Wie wählt man einen Schrittmotor für CNC? Schrittmotor für CNC: So treffen Sie die richtige Wahl.

Jeder, der eine CNC-Maschine selbstständig zusammenbauen möchte, benötigt einen Schrittmotor. Die Hauptsache ist, sich im Voraus über den Umfang des Geräts zu entscheiden. Die größten Anstrengungen und Indikatoren sind für die Bearbeitung von NE-Metallen erforderlich, was bei der Auswahl eines Schrittmotors für CNC separat berücksichtigt wird.

Was sind die Kriterien für die Auswahl?

Es muss daran erinnert werden, dass im Vergleich zu konventionelle Motoren, Stepper benötigen mehr komplexe Schemata Zum Autofahren. Und es gibt nicht so viele Kriterien.

1. Induktivität Parameter.

Der erste Schritt besteht darin, die Quadratwurzel der Wicklungsinduktivität zu bestimmen. Das Ergebnis wird dann mit 32 multipliziert. Der insgesamt erhaltene Wert muss dann mit der Spannung der Quelle verglichen werden, aus der der Treiber mit Strom versorgt wird.

Diese Zahlen sollten nicht zu sehr voneinander abweichen. Der Motor erwärmt sich und macht zu viel Lärm, wenn die Versorgungsspannung 30 % oder mehr als der erhaltene Wert beträgt. Ist sie geringer, nimmt das Drehmoment mit zunehmender Drehzahl ab. Je höher die Induktivität, desto einfacher ist es, ein hohes Drehmoment aufrechtzuerhalten. Dafür müssen Sie jedoch einen Treiber auswählen, der eine hohe Versorgungsspannung hat. Nur dann funktioniert der Schrittmotor richtig.

1. Ein Diagramm, das zeigt, wie Drehmoment und Drehzahl miteinander in Beziehung stehen.

Dadurch wird es möglich zu verstehen, wie der Motor im Prinzip die Anforderungen und technischen Spezifikationen erfüllt.

1. Geometrische Planparameter.

• Maximales statisches Synchrondrehmoment.
• Trägheitsmoment für Rotoren.
• Der Strom innerhalb der Phase ist auf Nennwert.
• Der Gesamtwiderstand der ohmschen Phasen.

Über die Arten von Motoren

Die für die Maschine verwendete Sorte Schrittmotoren- der Parameter ist nicht weniger wichtig als die anderen. Jedes Modell ist mit seinen eigenen Eigenschaften ausgestattet.

1. Bipolare werden am häufigsten in Verbindung mit einer CNC verwendet.

Der Hauptvorteil ist die Möglichkeit, einfach einen neuen Treiber auszuwählen, wenn der alte ausfällt. Bei niedrigen Drehzahlen bleibt ein hoher spezifischer Widerstand bestehen.

1. Drei Phasen.

Sie zeichnen sich aus durch schnelle Geschwindigkeit... Relevant, wenn genau dieser Parameter Achten Sie bei der Auswahl am meisten darauf.

1. Unipolar.

Das sind mehrere Arten bipolare Motoren, die sich voneinander unterscheiden und je nach Beschaltung der Wicklung gewählt werden.

Kann erkundet werden fertige Modelle Maschinen des aktuellen Marktes. Dank dieses Ansatzes wird die Auswahl stark vereinfacht. Die Hauptsache ist, dass die Eigenschaften und Abmessungen für das zu erstellende Projekt geeignet sind.

Über Schnittkräfte

Oft denken die Besitzer, dass sie stark drücken müssen, sonst funktioniert es nicht richtig. Dies ist eine Täuschung, die nicht wahr ist. Das Wichtigste ist, wie der Benutzer die Parameter des Workflows richtig einstellt.

Es ist nicht notwendig, komplexe Spezialformeln zu verwenden, um zu verstehen, wie man richtig handelt. Sie können es auch direkt mit Ihren bloßen Händen überprüfen.

Über Resonanz bei mittleren Frequenzen

Schrittmotoren sind mit starker Resonanz verbunden. Tatsächlich funktionieren sie wie ein Pendel mit einem Gewicht, das an einer Feder hängt. Die Rolle der Last wird vom Rotor übernommen und das Feld mit magnetischer Energie wird von der Feder übernommen. Eigenschwingungen haben eine Frequenz, die durch zwei Indikatoren bestimmt wird:

1. Rotorträgheit.
2. Aktuelle Stärke.

Resonanz tritt auf, wenn die Differenz zwischen Drehzahl und Phase des Drehmoments 180 Grad erreicht. Dies bedeutet, dass eine Übereinstimmung zwischen der Geschwindigkeit und den Änderungen innerhalb des Magnetfelds besteht. Beim Positionieren in einem neuen Schritt wird die Bewegung schnell. Das Drehmoment sinkt, weil die meiste Energie verbraucht wird, um das Momentum zu überwinden.

Über Encoder und Treiber, Verbindungen

Zur Steuerung des Geräts werden spezielle Treiber benötigt. Sie verbinden sich mit den LTP-Ports von persönliche Computer... Das Programm erzeugt Signale, die dann von den Treibern empfangen werden. Danach erhält der Motor bestimmte Befehle. Die Bestromung der Wicklungen ermöglicht es, den Betrieb des gesamten Geräts zu organisieren. Die Software erleichtert die Steuerung:

• Nach Motorgröße.
• Für Geschwindigkeiten.
• Auf Flugbahnen.

Ein Treiber ist eine Einheit, die für die Steuerung des gesamten Motors verantwortlich ist. Die Bildung des Steuersignals erfolgt unter Beteiligung eines speziellen Controllers. Dazu müssen vier Leitungen eines Schrittmotors gleichzeitig an das Gerät angeschlossen werden. Energie kommt aus dem Netzteil, negativ und positiv, und wird für die weitere Arbeit an die Motoren angeschlossen.

Der maximale Strom der erforderlichen Spannung an den Klemmen ist der Hauptfaktor, auf dessen Grundlage eine Auswahl getroffen werden sollte. Der vom Treiber gelieferte Strom kann folgende Arten haben:

1. Das gleiche, was der Motor verbraucht.
2. Höher als der zuvor genannte Wert.

Über spezielle Schalter werden die gewünschten Parameter für die Anfangsspannung ausgewählt.

Schrittmotoren können haben andere Reihenfolge Verbindungen. Dies hängt normalerweise davon ab, mit wie vielen Drähten der Antrieb ausgestattet ist. Es ist auf den Verwendungszweck des Gerätes zu achten. Es gibt viele Modelle auf dem Markt, und fast jedes hat seine eigene Version der Steckschaltung. Bis zu 4-6 Drähte werden im Inneren platziert. Bipolare Module werden standardmäßig mit den Vierleiter-Versionen geliefert.

Alle zwei Wicklungen kommen mit zwei Antrieben. Sie müssen ein normales Messgerät verwenden, um Fehler zu vermeiden. Sechsdrahtmotoren unterscheiden sich maximale Leistung... Dies bedeutet, dass jede Wicklung von zwei Drähten und einer Mittelanzapfung begleitet wird. Solche Geräte ermöglichen zwei Arten von Verbindungen:

1. Bei bipolaren Geräten.
2. Bei unipolaren Modellen.

Zum Trennen der Drähte werden auch Messgeräte verwendet. Bei unipolaren Geräten wird davon ausgegangen, dass alle sechs Drähte verwendet werden. Bei bipolaren können Sie nur eine zentrale Anzapfung zusammen mit Drähten jeweils eine Wicklung nehmen.

Was ist noch zu beachten?

Ein gewöhnlicher Draht wird als Center-Tap bezeichnet. Sie verwenden auch die Bezeichnungen „Zentral“, „Mitte“. Einige Schrittmotormodelle sind mit ähnlichen Geräten ausgestattet. Bei den unipolaren Versionen wird jede Wicklung mit drei Drähten geliefert. Zwei davon organisieren die Verbindung zu den Transistoren. Mittelhahn oder Mittelhahn geht direkt an die Stromquelle oder Spannung.

Die beiden Seitendrähte können ganz ignoriert werden, wenn die Transistoren nicht verwendet werden sollen.

Fünf- und Sechs-Draht-Modelle sind einander sehr ähnlich. Aber im Inneren werden die zentralen Drähte zusammen mit den restlichen Komponenten in einem gemeinsamen Kabel herausgeführt. Ohne Unterbrechungen können die Wicklungen nicht miteinander verbunden werden. Am besten verbinden Sie den mittleren Draht mit anderen Leitern. Dann müssen Sie sich keine Sorgen um die Wirksamkeit und Sicherheit des Gerätes machen. Sie müssen nur die richtigen Teile nehmen.

Abschluss

Abholen passendes Modell Motor für die Maschine wird einfacher, wenn Sie im Voraus die Hauptmerkmale sowie die Angebote auf dem relevanten Markt studieren. Die Hauptsache ist, mit vertrauenswürdigen Lieferanten Kontakt aufzunehmen. Die kleinste Heirat und Fehler führen zum Ausfall sehr teurer Teile.

Die obigen Berechnungsbeispiele gelten nicht nur für Schrittmotoren, sondern auch für andere Motortypen. Bei der Berücksichtigung der Geschwindigkeit ist zu beachten, dass bei Schrittmotoren die Frequenz angegeben wird - Schritte / Sek.

Auswahl eines Schrittmotors zum Heben des Rigs
Auswahl eines Schrittmotors für den Transportwagen
Ermittlung des Schrittmotordrehmoments in Gerät mit Schraubrädern
Das vom Schrittantrieb benötigte Drehmoment in rotierendes Zylindersystem
Bestimmung des Augenblicks in Zahnstangen- und Ritzelmechanismen

Die Eigenschaften des Schrittmotorbetriebs stellen sehr hohe Anforderungen an die Abstimmung der Parameter des ausgewählten Motors mit einer gegebenen Last. Dies gilt insbesondere bei Open-Loop-Systemen eines diskreten Antriebs, wenn das Überspringen mindestens eines Steuerimpulses durch den Motor zu einem Fehler bei der Umwandlung des elektrischen Steuersignals in einen Winkel führt, den das System nicht korrigieren kann. Der Erwärmungstest von Schrittmotoren wird in der Regel nicht durchgeführt, da diese darauf ausgelegt sind, kontinuierlicher Modus der Durchgang von Stromimpulsen durch die Steuerwicklungen.

Bei der Auswahl eines Schrittmotors sollte man sich zunächst auf die vom Antrieb (Motor + Steuergerät) aufgenommene Leistung aus dem Netz, den Wert der Versorgungsspannung, das erforderliche Drehmoment an der Abtriebswelle, die Wellendrehzahl und das Trägheitsmoment der Last. Bei ein und demselben Antrieb ist bei unterschiedlichen Werten der Versorgungsspannung die Leistungsaufnahme des Antriebs P = U * I (Spannung * Strom) unterschiedlich. Beispielsweise verbraucht der Frequenzumrichter D5779 bei einer Versorgungsspannung von 50 V 150 W aus dem Netz, bei einer Versorgungsspannung von 30 V - 90 W. Wirkungsgrad von Schrittantrieben im Frequenzbereich 1 - 5KHz, sowie Wirkungsgrad Synchronmotoren mit Permanentmagnete ist 80-90%.

Leistung an der Abtriebswelle des Antriebs P = M * ω (Drehmoment * Winkelgeschwindigkeit). Offensichtlich kann die Leistung an der Abtriebswelle die vom Netz aufgenommene Leistung nicht überschreiten.

Der Energieerhaltungssatz für ein System bestehend aus einem Motor und einer um einen halben Schritt gedrehten Welle auf der Welle lautet wie folgt:

M Motor * φ = 0,5 * J * ω 2 + M Last * φ + M magn * φ + M Reibung * φ

wobei φ der Drehwinkel . ist

J - das auf die Welle reduzierte Trägheitsmoment des Systems

ω - Winkelgeschwindigkeit

M Last - Lastmoment

M magn - das von den Permanentmagneten des Motors erzeugte Widerstandsmoment, ungefähr 5% des M-Wertes des Motors

M Reibung - das Reibungsmoment im System

Die maximale Geschwindigkeit, mit der ein Schrittmotor den ersten Schritt in einem System machen kann, bei dem das Trägheitsmoment J auf die Welle reduziert und mit dem Lastmoment M belastet wird:

ω = (2 * φ * (M Motor - M Last - M magn - M Reibung) / J) 1/2

In der Praxis müssen auch die elektrischen Transienten in den Phasen der Motoren berücksichtigt werden, die sowohl von der Versorgungsspannung und Induktivität der Phasen der Motoren als auch von der Art der Motorsteuerung abhängen. Die dynamischsten Motoren sind die mit der niedrigsten Induktivität. Typischerweise liegen die Startfrequenzen im Bereich von 800-1000 Hz (2-2,5 U/s im Halbschrittmodus). Auf dieser Grundlage sollte für einen Schrittmotor, der im Halbschrittmodus arbeitet, der Beschleunigungswert 4 rad / s 2 nicht überschreiten.

Bei der Ermittlung des erforderlichen Drehmoments richtet sich die Wahl des Schrittmotors nach der bevorzugten Baugröße, Anschlussmaße, die Preise des Motors und des Steuergeräts dafür.

Wenn die Steuereinheit bereits vorhanden (oder ausgewählt) ist, darf der Phasenstrom des Schrittmotors die Fähigkeiten der Steuereinheit nicht überschreiten. Beachten Sie auch die Anzahl der Kabel, die an das vorhandene Steuergerät angeschlossen werden können.

Bei der Auswahl eines Schrittmotors für CNC ist es notwendig, auf den geplanten Umfang der Maschine aufzubauen und technische Eigenschaften... Nachfolgend finden Sie die Auswahlkriterien, die Einstufung der meisten beliebte Motoren und Berechnungsbeispiele.

So wählen Sie einen Schrittmotor für CNC: Kriterien

1. Induktivität. Berechnen Sie die Quadratwurzel der Wicklungsinduktivität und multiplizieren Sie sie mit 32. Dieser Wert sollte mit der Spannung der Stromversorgung für den Treiber verglichen werden. Die Unterschiede zwischen diesen Zahlen sollten nicht sehr unterschiedlich sein. Wenn die Versorgungsspannung 30 % oder mehr über dem erhaltenen Wert liegt, erwärmt sich der Motor und macht Geräusche. Wenn weniger, nimmt das Drehmoment mit der Geschwindigkeit zu schnell ab. Eine höhere Induktivität wird möglicherweise mehr Drehmoment bereitstellen. Dies erfordert jedoch einen Treiber mit einer höheren Versorgungsspannung.
2. Drehmoment-Geschwindigkeits-Diagramm. Ermöglicht Ihnen festzustellen, ob der ausgewählte Motor die Bedingungen der Leistungsbeschreibung erfüllt.
3. Geometrische Parameter. Motorlänge, Flansch- und Wellendurchmesser sind wichtig.

Rat: außerdem ist auf den ohmschen Widerstand der Phasen, den Nennstrom in der Phase, das Trägheitsmoment des Rotors, das maximale statische Synchronmoment zu achten.

Motortyp

Ein wichtiges Kriterium ist die Art des Schrittmotors für eine CNC-Werkzeugmaschine. Bipolare, unipolare und dreiphasige Modelle sind weit verbreitet. Jeder von ihnen hat seine eigenen Eigenschaften:

• bipolare werden am häufigsten für CNC verwendet aufgrund der einfachen Auswahl eines neuen Treibers, wenn der alte ausfällt, hoher spezifischer Widerstand bei niedrigen Geschwindigkeiten;
• dreiphasig unterscheiden mehr Geschwindigkeit als bipolar der gleichen Größe. Geeignet für Anwendungen, bei denen eine hohe Drehzahl erforderlich ist;
• unipolar sind verschiedene Arten von bipolaren Motoren, abhängig von der Beschaltung der Wicklungen.

Rat: Eine andere Möglichkeit, einen Motor auszuwählen, besteht darin, fertige Werkzeugmaschinen auf dem Markt zu analysieren, die in Größe und anderen Merkmalen denen in der Entwicklung ähnlich sind.

Beispiele zur Berechnung von Schrittmotoren für CNC

Bestimmen Sie die im System wirkenden Kräfte

Es ist notwendig, die Reibungskraft in den Führungen zu bestimmen, die von den verwendeten Materialien abhängt. Zum Beispiel beträgt der Reibungskoeffizient 0,2, das Gewicht des Teils beträgt 300 kgf, das Gewicht des Tisches beträgt 100 kgf, die erforderliche Beschleunigung beträgt 2 m / s 2 und die Schnittkraft beträgt 3000 N.

1. Um die Reibungskraft zu berechnen, müssen Sie den Reibungskoeffizienten mit dem Gewicht des bewegten Systems multiplizieren. Beispiel: 0,2 x 9,81 (100 kgf + 300 kgf). Es stellt sich heraus, 785 N.
2. Um die Trägheitskraft zu berechnen, müssen Sie die Masse des Tisches mit dem Teil mit der erforderlichen Beschleunigung multiplizieren. Beispiel: 400 x 2 = 800 N.
3. Berechnen volle Macht Widerstand muss die Kräfte von Reibung, Trägheit und Schnitt addieren. Zum Beispiel: 785 + 800 + 3000. Es ergeben sich 4585 N.

Referenz: die Widerstandskraft soll vom Tischantrieb auf die Kugelmutter entwickelt werden Schraubengetriebe.

Wir berechnen die Leistung

Die folgenden Formeln werden ohne Berücksichtigung der Trägheit der Schrittmotorwelle selbst und anderer Drehmechanismen dargestellt. Für eine höhere Genauigkeit wird daher empfohlen, die Beschleunigungsanforderung um 10 % zu erhöhen oder zu verringern.

Um die Leistung eines Schrittmotors zu berechnen, verwenden Sie die Formel F = ma, wobei:

• F ist die Kraft in Newton, die erforderlich ist, um den Körper in Bewegung zu setzen;
• m ist das Körpergewicht in kg;
• a - die erforderliche Beschleunigung m / s 2.

Zur Bestimmung mechanische Kraft es ist notwendig, die Widerstandskraft der Bewegung mit der Geschwindigkeit zu multiplizieren.

Wir berechnen die Reduzierung der Umdrehungen

Ermittelt aus der Nenndrehzahl des Servos und maximale Geschwindigkeit den Tisch verschieben. Die Verfahrgeschwindigkeit beträgt beispielsweise 1.000 mm / min und die Steigung des Kugelgewindetriebs beträgt 10 mm. Dann sollte die Drehzahl des Kugelgewindetriebs (1000/10) 100 U/min betragen.

Zur Berechnung des Untersetzungsverhältnisses die Nenndrehzahl des Antriebs beachten. Sie sind zum Beispiel 5.000 U/min. Dann beträgt die Reduzierung (5000/100) 50.

In Werkzeugmaschinen werden häufig in der UdSSR hergestellte Schrittmotoren vom Induktortyp verwendet. Die Rede ist von den Modellen DSHI-200-2 und DSHI-200-3. Sie haben folgende Eigenschaften:

Schrittmotoren finden sich im Gerät von Automobil Dashboards, Drucker, CD-Laufwerke, Elektrowerkzeuge allgemein - überall dort, wo eine erhöhte Positioniergenauigkeit erforderlich ist. Aber der berühmteste SHD, der in CNC-Maschinen erhalten wurde.

Aber warum heißt dieser Mechanismus so - "Schrittmotor"? Kurz gesagt handelt es sich um einen bürstenlosen Synchronmotor mit mehreren Drahtwicklungen. Elektrischer Strom wird in eine der Statorwicklungen (stationäres Element) eingespeist und fixiert so den Rotor (bewegtes Teil) in einer bestimmten Position. Dann fließt der Strom in eine andere Wicklung und der Rotor macht eine neue Bewegung. Diese sequentielle Positionsänderung wird als "Schritt" bezeichnet. Und es ist diesem Arbeitsprinzip zu verdanken Schrittmotor bekam seinen Namen.

Gerät und Typen von Schrittmotoren

Heute gibt es drei Haupttypen von Schrittmotoren:

Es ist zu beachten, dass Mikroschritt nur bei Hybridschrittmotoren möglich ist. Jeder Mikroschritt wird von einer unabhängigen Wickelsteuerung ausgeführt. Durch die Steuerung des Stromverhältnisses kann der Rotor auch im Zwischenabschnitt zwischen zwei benachbarten Stufen arretiert werden. Dies verbessert die Laufruhe des Bewegungselements und ermöglicht eine optimale Positionierungsgenauigkeit. Die Schrittzahl in diesem Modus kann sogar 51.200 pro Umdrehung erreichen.

Viele Amateure stellen die Frage: Warum wird die Rotorzahnform gewählt? Die Antwort ist einfach: um eine periodische Abhängigkeit der Statorwicklung von der Winkellage des Rotors zu erhalten. Der Spalt zwischen den Nuten ist viel größer als zwischen den Zähnen. Dies ermöglicht eine geringere magnetische Leitfähigkeit der Lücken im Verhältnis zur Leitfähigkeit der Zähne. Andernfalls würde der Schrittmotor einfach nicht funktionieren. Offensichtlich ist es die Gesamtheit all seiner Design-Merkmale, sowie die Form und Zusammensetzung der Elemente machen den SD zu einem vollwertigen Mechanismus und nicht nur zu einem Stück Metall.

Darüber hinaus wird SM je nach Wicklungstyp unterteilt in:

• bipolar... Sie haben für jede Phase eine Wicklung. Die Änderung der Richtung des Magnetfelds in ihnen erfolgt durch Umkehren des Treibers - einer bipolaren Halbbrücke oder Brücke;
• unipolar... Auch ein solcher Schrittmotor weist in jeder der Phasen eine Wicklung auf, gleichzeitig wird jedoch aus der Mitte jeder einzelnen Wicklung eine Anzapfung vorgenommen. Somit kann die Richtung des Feldes durch Umschalten der benutzten Hälfte der Wicklung geändert werden. Der Treiber benötigt nur vier Schlüssel, ist also einfacher als ein bipolarer Motor.

Schrittmotor-Eigenschaften

V technische Dokumentation zu Schrittmotoren finden Sie folgende Kennlinienliste:

1. Drehmoment oder Drehmoment... Es wird in Kilogramm-Kraft-Zentren gemessen. Oft wird diesem Item ein Graph beigefügt, der die Abhängigkeit ausdrückt Drehmoment von der Rotationsfrequenz. Je höher dieser Indikator ist, desto schneller nimmt der Motor beim Einschalten Geschwindigkeit auf.
2. Haltemoment... Es zeigt, wie stark der Stator den Rotor blockieren kann, wenn der Motor eingeschaltet ist, aber nicht läuft. Das heißt, es ist der Drehmomentparameter bei Nulldrehzahl. Gemäß der Grafik nimmt sie direkt proportional zur Erhöhung der Drehzahl ab. Dieser Indikator wird in Unzen pro Zoll gemessen. Das Haltemoment im vom Hersteller angegebenen Maß kann vom Motor nur im statischen Betrieb nachgewiesen werden, sofern Gesamtstrom in zwei Phasen gleichzeitig serviert.
3. Bremsmoment... Dies ist die Kraft, die den Rotor ohne Stromzufuhr am Rotieren hindert. Das heißt, die Sperrkraft des Rotors beim Ausschalten. Es wird auch Haltemoment genannt. Bei Hybrid-Schrittmotoren ist es nicht mehr als ein Zehntel der Kraft, die den Rotor bei voller Bestromung am Drehen hindert. Diese Eigenschaft in den gleichen Einheiten wie das Haltemoment gemessen.
4. Nennspannung... Dieser Indikator hängt direkt von der Induktivität der Wicklungen ab und ermöglicht es Ihnen, die optimale Spannung zu bestimmen, die dem Motor zugeführt werden sollte. Die für Ihren Schrittmotor am besten geeignete Spannung liegt im Bereich von 4 bis 25 Werten vom Nennwert. Wenn Sie den zugeführten Strom überschreiten, wird der Motor überhitzt, was zu Schäden führt. Und wenn die Spannung nicht ausreicht, startet es einfach nicht. Diese Kennlinie wird in Volt angegeben. Um die optimale Stromstärke zu berechnen, wird eine spezielle Formel verwendet U = 32 x√ L, wobei L die Induktivität der Wicklung und U der gewünschte Wert ist.
5. Getrennt davon das Ergebnis dielektrischer Tests, bei denen es bestimmt wurde maximale Spannung, dem die Wicklung für eine gewisse Zeit standhält. Dieser Indikator bestimmt die Stärke des Motors, wie gut er Überlastungen widerstehen kann.
6. Trägheitsmoment des beweglichen Teils des Motors... Bestimmt die Geschwindigkeit der Schrittmotorbeschleunigung. Dieser Wert wird in Gramm-Quadratzentimetern gemessen.
7. Anzahl Schritte pro Umdrehung(nur volle Schritte werden berücksichtigt, halbe Werte werden nicht berücksichtigt). Je mehr Schritte, desto stärker und schneller der Motor.
8. Länge und Gewicht... Dies bezieht sich auf die Länge des Körpers, ohne den Schaft. Im Parameter "Gewicht" wird jedoch das Gesamtgewicht des Produkts angegeben. Es hängt von der Größe und dem Gewicht ab, unter welchen Bedingungen der Motor eingesetzt werden kann. In einigen Fällen benötigen Sie Kompaktmotor, während in anderen nur der größere und stärkere ausreicht.

Nehmen wir als Beispiel einen Nema-Schrittmotor. PL57H41-Motor, was Breite-Höhe (Durchmesser) auf einem quadratischen Flansch 57mm bedeutet - PL57. Motorlänge ohne Welle 41mm - H41. Drehmoment, Halte- und andere Momente des Motors hängen mehr vom Durchmesser als von der Länge des Motors ab.

PL57H110-Spezifikationen

PL86H113-Spezifikationen

Anschluss, Treiber und Encoder

Schrittmotoren werden in der Regel über spezielle Treiber angesteuert, die am LTP-Port des Computers angeschlossen sind. Der Treiber empfängt die vom Programm erzeugten Signale und wandelt sie in Befehle an den Motor um, die durch Bestromung der Wicklungen übertragen werden. Die Software kann die Flugbahn, Größe, Geschwindigkeit und Größe der Bewegung anpassen.

Der Treiber ist ein Schrittmotor-Steuergerät. Bei CNC-Maschinen werden Steuersignale auf CNC-Steuerungen erzeugt, daher werden 4 Ausgänge eines Schrittmotors, Steuerleitungen von der CNC-Steuerung (normalerweise 4 Leitungen) und Strom + und - von der Stromversorgung an den Treiber angeschlossen. Signale vom Controller gehen an den Fahrer, wo er bereits das Schalten der Tasten steuert Stromkreis die Versorgungsspannung, die von der Stromversorgung über diese Tasten zum Motor kommt.

Der Treiber sollte entsprechend dem maximalen Ausgangsstrom ausgewählt werden erforderliche Spannung an die Klemmen für die Motorwicklungen. Der vom Treiber gelieferte Strom muss entweder gleich der Stromaufnahme des Motors oder höher sein. Der Treiber verfügt über Schalter, mit denen Sie die gewünschten Ausgangsspannungsparameter einstellen können und den Motor nicht verbrennen.

Die Reihenfolge zum Anschließen eines Schrittmotors an einen gemeinsamen Stromkreis hängt davon ab, wie viele Drähte sich in Ihrem Antrieb befinden und wie genau Sie den Schrittmotor verwenden möchten. Es gibt viele Modelle und jedes hat seinen eigenen Anschlussplan. Die Anzahl der Drähte im Motor kann zwischen vier und sechs liegen. Vierdrahtmotoren werden ausschließlich bei bipolaren Getrieben verwendet.

Jeweils zwei Wicklungen haben zwei Drähte. Um die erforderlichen Paare und die Beziehung zwischen ihnen zu bestimmen, benötigen Sie ein Messgerät. Am stärksten sind die Sechsleitermotoren. Sie haben einen Mittelabgriff und zwei Drähte für jede einzelne Wicklung. Ein solcher Schrittmotor kann sowohl an bipolare als auch an unipolare Geräte angeschlossen werden. Du brauchst ein besonderes Messgerät um die Drähte zu trennen. Verwenden Sie bei unipolaren Geräten alle sechs Drähte. Bei Bipolar genügt ein zentraler Abgriff und ein Draht für eine Wicklung.

Center-Tap ist ein gewöhnlicher Draht, der auch "Mitte" oder "Mitte" genannt wird. Es ist in einigen Arten von Schrittmotoren zu finden. V unipolare Motoren Es gibt drei Drähte für jede Wicklung. Zwei davon sind für den Anschluss an Transistoren ausgelegt. Und der mittlere, also der Mittelkran, muss an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Das heißt, wenn Sie keine Transistoren anschließen müssen, können Sie die beiden Seitendrähte einfach ignorieren.

Fünfdraht-Schrittmotoren ähneln Sechsdraht-Schrittmotoren, jedoch werden bei ihnen die zentralen Drähte zusammen mit dem Rest in ein gemeinsames Kabel geführt. Ohne Unterbrechungen können Sie die Wicklungen nicht voneinander trennen. Es ist am besten, den mittleren Draht zu lokalisieren und mit anderen Leitern zu verbinden - dies ist eine effektive und am wenigsten gefährliche Option.

Encoder werden häufig bei Schrittmotoren verwendet. Sie sind einfach Sensoren, deren Aufgabe es ist, Signale an Software zu senden. Viele Experten glauben, dass die Kombination eines Schrittmotors mit Encodern in den meisten Fällen nicht sinnvoll und eine ineffektive Geldverschwendung ist. Wenn jedoch eine nichtlineare Abhängigkeit der Bewegung von der Anzahl der Schritte besteht, wenn die fünfte Koordinate erstellt werden muss, ist der Encoder unersetzlich. Es hilft Ihnen, Tischdrehwinkel einfacher zu verfolgen und spart Zeit, da komplexere Methoden überflüssig werden.

Anwendungen, Vor- und Nachteile

SD sind vor allem in der Hightech- und Schwerindustrie weit verbreitet. Aufgrund der Tatsache, dass sie sehr kostengünstig sind und sie recht einfach angeordnet sind, lässt die Nachfrage nach ihnen auch im 21. Jahrhundert nicht nach. Sie finden sich oft in CNC-Maschinen, Roboteranlagen, an Automatisierungsgeräten (Zuführung, Dosierung, automatische Schweiß- und Montagemechanismen usw.).

Schrittmotoren sind vor allem bei der Konstruktion von Koordinatentischen und CNC-Maschinen beliebt. Aufgrund der geringen Kosten Software funktionsnotwendig sind, sind SM im Produktionsbereich, in Schalttafeln, Programmier- und Einstellaufgaben und in anderen Mechanismenelementen unverzichtbar.

Schrittmotoren werden häufig in Peripherieelementen von Computern, Druckmaschinen und Instrumenten, Fräs- und Ziehmaschinen, Überwachungs- und Steuerungssystemen, Lochern und Bandlesegeräten verwendet.

Servomotoren konkurrieren in der Popularität mit Schrittmotoren, die ähnliche Funktionen unter den gleichen Bedingungen wie Schrittmotoren ausführen können.

Vorteile von Schrittmotoren gegenüber Servomotoren:

1. Sie funktionieren unter einer Vielzahl von Belastungen einwandfrei.
2. Fester Drehwinkel, genormte Motorabmessungen.
3. Kostengünstig.
4. Einfache Installation und Verwendung, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit.
5. Falls auch hohe Drehzahlen der Motor brennt nicht aus, sondern überspringt Schritte.

Die Hauptnachteile von Schrittmotoren im Vergleich zu Servomotoren:

1. Geringe Effizienz. Hoher Verbrauch Energie unabhängig von der Last.
2. Ein starker Drehmomentabfall mit zunehmender Drehzahl.
3. Bei dieser Größe und diesem Gewicht ist die Leistung geringer als erwartet.
4. Der Motor wird während des Betriebs sehr heiß.
5. Hoher Geräuschpegel bei hohen und mittleren Frequenzen.

Jede Entwicklung beginnt mit der Auswahl der Komponenten. Bei Entwicklung einer CNC-Maschine es ist sehr wichtig das richtige zu wählen Schrittmotor... Wenn Sie das Geld haben, um neue Motoren zu kaufen, müssen Sie die Betriebsspannung und Leistung des Motors ermitteln. Ich habe mich für eine Sekunde gekauft CNC-Maschine Schrittmotoren sind wie folgt: Nema17 1,7 A.

Wenn Sie nicht genug Geld haben oder sich nur in diesem Bereich versuchen. Dann wirst du höchstwahrscheinlich verwenden Motor von Druckern... Dies ist die günstigste Variante. Aber hier werden Sie mit einer Reihe von Problemen konfrontiert. Der Motor kann 4, 5, 6, 8 - Drähte zum Anschluss haben. So verbinden Sie sie mit Treibern L298n und .

Schauen wir es uns der Reihe nach an. Was für Schrittmotoren gibt es. Wenn Sie eine gerade Anzahl von Pins sehen, ist dies bipolarer Schrittmotor... Die Lage der Wicklung für diesen Motor ist wie folgt.

Wenn der Motor 5 Pins hat, ist es unipolarer Schrittmotor... So sieht sein Diagramm aus.

Unsere die Treiber sind für einen 4-Pin-Motor ausgelegt... Wie sein? Wie verbindet man sie?

Bipolare Schrittmotoren mit 6 Pins werden auf zwei Arten mit dem Treiber verbunden:

In diesem Fall hat der Schrittmotor 1,4 mal mehr Drehmoment. Bei niedrigen Frequenzen ist das Drehmoment stabiler.

Bei dieser Anschlussart muss der den Motorwicklungen zugeführte Strom um das 2-fache reduziert werden. Wenn beispielsweise der Bemessungsbetriebsstrom des Motors 2 A beträgt, beträgt der erforderliche Strom bei Reihenschaltung der Wicklungen 1,4 A, dh 1,4 Mal weniger.

Dies ist aus der folgenden Argumentation leicht zu verstehen.

Der im Katalog angegebene Nennbetriebsstrom ist für den Widerstand einer Wicklung berechnet (R - dieser ist im Katalog angegeben). Wenn die Wicklungen in Reihe geschaltet sind, verdoppelt sich der Widerstand der kombinierten Wicklung (2R).

Leistungsaufnahme Schrittmotor - I * 2 * R

Wenn die Wicklungen in Reihe geschaltet sind, wird der Stromverbrauch zu Symbol * 2 * 2 * R

Die Leistungsaufnahme ist unabhängig von der Anschlussart, daher I * 2 * R = Ipos. * 2 * 2 * R, woraus

Ipos. = I / √2, d.h.

Ikonv. = 0,707 * I.

Da das Motordrehmoment direkt proportional zur Größe des von den Statorwicklungen erzeugten Magnetfelds ist, nimmt es mit zunehmender Windungszahl zu und mit abnehmendem Strom durch die Wicklungen ab. Da jedoch der Strom um das 2-fache abgenommen hat und die Anzahl der Wicklungswindungen um das 2-fache erhöht wurde, erhöht sich das Drehmoment um das √2-fache.

Tlast. = 1,4 * T.

Im zweiten Fall ist das Drehmoment bei hohen Frequenzen stabiler. Schrittmotorparameter mit dieser Verbindung entsprechen denen, die in angegeben sind Datenblatt, (Drehmoment, Strom), Drehmoment ist bei hohen Frequenzen stabiler.

Der unipolare Schrittmotor kann neu gestaltet werden.

Dazu müssen Sie den Schrittmotor zerlegen und den Draht abschneiden, der die Mitte der Wicklungen verbindet. Und beim Anschließen muss der gemeinsame Draht nirgendwo angeschlossen werden.

Als Ergebnis erhalten wir einen bipolaren Motor mit 4 Leitungen.

8-polige Schrittmotoren können auf drei Arten angeschlossen werden.

Anschluss A - shagovik arbeitet mit den in der Beschreibung angegebenen Eigenschaften (Drehmoment, Strom), das Drehmoment ist bei hohen Frequenzen stabiler.

Anschluss B - 1,4-faches Drehmoment, das Drehmoment ist bei niedrigen Frequenzen stabiler (im Vergleich zu A).

Anschluss C - Drehmoment 1,96 mal, das Drehmoment ist bei hohen Frequenzen stabiler (relativ zu A).

So haben wir das Problem des Anschlusses von Schrittmotoren gelöst. Aber nicht alle Motoren werden bei uns funktionieren. Muss noch definieren Betriebsspannung Motoren. Der richtige Weg ist zu finden Datenblatt.Also allesOptionenEs gibt. Aber nichtNSalle Motoren vom Drucker sind zu findenDatenblatt. In solchen Fällen verwende ich diese Tabelle. .

Ich weiß nicht, inwieweit diese Tabelle richtig ist, aber bei mir läuft alles zusammen und funktioniert wie es sollte.

Ich wähle den Motor so, dass die Betriebsspannung kleiner oder gleich der Spannung des Netzteils ist. Bei Motoren mit niedrigeren Spannungen muss der Strom niedriger eingestellt werden.

Melodie kommt im nächsten Artikel. Nichtfehlschlagen!

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