吸引力。再加上其它不斷改進設計,如硬體小型化和高密度力矩,使得步進系統在很多要求較低速度和定位精度運動套用中保持著較強的競力。

步進運動控制技術步進運動控制技術
步進運動控制技術對於某些低功率套用,內在控制簡單,微電機驅動器、高密度轉矩步進系統構成了伺服電機可行的選擇。步進是唯一可以在開環情況下運行,而不需位置反饋的運動控制方法。這使得步進電機系統比伺服運動系統簡單得多,成本較低也增添了步進電機的吸引力。再加上其它不斷改進設計,如硬體小型化和高密度力矩,使得步進系統在很多要求較低速度和定位精度運動套用中保持著較強的競力。
基於步進的運動系統可以達到0.75千瓦(1馬力)的功率,但對大多數套用來說,都是在較低輸出功率中運行的。大批廠商關注於這個市場。
BALDOR電氣的實時運動控制器NextMovee100,可以為16個軸進行插值,並且最多可以管理連線到乙太網Powerlink上的240個軸。這些軸處理簡單的點對點運動、引導序列點動控制,以及與步進(伺服)運動系統相關的扭矩需求。

體積和功能問題
ParkerHannifin公司認為體積小和操作簡單是步進系統顯著的優點,價格便宜是步進系統與伺服運動競爭的又一優勢。“步進系統在不增加任何費用的情況下可以做的非常小,”產品經理MarcFeyh說,“是有一些迷你伺服系統,但它們並不那么小,價格還更貴,且更多部件又需要加以微型化。”開環運行簡單是它的第二個優點。然而,在價格/性能的基礎上競爭變得越來越困難了。以“合理的價格”繼續改進尺寸並保持性能。Parker指出這種趨勢和昂貴的高端步進系統是有所區別的,它不能和低價伺服系統相競爭。為了滿足尺寸和成本要求,Parke的機電自動化部門正在引入步進驅動/控制器,它是一個微型步進單元,提供了可程式序控制器及集成輸入/輸出連線埠。

手掌大小的預裝件(1.1×1.5×4英寸)安裝在Parker的Promech系列線性驅動器上,構成了微型步進運動系統。Park旋轉步進幅度降至NEMA,11,14和17,分別在方形電機的橫截面轉化為每個面的尺寸為1.1,1.4,1.70英寸。根據ShinanoKenshiCorp.(SKC),的研究電機小型化,高密度轉矩和低噪音/振動是保證步進運動控制相關的改進辦法。SKC提出在進行這些方面的改進時,應控制(降低)步進電機的價格。據稱,新的或重新設計的轉子和定子疊片已經最佳化了內部空間和NEMA17和13步進系統的結構。重新設計的步進系統的運行扭矩比前面的SKC模型高出20%-30%,使用同樣的輸入功率和價格合算的永磁材料,RexBergsma,SKC(U.S.)的董事長解釋說,改進是為轉子添加額外的永磁材料。由於總空間是固定的,需要移動某個定子的位置,即相繞阻的地方。疊片的重新設計也改進了SKC新型的STP-430步進電機的轉子和定子的齒形。結果形成一個更強大,更集中的磁場,減少了噪聲(見圖)和”建立時間(阻尼),比前一種模型的速度快了近兩倍,”Bergsma.說。
不僅是旋轉除了傳統的旋轉步進電機,還存線上性步進電機系統。

BaldorElectric公司表示套用和設計工程師對這些線性運動產品越來越感興趣。它引用旋轉電機(伺服)的優點,如減少零部件,幾乎沒有磨損或維修,並且易於結合機器使用。“線性步進電機是非常適合套用在輕負載的情況下,提供優良的開環性能等,較高的加速度和比旋轉更高的速度,”Baldor的產品經理JohnMazurkiewicz說。Baldor生產各種各樣的直線步進電機,包括單軸,雙軸(X,Y軸)裝置,多軸龍門式,和客戶設計。該公司的NextMove系列可程式控制器提供適當輸出功率來運行線性和旋轉式步進電機(以及伺服電機)。時運動控制器是最新的NextMove產品OrientalMotor公司稱,新的步進電機和驅動系統的開發是“一個提高性能參數和整合各部件的過程”。該過程由好幾個趨勢組成:

■高密度轉矩:通過使用更高的能源產品(強度)的釹鐵硼(Nd-Fe-B)稀土永磁材料定期重新設計,加上結構上的改變,如較大的轉子直徑,已經提高了電機轉矩性能。獲益的OM產品包括高轉矩的PV和PK-HT系列混合式步進電機(2相)和CRK系列,五相電機。

■改善步進角精度和傳動平穩性:一種先進的微步進方法是通過控制電流來獲得更高的步進精度。例如,Oriental的RK系列,五相微動驅動器結合一種特殊的ASIC,專有軟體,和電流感測器在很寬的速度範圍內控制電流。電流感測器和控制軟體還進一步保證了“平穩驅動功能,”在操作時抑制了振動和噪聲,獨立於驅動器的輸入頻率,OrientalMotorUSA工程部經理NickJohantgen解釋道。固有振動較低的五相步進電機和兩相步進電機是相反的,這樣也利於該情況。”平穩傳動”的產品如PK和CRK系統的五相步進控制。

■更多微型尺寸:“小型化是開環步進電機和其相關驅動器總的發展趨勢”,Johantgen說,“攜帶型醫療儀器和工業儀器在很多套用場合中需要使用較小的電機。”為了滿足這一要求,OM已經開發了8in和11inCRK五相電機和11和14in(1.4in./35mm)PK兩相步進電機。新的緊湊型CRK微步進驅動器尺寸僅為0.98x1.77x2.56in,並且在每一相位最大可控制

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們