Como os motores de passo desaceleram?

Como atuador,motor de passoÉ um dos produtos-chave da mecatrônica, amplamente utilizado em diversos sistemas de controle de automação. Com o desenvolvimento da microeletrônica e da tecnologia de fabricação de precisão, a demanda por motores de passo aumenta a cada dia, e a combinação de motores de passo e mecanismos de transmissão por engrenagens em caixas de redução tem se tornado cada vez mais comum. Hoje, é importante que todos compreendam esse tipo de mecanismo de transmissão por engrenagens.

 

Como os motores de passo desaceleram?

O motor de passo, sendo um motor de acionamento comum e amplamente utilizado, geralmente é empregado com um dispositivo de redução para se obter o efeito de transmissão ideal; e os dispositivos e métodos de redução comumente utilizados em motores de passo incluem caixas de redução, encoders, controladores, sinais de pulso, etc.

 

Desaceleração do sinal de pulso:A velocidade de rotação de um motor de passo é determinada pela variação do sinal de pulso de entrada. Em teoria, ao enviar um pulso para o driver, o motor de passo gira um determinado ângulo (ou seja, um passo incremental). Na prática, se o sinal de pulso variar muito rapidamente, devido ao efeito de amortecimento interno do potencial elétrico reverso, a resposta magnética entre o rotor e o estator não acompanhará a variação do sinal elétrico, o que pode levar ao bloqueio e à perda de passos.

 

Desaceleração da caixa de redução:Um motor de passo equipado com uma caixa de redução é usado em conjunto. O motor de passo, que gera alta velocidade e baixo torque, é conectado à caixa de redução. O conjunto de engrenagens internas da caixa de redução, ao engrenar, forma uma transmissão com relação de redução, reduzindo a alta velocidade de saída do motor de passo e aumentando o torque de transmissão para obter o efeito de transmissão ideal. O efeito da redução depende da relação de redução da caixa de redução: quanto maior a relação de redução, menor a velocidade de saída, e vice-versa.

 

Controle de velocidade exponencial da curva:Na programação de software, a curva exponencial primeiro calcula as constantes de tempo armazenadas na memória do computador, indicando o ponto de partida para a operação. Normalmente, o tempo de aceleração e desaceleração do motor de passo é de 300 ms ou mais. Se forem utilizados tempos de aceleração e desaceleração muito curtos, será difícil atingir altas velocidades de rotação para a grande maioria dos motores de passo.

 

Desaceleração controlada pelo encoder:O controle PID, como um método de controle simples e prático, tem obtido ampla aplicação em acionamentos de motores de passo. Ele se baseia no valor de entrada r(t) e no valor de saída real c(t) para formar o desvio de controle e(t), sendo o desvio proporcional, integral e derivativo, através de uma combinação linear da grandeza de controle, que é o objeto de controle. Este artigo utiliza um sensor de posição integrado em um motor de passo híbrido bifásico e projeta um controlador de velocidade PI com ajuste automático baseado em um detector de posição e controle vetorial, que proporciona características transitórias satisfatórias sob condições operacionais variáveis. Com base no modelo matemático do motor de passo, o sistema de controle PID é projetado e o algoritmo de controle PID é utilizado para obter a grandeza de controle que direciona o movimento do motor para a posição especificada. Finalmente, a simulação verifica que o controle apresenta boas características de resposta dinâmica. O controlador PID possui as vantagens de estrutura simples, alta robustez e alta confiabilidade, mas não consegue lidar eficazmente com informações incertas no sistema.

 

Qual redutor pode ser usado com um motor de passo? Ao selecionar um conjunto de motor de passo e caixa de engrenagens, é preciso considerar esses fatores, e qual tipo de caixa de engrenagens pode ser usado em conjunto?

 

1. A razão para o uso de motor de passo com redutor

 

O motor de passo altera a frequência da corrente de fase do estator, por exemplo, mudando o pulso de entrada do circuito de acionamento do motor de passo, fazendo com que ele se mova em baixa velocidade. Enquanto o motor de passo aguarda o comando de passo, o rotor permanece parado. Nesse modo de baixa velocidade, as flutuações de velocidade serão muito grandes. Ao mudar para uma operação em alta velocidade, o problema das flutuações de velocidade pode ser resolvido, mas o torque será insuficiente. Ou seja, em baixa velocidade haverá flutuações de torque, e em alta velocidade o torque será insuficiente, sendo necessário o uso de um redutor.

 

2. Motor de passo frequentemente com redutor.

 

Um redutor é um tipo de transmissão por engrenagens, também conhecida como transmissão por parafuso sem-fim ou transmissão por engrenagem-sem-fim, que é encapsulado em uma carcaça rígida. É frequentemente usado como redutor entre o motor primário e a máquina de trabalho, ou entre o motor primário e a máquina de trabalho ou atuador, para adequar a transmissão de velocidade e torque. Os redutores apresentam uma ampla gama de aplicações, podendo ser classificados de acordo com o tipo de transmissão em redutores de engrenagens, redutores de engrenagem sem-fim e redutores planetários. De acordo com o número de estágios de transmissão, podem ser classificados em redutores de estágio único e redutores de múltiplos estágios; de acordo com o formato da engrenagem, podem ser classificados em redutores de engrenagem cilíndrica, redutores de engrenagem cônica e redutores de engrenagem cônica-cilíndrica; de acordo com a forma de disposição da transmissão, podem ser classificados em redutores desdobrados, redutores de derivação e redutores coaxiais. Os redutores para montagem de motores de passo incluem redutores planetários, redutores de engrenagem sem-fim, redutores de engrenagem paralela e redutores de engrenagem helicoidal.

 

 

E quanto à precisão do redutor planetário do motor de passo?

 

 

A precisão do redutor também é chamada de folga de retorno. Quando a extremidade de saída está fixa e a extremidade de entrada gira no sentido horário e anti-horário para produzir o torque nominal de ±2% na saída, ocorre um pequeno deslocamento angular na entrada do redutor. Esse deslocamento angular é a folga de retorno. A unidade é "minutos de arco", ou seja, um sexagésimo de grau. Os valores usuais de folga de retorno referem-se ao lado de saída da caixa de engrenagens. O redutor planetário com motor de passo possui alta rigidez, alta precisão (um estágio pode ser alcançado em menos de 1 minuto), alta eficiência de transmissão (97% a 98% por estágio), alta relação torque/volume, dispensa manutenção, etc.

 

A precisão da transmissão do motor de passo não é ajustável; o ângulo de funcionamento do motor de passo é determinado inteiramente pelo comprimento do passo e pelo número de pulsos, sendo que o número de pulsos pode ser uma contagem completa. A quantidade digital não é o conceito de precisão; um passo é um passo, dois passos são dois passos. A precisão que pode ser otimizada atualmente é a precisão da folga de retorno da engrenagem da caixa de engrenagens planetária.

 

1. Método de ajuste da precisão do fuso:O ajuste da precisão de rotação do eixo da caixa de engrenagens planetária, se o erro de usinagem do próprio eixo atender aos requisitos, é geralmente determinado pelo rolamento. A chave para ajustar a precisão de rotação do eixo é ajustar a folga do rolamento. Manter uma folga adequada no rolamento é crucial para o desempenho dos componentes do eixo e para a vida útil do rolamento. No caso de rolamentos, uma folga excessiva não só concentra a carga no corpo rolante na direção da força, como também gera um sério fenômeno de concentração de tensão no contato entre as pistas dos anéis interno e externo do rolamento, reduzindo sua vida útil e causando desvios na linha de centro do eixo, o que pode levar à vibração dos componentes do eixo. Portanto, o ajuste do rolamento deve incluir uma pré-carga, para gerar uma certa interferência interna no rolamento, de modo a produzir uma deformação elástica adequada no contato entre o corpo rolante e as pistas dos anéis interno e externo, melhorando assim a rigidez do rolamento.

2. Método de ajuste de folga:Durante o movimento da caixa de engrenagens planetária, ocorre atrito, causando alterações no tamanho, forma e qualidade da superfície entre as peças, além de desgaste. Consequentemente, a folga entre as peças aumenta, sendo necessário realizar um ajuste dentro de uma faixa adequada para garantir a precisão do movimento relativo entre elas.

 

3. Método de compensação de erros:as próprias peças apresentam erros através da montagem adequada, de modo que o fenômeno de compensação mútua durante o período de amaciamento seja minimizado, garantindo a precisão da trajetória de movimento do equipamento.

 

1. Método de compensação integral:A ferramenta instalada com o próprio redutor para realizar o processamento foi transferida com o ajuste correto da mesa de trabalho para eliminar os resultados combinados da precisão dos erros.