Linijinis žingsninis variklis, dar žinomas kaiplinijinis žingsninis variklis, yra magnetinis rotoriaus šerdis, sąveikaujant su statoriaus generuojamu impulsiniu elektromagnetiniu lauku, kad būtų sukurtas sukimasis, linijinis žingsninis variklis variklio viduje paverčia sukamąjį judesį tiesiniu judesiu. Linijiniai žingsniniai varikliai gali tiesiogiai atlikti tiesinį arba tiesinį slankiojantį judesį. Jei rotacinis variklis naudojamas kaip energijos šaltinis tiesiniam judesiui paversti, reikalingi krumpliaračiai, kumšteliniai elementai ir mechanizmai, tokie kaip diržai ar laidai. Pirmą kartą linijiniai žingsniniai varikliai buvo pristatyti 1968 m., o toliau pateiktame paveikslėlyje parodyti kai kurie tipiniai linijiniai žingsniniai varikliai.
Išoriškai varomų tiesinių variklių pagrindinis principas
Išoriškai varomo linijinio žingsninio variklio rotorius yra nuolatinis magnetas. Kai srovė teka per statoriaus apviją, statoriaus apvija sukuria vektorinį magnetinį lauką. Šis magnetinis laukas verčia rotorių suktis tam tikru kampu, kad rotoriaus poros magnetinių laukų kryptis sutaptų su statoriaus magnetinio lauko kryptimi. Kai statoriaus vektorinis magnetinis laukas sukasi tam tikru kampu, rotorius taip pat sukasi kampu su šiuo magnetiniu lauku. Kiekvienam elektros impulsui įvedant elektrinį rotorių, jis pasisuka vienu kampu ir juda vienu žingsniu į priekį. Jis išveda kampinį poslinkį, proporcingą įvestų impulsų skaičiui, ir greitį, proporcingą impulsų dažniui. Keičiant apvijų įjungimo tvarką, variklis pasisuka atvirkščiai. Taigi žingsninio variklio sukimąsi galima valdyti kontroliuojant impulsų skaičių, dažnį ir kiekvienos fazės variklio apvijų įjungimo tvarką.
Variklis kaip išeinančią ašį naudoja sraigtą, o išorinė pavaros veržlė yra sujungta su sraigtu už variklio ribų, taip neleisdama sraigtams pasisukti viena kitos atžvilgiu, taip pasiekiant tiesinį judėjimą. Rezultatas – labai supaprastinta konstrukcija, leidžianti tiesiogiai naudoti tiesinius žingsninius variklius tiksliam tiesiniam judėjimui daugelyje sričių, neįrengiant išorinės mechaninės jungties.
Išoriškai varomų tiesinių variklių privalumai
Tikslūs linijiniai sraigtiniai žingsniniai varikliai gali pakeisti cilindruskai kurios programos, pasiekdami tokius privalumus kaip tikslus padėties nustatymas, valdomas greitis ir didelis tikslumas. Linijiniai sraigtiniai žingsniniai varikliai naudojami įvairiose srityse, įskaitant gamybą, tikslų kalibravimą, tikslų skysčių matavimą, tikslų padėties judėjimą ir daugelyje kitų sričių, kurioms keliami dideli tikslumo reikalavimai.
▲ Didelis tikslumas, pakartojamas padėties nustatymo tikslumas iki ±0,01 mm
Linijinis sraigtinis žingsninis variklis sumažina interpoliacijos vėlavimo problemą dėl paprasto perdavimo mechanizmo, padėties nustatymo tikslumo, pakartojamumo ir absoliutaus tikslumo. Jį lengviau pasiekti nei „rotacinį variklį + sraigtą“. Įprasto linijinio sraigtinio žingsninio variklio pakartotinio padėties nustatymo tikslumas gali siekti ±0,05 mm, o rutulinio sraigto pakartotinio padėties nustatymo tikslumas gali siekti ±0,01 mm.
▲ Didelis greitis, iki 300 m/min
Linijinio sraigtinio žingsninio variklio greitis yra 300 m/min., o pagreitis – 10 g, o rutulinio sraigto greitis – 120 m/min., o pagreitis – 1,5 g. Sėkmingai išsprendus šilumos problemą, linijinio sraigtinio žingsninio variklio greitis dar labiau pagerės, o „sukamojo“ servovariklio ir rutulinio sraigto greitis yra ribotas, tačiau jį sunku labiau pagerinti.
Ilgas tarnavimo laikas ir lengva priežiūra
Linijinis sraigtinis žingsninis variklis tinka dideliam tikslumui, nes dėl tvirtinimo tarpo tarp judančių ir fiksuotų dalių nėra sąlyčio, o dėl didelio greičio judančių slankiojančių dalių judėjimo nėra susidėvėjimo. Rutulinis sraigtas negali garantuoti tikslumo didelio greičio slankiojančiame judesyje, o didelė trintis sukels sraigto veržlės susidėvėjimą, o tai turės įtakos judėjimo tikslumui ir negalės patenkinti didelio tikslumo poreikio.
Išorinio pavaros linijinio variklio pasirinkimas
Kuriant su tiesiniu judėjimu susijusius gaminius ar sprendimus, inžinieriams siūlome atkreipti dėmesį į šiuos dalykus.
1. Kokia sistemos apkrova?
Sistemos apkrova apima statinę ir dinaminę apkrovas, ir dažnai apkrovos dydis lemia pagrindinį variklio dydį.
Statinė apkrova: maksimali apkrova, kurią sraigtas gali atlaikyti ramybės būsenoje.
Dinaminė apkrova: maksimali jėga, kurią sraigtas gali atlaikyti judėdamas.
2. Koks yra variklio tiesinis veikimo greitis?
Linijinio variklio veikimo greitis yra glaudžiai susijęs su sraigto eiga, vienas sraigto apsisukimas yra vienas veržlės eiga. Mažam greičiui patartina rinktis sraigtą su mažesne eiga, o dideliam greičiui – didesnį.
3. Koks yra sistemos tikslumo reikalavimas?
Sraigto tikslumas: sraigto tikslumas paprastai matuojamas tiesiniu tikslumu, t. y. paklaida tarp faktinės ir teorinės sraigto eigos, kai jis sukasi sausu ratu.
Pakartotinio padėties nustatymo tikslumas: pakartotinio padėties nustatymo tikslumas apibrėžiamas kaip sistemos tikslumas, leidžiantis pakartotinai pasiekti nurodytą padėtį, ir tai yra svarbus sistemos rodiklis.
Laisvumas: varžto ir veržlės laisvumas ramybės būsenoje, kai abi ašys juda viena kitos atžvilgiu. Didėjant darbo laikui, dėl susidėvėjimo didėja ir laisvumas. Laisvumą galima kompensuoti arba koreguoti naudojant laisvumo pašalinimo veržlę. Kai reikalingas abipusis padėties nustatymas, laisvumas yra svarbus.
4. Kiti pasirinkimai
Renkantis taip pat reikia atsižvelgti į šiuos klausimus: ar linijinio žingsninio variklio tvirtinimas atitinka mechaninį projektą? Kaip judantis objektas bus prijungtas prie veržlės? Koks yra efektyvus sraigtinio strypo eigos ilgis? Kokia pavaros rūšis bus parinkta?
Įrašo laikas: 2022 m. lapkričio 16 d.