Motore passo-passo lineare, noto anche comemotore passo-passo lineareIl nucleo del rotore magnetico, interagendo con il campo elettromagnetico pulsato generato dallo statore, produce la rotazione. Un motore passo-passo lineare, al suo interno, converte il movimento rotatorio in movimento lineare. I motori passo-passo lineari possono eseguire direttamente il movimento lineare o il movimento alternativo lineare. Se si utilizza un motore rotativo come fonte di energia per convertire il movimento in lineare, sono necessari ingranaggi, strutture a camme e meccanismi come cinghie o cavi. I primi motori passo-passo lineari furono introdotti nel 1968 e la figura seguente mostra alcuni esempi tipici.
Principio di base dei motori lineari azionati esternamente
Il rotore di un motore passo-passo lineare azionato esternamente è un magnete permanente. Quando la corrente scorre attraverso l'avvolgimento dello statore, quest'ultimo genera un campo magnetico vettoriale. Questo campo magnetico fa ruotare il rotore di un certo angolo, in modo che la direzione della coppia di campi magnetici del rotore coincida con la direzione del campo magnetico dello statore. Quando il campo magnetico vettoriale dello statore ruota di un angolo, anche il rotore ruota con un angolo rispetto a questo campo magnetico. Per ogni impulso elettrico in ingresso, il rotore elettrico ruota di un angolo e compie un passo in avanti. In uscita, produce uno spostamento angolare proporzionale al numero di impulsi in ingresso e una velocità proporzionale alla frequenza degli impulsi. Modificando l'ordine di alimentazione degli avvolgimenti, si inverte il senso di rotazione del motore. Pertanto, la rotazione del motore passo-passo può essere controllata regolando il numero di impulsi, la frequenza e l'ordine di alimentazione degli avvolgimenti di ciascuna fase.
Il motore utilizza una vite come asse di uscita e un dado di azionamento esterno si innesta con la vite all'esterno del motore, impedendo in qualche modo la rotazione relativa della vite e del dado, realizzando così un movimento lineare. Il risultato è un design notevolmente semplificato che consente l'utilizzo diretto di motori passo-passo lineari per un movimento lineare preciso in molte applicazioni, senza la necessità di installare un collegamento meccanico esterno.
Vantaggi dei motori lineari azionati esternamente
I motori passo-passo a vite lineare di precisione possono sostituire i cilindri inalcune applicazioniI motori passo-passo a vite lineare offrono vantaggi quali posizionamento preciso, velocità controllabile ed elevata accuratezza. Sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui la produzione, la calibrazione di precisione, la misurazione di precisione dei fluidi, il movimento di posizionamento preciso e molti altri settori con elevati requisiti di precisione.
▲Elevata precisione, accuratezza di posizionamento ripetibile fino a ±0,01 mm
Il motore passo-passo a vite lineare riduce il problema del ritardo di interpolazione grazie al semplice meccanismo di trasmissione, alla precisione di posizionamento, alla ripetibilità e all'accuratezza assoluta. È più facile da realizzare rispetto al sistema "motore rotativo + vite". La precisione di posizionamento ripetibile della vite ordinaria del motore passo-passo a vite lineare può raggiungere ±0,05 mm, mentre quella della vite a ricircolo di sfere può raggiungere ±0,01 mm.
▲ Alta velocità, fino a 300 m/min
La velocità del motore passo-passo a vite lineare è di 300 m/min e l'accelerazione è di 10 g, mentre la velocità della vite a ricircolo di sfere è di 120 m/min e l'accelerazione è di 1,5 g. La velocità del motore passo-passo a vite lineare potrà essere ulteriormente migliorata dopo aver risolto con successo il problema del surriscaldamento, mentre la velocità del sistema "servomotore e vite a ricircolo di sfere" è limitata, ma è difficile migliorarla ulteriormente.
Lunga durata e facile manutenzione
Il motore passo-passo a vite lineare è adatto per applicazioni di alta precisione poiché, grazie al gioco di montaggio, non vi è contatto tra le parti mobili e quelle fisse e non si verifica usura dovuta al movimento alternato ad alta velocità. La vite a ricircolo di sfere, al contrario, non garantisce la stessa precisione nel movimento alternato ad alta velocità; inoltre, l'attrito generato dalle elevate velocità provoca l'usura del dado di fissaggio, compromettendo la precisione del movimento e rendendo impossibile soddisfare i requisiti di alta precisione.
Selezione del motore lineare con azionamento esterno
Nella progettazione di prodotti o soluzioni relativi al movimento lineare, suggeriamo agli ingegneri di concentrarsi sui seguenti punti.
1. Qual è il carico del sistema?
Il carico del sistema comprende carico statico e carico dinamico, e spesso l'entità del carico determina la dimensione di base del motore.
Carico statico: la spinta massima che la vite può sopportare a riposo.
Carico dinamico: la spinta massima che la vite può sopportare quando è in movimento.
2. Qual è la velocità di rotazione lineare del motore?
La velocità di rotazione del motore lineare è strettamente correlata al passo della vite: un giro della vite corrisponde a un passo del dado. Per basse velocità, è consigliabile scegliere una vite con un passo più piccolo, mentre per alte velocità è consigliabile sceglierne una con un passo più grande.
3. Qual è il requisito di precisione del sistema?
Precisione della vite: la precisione della vite viene generalmente misurata tramite la precisione lineare, ovvero l'errore tra la corsa effettiva e la corsa teorica dopo che la vite ha compiuto un giro completo a secco.
Precisione di posizionamento ripetibile: la precisione di posizionamento ripetibile è definita come la capacità del sistema di raggiungere ripetutamente la posizione specificata, un indicatore importante per il sistema.
Gioco assiale: gioco tra vite e dado a riposo quando i due assi si muovono di una certa quantità relativa. Con l'aumentare del tempo di lavoro, aumenta anche il gioco assiale a causa dell'usura. La compensazione o la correzione del gioco assiale può essere ottenuta mediante un dado di eliminazione del gioco. Quando è richiesto un posizionamento bidirezionale, il gioco assiale rappresenta un problema.
4. Altre selezioni
Nel processo di selezione è necessario considerare anche i seguenti aspetti: Il montaggio del motore passo-passo lineare è conforme al progetto meccanico? Come verrà collegato l'oggetto mobile al dado? Qual è la corsa effettiva della vite senza fine? Che tipo di azionamento verrà utilizzato?
Data di pubblicazione: 16 novembre 2022