33532602 - 33980931 - 021

info@cncparts.ir

استپر موتور

استپر موتور چگونه کار می کند؟

موتور های پله ای نوعی از موتور های مخصوص هستند که بطور پلکانی (پله پله) در هر حرکت، زاویه ی مشخصی (step angle) را می پیمایند که این زاویه ی طی شده در هر پله، زاویه گام یا step angle نامیده می شود. این موتورها دارای استاتور دو فاز (2-phase) یا سه فاز (3-phase) و یا پنج فاز (5-phase)، و رتور آهنربای دائم (permanent magnet) که دندانه tooth و شیار slot دارد، می باشند.

حرکت رتور، با اعمال یک پالس به سیم پیچ موتور عملی می شود. برای حرکت رتور به صورت گام به گام در یک سو، می بایست sequence  به صورت متوالی و رعایت اعمال پالس به سیم پیچ موتور صورت پذیرد.

زاویه ی گام در موتور های پله ای دو ، سه و پنج فاز متفاوت است. در موتور های دو فاز 1.8 درجه ، در موتور های سه فاز 1.2 درجه و در موتور های پنج فاز 0.72 است.

موتور های پله ای هیبریدی دارای رتوری هستند که ترکیبی از طرح رتور آهنربای دائم(permanent magnet )  و رتور رلوکتانس متغیر (variable reluctance)  که در زمانهای گذشته موتور استفاده قرار می گرفت هستند. در حال حاضر عموما از  این نوع موتور ها (موتور های پله ای هیبریدی) استفاده می شود.

موتور های پله ای به دلیل سادگی ساختار، نداشتن فیدبک انکودر و قیمت پایینتر نسبت به موتور های سروُ، برای کاربرد های با سرعت متوسط(حداکثر سرعت چرخش رتور تا 500 rpm) مناسب هستند. قابل ذکر است که امکان  بالا بردن سرعت استپر موتور هست (تا  2000 rpm در بعضی مدل های سایز متوسط) ولی گشتاور  torque   آن تا حد قابل توجهی پایین می آید بطوریکه حتی در حالت بیباری هم توانایی شروع یا ادامه چرخش را ندارد.

در استپر موتورهای دارای درایو های استپر جدید که مجهز به قابلیت فیدبک انکودر نیز هستند، عملکرد بهتری را شاهد خواهیم بود مانند سرعت کار بالاتر ، شیب راه اندازی سریعتر و جریان مصرفی کمتر.

استپر موتورهای انکودر دار:

برای افزایش کارایی استپر موتور، افزودن یک انکودر پشت موتور استپر و استفاده از درایو مخصوص با فیدبک انکودر که بصورت حلقه بسته(closed-loop) کار میکند تاثیر بسیاری دارد. عملکرد این درایو تا حدی مانند درایو سروُ است.

امکان افزایش سرعت تا 1000rpm در این نوع موتور ها به سادگی امکان پذیر است و نسبت به مدل های معمولی استپر موتور، با شیب شتابگیری بسیار سریع حرکت های متوالی در زمان کمتری انجام می شود.

در درایوهای استپر حلقه بسته(closed-loop) حرکت نرم تر خصوصا در سرعت های پایین و خنک کار کردن موتور را شاهد هستیم زیرا میزان جریان موتور متناسب با بار است(بر خلاف درایوهای استپر معمولی که دارای جریان ثابتی هستند).

 استپر موتورهای خطی:

استپر موتورهای خطی(Linear Stepper Motor) از ترکیب استپر موتور با رتوری خاص بهمراه لید اسکرو(Lead Screw)  یا بال اسکرو(Ball Screw)  تشکیل شده است و در برخی مدل ها رتور نقش مهره لید اسکرو را دارد. همچنین در این نوع شافت حذف شده است.  

امکان انتخاب بال اسکرو و لید اسکرو با قطرها، گام ها و طول های مختلف موجود دارد و متناسب با انواع مدل هایی که مشاهده می کنید ماشینکاری می شود و به صورت یکپارچهه با موتور مونتاژ می گردد.

از مزایای این دسته از محصولات نسبت به روش های سنتی می توان به سادگی، حذف قطعات واسطه(در طراحی معمولی امکان حذفشان وجود ندارد) ، کم حجم شدن و کوچک شدن مجموعه ی نهایی، زیباتر و خاص تر شدن طراحی و توانایی ساخت مجموعه های مینیاتوری در سایز های کوچک(تا سایز فلنج 20 میلیمتر) اشاره کرد.

  انواع استپر موتورهای خطی :

مدل بسته (captive)

در این مدل همه قطعات در قسمت جلویی موتور قرار داده شده است و دارای طراحی یکپارچه می باشد. شافت خروجی که عملکردی همانند جک دارد و رو به عقب و جلو حرکت دارد در دسترس استفاده کننده قرار داده شده است.

این مدل تنها با لیداسکرو کار میکند و در اندازه های فلنج 35 و 42 و 57 عرضه می شود. بر اساس سایز فلنج موتور گام لیداسکرو قابل انتخاب است. mm/step  0.003 بالاترین دقت انتخاب است.

مدل دو طرف باز( non-captive)

در این مدل بار به یک سر لید اسکرو که عموما رزوه می شود متصل شده و در مکانیزم لینیرگایدی که طراحی جداگانه ای دارد دارای حرکت رفت و برگشتی خواهد بود. بیشترین مقدار جابجایی خطی به نسبت طول لید اسکروی استفاده شده را در این مدل می توان دید.

این مدل تنها با لیداسکرو کار میکند و در اندازه های فلنج20 ، 28 ، 35 ، 42 ، 57 و 82 عرضه می شود. بر اساس سایز فلنج موتور گام لیداسکرو قابل انتخاب است. mm/step  0.003 بالاترین دقت انتخاب است

لید اسکرو ها دارای روکش تفلون به رنگ مشکی که بی نیاز به روانکاری یا گریس کاری هستند برای محیط های تمیز و مصارف خاص قابل عرضه هستند.

مدل معمولی (external)

در این مدل که از متداول ترین نوع استپر موتور ها است بار به مهره لید اسکرو یا بال لیداسکرو متصل شده و در مکانیزم لینیرگایدی که طراحی جداگانه ای دارد دارای حرکت رفت و برگشتی خواهد بود.

این مدل بر خلاف دو مدل قبل هم با لیداسکرو کار میکند و و هم با بال اسکرو در اندازه های فلنج20 ، 28 ، 35 ، 42 ، 57 و 82 با لید اسکرو و در اندازه 86 با بال اسکرو عرضه می شود. بر اساس سایز فلنج موتور گام لیداسکرو قابل انتخاب است. در صورت استفاده از لید اسکرو  mm/step  0.003   بالاترین دقت انتخاب است.

دو نوع مهره در لید اسکرو می توان به کار برد. مهره به صورت تک و دوبل. در نوع دوبل از یک قطعه فنری شکل برای خنثی کردن لقی مهره backlash استفاده شده است.

لید اسکرو ها دارای روکش تفلون به رنگ مشکی که بی نیاز به روانکاری یا گریس کاری هستند برای محیط های تمیز و مصارف خاص قابل عرضه هستند.

  کاربرد های استپر موتور

استپر موتورها کاربردهای متفاوتی دارند که در زیر به تعدادی از آن ها اشاره شده است.

حرکت های متوالی به تعداد بالا

مورد استفاده در دستگاه هایی که در یک سیکل کاری دارای تعداد استار-استاپ (start-stop) بالایی هستند، برای کشش رول مربوطه از استپر موتور استفاده می شود. به عنوان مثال در انواع فیدرهای پانچ و پرس سبک مثل پانچ ورق آلمینیوم مخصوص درب لیوان ، فیدر رول پرینترهای حرارتی یا کاربنی ، فیدر لیبل در انواع ماشینهای لیبل زن ، چرخاندن تیوب و تنظیم نقطه مارک در انواع ماشینهای پرکن تیوب در صنایع آرایشی - بهداشتی و غذایی، دستگاه چاپ طلاکوب   hot stamping  یا gilding machine   قابل استفاده هستند.

دقت در حرکت و توقف

مورد استفاده در کاربرد هایی که نیازمند دقت بالا و صلبیت(rigidity) بالا هنگام توقف هستند. به عنوان مثال انواع دستگاه های تراش یا فرز CNC که بصورت حلقه باز  open-loop  کار می کنند. دستگاه های برش یا حکاکی لیزر laser cutting and engraving  و برش فوم

حرکت در سرعت های خیلی پایین

مورد استفاده در کاربرد هایی که گشتاور زیاد در دور کم با ثبات حرکت و عدم نوسان دور نیاز دارند. زیرا این موتور های در سرعت های کم گشتاور بیشتری دارند. قابل استفاده در محورهای ماشینهای برش ورق  CNC  هوا-گاز ، پلاسما و برش فوم. همچنین در پرینتر های سه بعدی از استپر موتور های کوچک با سرعت خیلی کم استفاده می شود.

در این کاربرد ها برای رسیدن به دقت و قدرت مورد نظر، از استپر موتور با گیبرکس استفاده می شود.

مشخصات فنی

  • در استپ موتور های دو فاز سایز فلنج از 42 تا 110 میلیمتر و در استپ موتور های سه فاز سایز فلنج از 56 تا 130 میلیمتر.
  • در استپ موتور های دو فاز گشتاور نامی از 0.2 تا 20 نیوتن/ متر و در استپ موتور های سه فاز از 0.9 تا 35 نیوتن/ متر.
  • امکان نصب از فلنج .
  • انکودر 1000 پالس بر دور. در مدل های به روز تر استپر موتور های دو فاز از گشتاور 1.8 تا 8.8 تیوتن/ متر در اندازه فلنج 56 و 86 .
  • در مقایسه با موتور هایی که گشتاور برابری دارند، حجم بسیار کمتری دارد.