Motor paso a paso lineal, también conocido comomotor paso a paso linealEl rotor tiene un núcleo magnético que, al interactuar con el campo electromagnético pulsado generado por el estator, produce rotación. El motor paso a paso lineal interno convierte el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Los motores paso a paso lineales pueden realizar movimiento lineal o movimiento lineal alternativo directamente. Si se utiliza un motor rotatorio como fuente de energía para convertir el movimiento rotatorio en lineal, se requieren engranajes, estructuras de leva y mecanismos como correas o cables. La primera introducción de los motores paso a paso lineales fue en 1968, y la siguiente figura muestra algunos ejemplos típicos.
Principio básico de los motores lineales accionados externamente
El rotor de un motor paso a paso lineal accionado externamente es un imán permanente. Cuando la corriente fluye a través del devanado del estator, este genera un campo magnético vectorial. Este campo magnético impulsa al rotor a girar en un ángulo determinado, de modo que la dirección del par de campos magnéticos del rotor coincide con la dirección del campo magnético del estator. Cuando el campo magnético vectorial del estator gira un ángulo, el rotor también gira en el mismo ángulo. Por cada pulso eléctrico de entrada, el rotor gira un ángulo y avanza un paso. Genera un desplazamiento angular proporcional al número de pulsos de entrada y una velocidad proporcional a la frecuencia de los pulsos. Al cambiar el orden de energización de los devanados, se invierte el sentido de giro del motor. Por lo tanto, la rotación del motor paso a paso se puede controlar controlando el número de pulsos, la frecuencia y el orden de energización de los devanados de cada fase.
El motor utiliza un tornillo como eje de salida, y una tuerca de accionamiento externa se acopla al tornillo fuera del motor, impidiendo que la tuerca gire entre sí y logrando así un movimiento lineal. El resultado es un diseño mucho más sencillo que permite el uso directo de motores paso a paso lineales para un movimiento lineal preciso en numerosas aplicaciones, sin necesidad de instalar un mecanismo externo.
Ventajas de los motores lineales de accionamiento externo
Los motores paso a paso de tornillo lineal de precisión pueden reemplazar los cilindros enalgunas aplicacionesLos motores paso a paso de husillo lineal ofrecen ventajas como posicionamiento preciso, velocidad controlable y alta exactitud. Se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo fabricación, calibración de precisión, medición precisa de fluidos, movimiento de posición preciso y muchas otras áreas con altos requisitos de precisión.
▲Alta precisión, precisión de posicionamiento repetible de hasta ±0,01 mm
El motor paso a paso de tornillo lineal reduce el problema del retardo de interpolación gracias a su sencillo mecanismo de transmisión, precisión de posicionamiento, repetibilidad y precisión absoluta. Es más fácil de lograr que con el sistema de "motor rotativo + tornillo". La precisión de posicionamiento repetible del tornillo convencional del motor paso a paso de tornillo lineal puede alcanzar ±0,05 mm, y la del husillo de bolas, ±0,01 mm.
▲ Alta velocidad, hasta 300 m/min
La velocidad del motor paso a paso de tornillo lineal es de 300 m/min y la aceleración es de 10 g, mientras que la velocidad del husillo de bolas es de 120 m/min y la aceleración es de 1,5 g. Y la velocidad del motor paso a paso de tornillo lineal mejorará aún más después de resolver con éxito el problema del calor, mientras que la velocidad del "motor rotativo y husillo de bolas" está limitada en velocidad, pero es difícil mejorarla más.
Larga vida útil y fácil mantenimiento
El motor paso a paso de husillo lineal es adecuado para aplicaciones de alta precisión, ya que, debido al espacio de montaje, no hay contacto entre las piezas móviles y las fijas, y el movimiento alternativo de alta velocidad de los elementos móviles evita el desgaste. El husillo de bolas no garantiza la precisión en el movimiento alternativo de alta velocidad, y la fricción a alta velocidad provoca el desgaste de la tuerca del husillo, lo que afecta la precisión del movimiento y no satisface la demanda de alta precisión.
Selección de motor lineal de accionamiento externo
Al diseñar productos o soluciones relacionados con el movimiento lineal, sugerimos a los ingenieros que se centren en los siguientes puntos.
1. ¿Cuál es la carga del sistema?
La carga del sistema incluye carga estática y carga dinámica, y a menudo el tamaño de la carga determina el tamaño básico del motor.
Carga estática: el empuje máximo que el tornillo puede soportar en reposo.
Carga dinámica: el empuje máximo que el tornillo puede soportar cuando está en movimiento.
2. ¿Cuál es la velocidad de funcionamiento lineal del motor?
La velocidad de funcionamiento del motor lineal está estrechamente relacionada con el paso del husillo; una vuelta del husillo equivale a un paso de la tuerca. Para bajas velocidades, se recomienda elegir un husillo con un paso menor, y para altas velocidades, uno con un paso mayor.
3. ¿Cuál es el requisito de precisión del sistema?
Precisión del tornillo: la precisión del tornillo se mide generalmente por la precisión lineal, es decir, el error entre el recorrido real y el recorrido teórico después de que el tornillo gira un círculo completo.
Precisión de posicionamiento repetible: la precisión de posicionamiento repetible se define como la precisión del sistema para alcanzar la posición especificada de forma repetida, lo cual es un indicador importante para el sistema.
Juego axial: juego entre el tornillo y la tuerca en reposo cuando ambos ejes tienen un movimiento relativo. Con el tiempo de funcionamiento, el juego axial también aumenta debido al desgaste. La tuerca de eliminación de juego puede compensar o corregir este juego. El juego axial es un factor importante a considerar cuando se requiere posicionamiento bidireccional.
4. Otras selecciones
En el proceso de selección también deben considerarse los siguientes aspectos: ¿El montaje del motor paso a paso lineal se ajusta al diseño mecánico? ¿Cómo se conectará el objeto móvil a la tuerca? ¿Cuál es el recorrido efectivo del vástago del tornillo? ¿Qué tipo de accionamiento se utilizará?
Fecha de publicación: 16 de noviembre de 2022