Postęp technologiczny sprawił, że obecnie nie tylko w rozbudowanych liniach technologicznych CNC wykorzystywanych w przemyśle, ale też w wielu urządzeniach codziennego użytku stosowane są rozwiązania o wysokim stopniu zaawansowania. Często nie zdajemy sobie sprawy, w jak złożony sposób działają nasze drukarki, napędy CD oraz DVD, zegary elektroniczne lub narzędzia warsztatowe.
Silniki krokowe stanowią w tym przypadku zagadnienie zdecydowanie warte uwagi. Pierwsze konstrukcje tego typu, które pojawiły się już w 19 wieku, nazywano napędami elektromagnetycznymi. Kolejne stulecie przyniosło dalszy rozwój i nieustannie poszerzane spektrum zastosowań – w latach 60’ urządzenia te trafiły do produkcji masowej oraz sprzedaży komercyjnej w Ameryce, a współcześnie ich wykorzystanie w różnych dziedzinach gospodarki regularnie wzrasta.
Czym jest silnik krokowy?
Napędy skokowe prądu stałego to cyfrowe elementy mechaniczne, które posiadają dość nietypową budowę oraz specyficzny sposób działania. W przeciwieństwie do klasycznych rozwiązań, są to napędy bezszczotkowe, z wirnikiem obracającym się pod wpływem dostarczanych impulsów, z pojedynczymi skokami, których kąt jest relatywnie mały. W rezultacie, mamy tutaj do czynienia nie z ruchem ciągłym, jaki jest domeną zwykłych napędów, ale z ruchem obrotowym, wykonywanym pod precyzyjnie określonym kątem. Ma to swoje liczne zalety, z których szczególnie chętnie korzystają projektanci zajmujący się budową zaawansowanych maszyn przemysłowych sterowanych komputerowo.
Zasadniczo, silniki krokowe dzielą się na unipolarne oraz bipolarne, w tym na urządzenia
- o zmiennej reluktancji (VR),
- z magnesem trwałym (PM),
- a także hybrydowe (HB),
przy czym parametry techniczne i właściwości użytkowe tych ostatnich należą do najefektywniejszych. Przede wszystkim, pozwalają na uzyskanie najlepszych rezultatów pod względem precyzji działania urządzenia wyposażonego w silnik krokowy HB. W przypadku hybryd łączących funkcje urządzeń z magnesem trwałym oraz o zmiennej reluktancji, mamy do czynienia ze zdecydowanie płynniejszym ruchem i bardzo dobrą charakterystyką momentu. Dodatkowym atutem są tutaj powtarzalność ruchu oraz pełen moment trzymający, szczególnie doceniane w robotyce i automatyce.
Budowa i działanie
Sprzedawane przez producentów silniki krokowe różnią się od siebie budową – na rynku dostępne są urządzenia obrotowe oraz liniowe, a także te składające się z jednego lub wielu segmentów. Konwencjonalny napęd skokowy złożony jest z rotora oraz stojana, skonstruowanych zgodnie ze schematami typowymi dla danego modułu (VR, PM, HB) i z odpowiednich do danego przeznaczenia materiałów.
Działanie silnika krokowego polega na przekształceniu dostarczonych impulsów elektrycznych na ruch – przy czym każdy impuls generuje jeden skok w zadanym kierunku. Innymi słowy, kąt obrotu silnika krokowego jest proporcjonalny do impulsu wejściowego, a prędkość do częstotliwości tych impulsów. Do uzyskania pożądanej płynności, prędkości oraz charakterystyki momentu obrotowego, niezbędne w przypadku tych urządzeń są również enkoder oraz sterownik.
Silniki krokowe, a napędy Ezi-SERVO
Ponieważ zarówno silniki krokowe, jak i serwonapędy posiadają pewne limity ograniczające możliwości urządzeń, których są kluczowymi elementami, w wielu przypadkach poszukuje się alternatywnych rozwiązań.
Napędy Ezi-SERVO, dostępne w katalogu firmy Fastech doskonale sprawdzą się w tej roli, pozwalając na wyeliminowanie wielu niepożądanych zjawisk. Ich konstrukcja łączy w sobie zalety nowoczesnych serwonapędów oraz silników krokowych, co osiągnięto poprzez dodanie zintegrowanego enkodera i stworzenie zaawansowanego algorytmu sterownia. Dzięki temu uzyskano napęd, który swoimi możliwościami wielokrotnie przewyższa konwencjonalne silniki krokowe, a w części aplikacji przebija nawet serwonapędy. Widać to szczególnie w aplikacjach, gdzie wymagana jest duża liczba przemieszczeń w krótkim czasie.
Główne cechy napędów Ezi-SERVO:
- nie tracą synchronizacji dzięki pracy w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego,
- pełne wykorzystanie momentu w całym zakresie prędkości obrotowej (aż do 3000 obr./min.)
- wał silnika pracuje wyjątkowo płynnie (od 0.2 obrotu/min.), nie pojawia się zjawisko drgań, rezonansu oraz kołysania wału, a co za tym idzie – napędy Ezi SERVO odznaczają się bardzo wysoką kulturą pracy.
Napędy Ezi-SERVO są doskonałą inwestycją. Sprawdzają się w aplikacjach, w których wymagana jest precyzja i powtarzalność. Ich wydajność i efektywność pracy sprawia, że cieszą się niesłabnącą popularnością i są chętnie wybierane przez specjalistów ceniących sobie niezawodność oraz relatywnie mniejsze koszty eksploatacji, niż ma to miejsce w przypadku, na przykład, klasycznych serwonapędów.
Przykładowe produkty:
