¿Cómo desaceleran los motores paso a paso?

Como actuador,motor paso a pasoEs uno de los productos clave de la mecatrónica, ampliamente utilizado en diversos sistemas de control de automatización. Con el desarrollo de la microelectrónica y la tecnología de fabricación de precisión, la demanda de motores paso a paso aumenta día a día. Los motores paso a paso y los mecanismos de transmisión de engranajes combinados en cajas reductoras se ven cada vez más en diversos escenarios de aplicación, lo que permite comprender mejor este tipo de mecanismo de transmisión de engranajes reductores.

 

¿Cómo desaceleran los motores paso a paso?

El motor paso a paso es un motor de accionamiento de uso común y extendido, que normalmente se utiliza con equipos de desaceleración para lograr el efecto de transmisión ideal; y los equipos y métodos de desaceleración que se utilizan comúnmente con el motor paso a paso son, por ejemplo, la caja de engranajes reductores, el codificador, el controlador, la señal de pulso, etc.

 

Desaceleración de la señal de pulso:La velocidad de rotación del motor paso a paso depende de la variación de la señal de pulso de entrada. En teoría, al enviar un pulso al controlador, el motor paso a paso gira un ángulo determinado (un ángulo de paso). En la práctica, si la señal de pulso cambia demasiado rápido, debido al efecto de amortiguación interna del potencial eléctrico inverso, la respuesta magnética entre el rotor y el estator no seguirá la variación de la señal eléctrica, lo que provocará bloqueos y pérdida de pasos.

 

Desaceleración de la caja reductora:Un motor paso a paso, equipado con una caja reductora, proporciona una alta velocidad de salida y un par motor bajo. Al conectarse a la caja reductora, el conjunto de engranajes internos de la caja genera una transmisión con una relación de reducción que reduce la velocidad de salida del motor paso a paso y aumenta el par de transmisión para lograr un efecto de transmisión ideal. El efecto de reducción depende de la relación de reducción de la caja reductora: a mayor relación de reducción, menor velocidad de salida, y viceversa.

 

Velocidad de control exponencial de curva:En la programación del software, la curva exponencial calcula primero las constantes de tiempo almacenadas en la memoria del ordenador, que sirven de guía para la selección durante el funcionamiento. Normalmente, el tiempo de aceleración y desaceleración del motor paso a paso es de 300 ms o más. Si se utiliza un tiempo de aceleración y desaceleración demasiado corto, en la gran mayoría de los motores paso a paso será difícil lograr una alta velocidad de rotación.

 

Desaceleración controlada por codificador:El control PID, como método de control simple y práctico, ha ganado amplia aplicación en el accionamiento de motores paso a paso. Se basa en el valor dado r(t) y el valor de salida real c(t) para formar la desviación de control e(t), la desviación de proporcional, integral y diferencial a través de una combinación lineal de la magnitud de control, el objeto de control control. El artículo utiliza un sensor de posición integrado en un motor paso a paso híbrido de dos fases y diseña un controlador de velocidad PI ajustable automáticamente basado en un detector de posición y control vectorial, que proporciona características transitorias satisfactorias bajo condiciones de operación variables. Basándose en el modelo matemático del motor paso a paso, se diseña el sistema de control PID del motor paso a paso y se utiliza el algoritmo de control PID para obtener la magnitud de control para controlar el movimiento del motor a la posición especificada. Finalmente, se verifica mediante simulación que el control tiene buenas características de respuesta dinámica. El controlador PID tiene las ventajas de una estructura simple, alta robustez y alta confiabilidad, pero no puede manejar eficazmente la información incierta en el sistema.

 

¿Con qué reductor se puede combinar un motor paso a paso? Al seleccionar un motor paso a paso y un reductor, es necesario tener en cuenta estos factores, y ¿qué tipo de reductor se puede elegir para usarlos juntos?

 

1. La razón de usar un motor paso a paso con reductor

 

El motor paso a paso cambia la frecuencia de la corriente de fase del estator, por ejemplo, modificando el pulso de entrada del circuito de control, para que funcione a baja velocidad. Mientras espera la orden de paso, el rotor permanece detenido. En este modo, las fluctuaciones de velocidad son muy grandes. Si bien cambiar a alta velocidad resuelve el problema de las fluctuaciones, el par motor resulta insuficiente. Es decir, a baja velocidad el par fluctúa, mientras que a alta velocidad es insuficiente, por lo que es necesario utilizar un reductor.

 

2. Motor paso a paso a menudo con reductor ¿Qué?

 

El reductor es un tipo de transmisión de engranajes, de tornillo sin fin o de engranaje-tornillo, que está encerrado en una carcasa rígida, se usa a menudo como reductor entre el motor primario y la máquina de trabajo, entre el motor primario y la máquina de trabajo o actuador para igualar la transmisión de velocidad y par; el reductor tiene una amplia gama, según el tipo de transmisión se puede dividir en reductor de engranajes, reductor de engranajes helicoidales y reductor de engranajes planetarios. Según el número de etapas de transmisión se puede dividir en reductor de una etapa y de varias etapas; según la forma del engranaje se puede dividir en reductor de engranajes cilíndricos, reductor de engranajes cónicos y reductor de engranajes cónico-cilíndricos; según la forma de disposición de la transmisión se puede dividir en reductor desplegado, reductor de derivación y reductor coaxial. Los reductores de ensamblaje de motor paso a paso son reductores planetarios, reductores de engranajes helicoidales, reductores de engranajes paralelos, reductores de engranajes de filamento.

 

 

¿Qué hay de la precisión del reductor planetario del motor paso a paso?

 

 

La precisión del reductor también se denomina holgura de retorno. Cuando el extremo de salida está fijo y el extremo de entrada gira en sentido horario y antihorario para producir el par nominal ±2% en el extremo de salida, se produce un pequeño desplazamiento angular en el extremo de entrada del reductor, y este desplazamiento angular es la holgura de retorno. La unidad es "minutos de arco", es decir, un sexagésimo de grado. Los valores habituales de holgura de retorno se refieren al lado de salida de la caja de engranajes. El reductor planetario con motor paso a paso tiene alta rigidez, alta precisión (una etapa se puede lograr en 1 minuto), alta eficiencia de transmisión (una etapa en el 97%-98%), alta relación par/volumen, no requiere mantenimiento, etc.

 

La precisión de la transmisión del motor paso a paso no es ajustable; el ángulo de giro del motor paso a paso está determinado exclusivamente por la longitud del paso y el número de pulsos. El número de pulsos puede ser un conteo completo; la cantidad digital no es un concepto de precisión. Un paso es un paso, dos pasos son dos pasos. La precisión actual que se puede optimizar es la precisión de la holgura de retorno del engranaje de la caja de engranajes planetarios.

 

1. Método de ajuste de la precisión del husillo:El ajuste de la precisión de rotación del husillo de la caja de engranajes planetarios, si el error de mecanizado del husillo cumple con los requisitos, entonces la precisión de rotación del husillo reductor generalmente viene determinada por el rodamiento. La clave para ajustar la precisión de rotación del husillo es ajustar la holgura del rodamiento. Mantener una holgura adecuada es fundamental para el rendimiento de los componentes del husillo y la vida útil del rodamiento. En el caso de los rodamientos de rodillos, una holgura excesiva no solo concentra la carga en el cuerpo rodante en la dirección de la fuerza, sino que también produce una concentración de tensiones importante en el contacto de las pistas de rodadura del anillo interior y exterior del rodamiento, acortando su vida útil y provocando la deriva del eje central del husillo, lo que puede causar vibraciones en sus componentes. Por lo tanto, el ajuste del rodamiento de rodillos debe realizarse con una precarga para producir una cierta interferencia dentro del rodamiento, generando así una deformación elástica en el contacto entre el cuerpo rodante y las pistas de rodadura del anillo interior y exterior, mejorando de esta manera la rigidez del rodamiento.

2. Método de ajuste de la brecha:Durante el movimiento de la caja de engranajes planetarios se produce fricción, lo que provoca cambios en el tamaño, la forma y la calidad de la superficie entre las piezas, así como desgaste, de modo que aumenta la holgura entre ellas. Por lo tanto, es necesario realizar un ajuste dentro de un rango razonable para garantizar la precisión del movimiento relativo entre las piezas.

 

3. Método de compensación de errores:Las piezas mismas presentan errores durante el ensamblaje adecuado, de modo que el fenómeno de desplazamiento mutuo durante el período de rodaje garantiza la precisión de la trayectoria de movimiento del equipo.

 

1. Método de compensación integral:La herramienta instalada con el propio reductor para realizar el procesamiento se ha transferido con el ajuste correcto de la mesa de trabajo para eliminar los resultados combinados de la precisión de los errores.