Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ША ШВ ШИ ШЛ ШТ

Шаговый электродвигатель

 
Шаговый электродвигатель является типовым представителем машин, имеющих явно выраженную зубчатость на статоре и роторе. Эта машина может работать только при наличии управляющего устройства - электронного коммутатора.
Шаговый электродвигатель питается импульсами, получаемыми от цифровых управляющих устройств, и на каждый импульс отрабатывает точно дозированное угловое перемещение.
Шаговый электродвигатель с произвольным числом т обмоток управления и возбуждения, размещенных на статоре и роторе, является системой с т 1 степенью свободы: т электрическими и одной механической. Число электрических степеней свободы равно числу независимых токов в реальных и фиктивных обмотках ШД. Фиктивные обмотки вводятся в рассмотрение как контуры, эквивалентные постоянным магнитам, при наличи последних в системе возбуждения.
Шаговый электродвигатель, взятый в системе привода, можно уподобить электромеханическому четырехполюснику с парой электрических зажимов и парой механических зажимов, к которым подводятся положительные или отрицательные мощности.
Шаговый электродвигатель - это импульсный синхронный электродвигатель, преобразующий электрические управляющие сигналы в дискретные ( шаговые) перемещения исполнительного органа станка. Шаговые электродвигатели широко применяют в приводах подач станков с числовым программным управлением. Каждая секция статора ( рис. 3.8, б) имеет шесть зубчатых полюсов 1 - 6, взаимодействующих с зубчатым ротором 7, имеющим 20 зубцов. При этом зубцы каждого последующего полюса сдвинуты на 1 / 3 шага зубцов относительно предыдущего полюса, а обе секции статора сдвинуты относительно друг друга на 1 / 2 шага зубцов.
Шаговый электродвигатель отличается от обычных тем, что может совершать прерывистые повороты ротора на очень малый угол. Это необходимо для малых перемещении механизма подач.
Шаговый электродвигатель питается импульсами, получаемыми от цифровых управляющих устройств, и на каждый импульс отрабатывает точно дозированное угловое перемещение.
Менее известен шаговый электродвигатель. Этот тип электродвигателя обладает свойством вращаться с некоторой скоростью в одном из двух направлений, а также останавливаться в любом из точного числа чередующихся положений.
Чтобы затормозить шаговый электродвигатель с фиксацией ротора под током, нужно прекратить подачу управляющих импульсов. Из рисунка видно, что если прекратить подачу управляющих импульсов, например, после третьего импульса, то изображающая точка будет перемещаться по участку 3 фазовой кривой, лежащему вне сепаратрисы. Следовательно, ротор двигателя при идеальном холостом ходе будет вращаться, хотя магнитное поле статора неподвижно. На рис. 10 - 5 а изображен характер изменения угла поворота ротора для этого случая. Но при пуске ненагружьнного двигателя ротор совершает колебания с частотой собственных колебаний системы, и всегда можно найти участок фазовой траектории, близкий к точке устойчивого равновесия.
Как устроен и работает шаговый электродвигатель.
Продольное перемещение стола обеспечивает непрерывно вращающийся шаговый электродвигатель, связанный с винтом подачи стола через электромагнитную муфту. Винт заторможен анкерными устройствами, поэтому муфта проскальзывает.
Механизм записи расхода топлива включает шаговый электродвигатель, кинематический механизм и самописец. Механизм записи пройденного пути состоит из электродвигателя, кинематической цепи самописца и счетчика.
Привод продольной подачи суппорта включает шаговый электродвигатель ( ШД), гидроусилитель ( ГУ), одноступенчатый редуктор 2 30, z 125 и передачу винт-гайка качения с шагом 10 мм. При резьбонарезании необходимо точное согласование вращения шпинделя и продольного перемещения резца.
В одном из авторских свидетельств описан реверсивный шаговый электродвигатель, содержащий на статоре две поочередно переключаемые обмотки, смещенные одна относительно другой на одно зубцовое деление. Характерной особенностью этого электродвигателя является выполнение шага секций обмоток по пазам статора, равным двум зубцовым делениям, что повышает скорость и уменьшает габариты двигателя.
Привод продольной подачи каретки осуществляется от шагового электрогидравлического привода ( шаговый электродвигатель - гидроусилитель) через одноступенчатый редуктор zls - z19 на ходовой винт с t 10 мм шариковой винтовой пары.

В общем кожухе командоаппарата ( рис. 5, а) смонтирован шаговый электродвигатель ( см. разрез Б - Б), который вращает ось с насаженными профилированными кулачковыми шайбами в количестве 28 штук. При каждом шаге двигатель поворачивается на 12, а полную окружность проходит за 30 шагов.
Из всего многообразия электрогидравлических приводов ( ЭГП) следует выделить шаговые приводы, в которых задающим устройством служит шаговый электродвигатель. Этот тип привода позволяет иметь разомкнутый контур управления при наличии только местных внутренних обратных связей что упрощает как конструкцию самого привода, так и электронную часть системы управления. Шаговые приводы хорошо зарекомендовали себя в качестве привода подач металлорежущих станков и широко применяются в роботах. Диапазон регулирования шаговых ЭГП ограничен возможностями шагового электродвигателя.
Типовыми представителями ЭМММ являются: т-фазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором; поворотный четырехобмоточный трансформатор; электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов; асинхронный тахогенератор с полым немагнитным ротором; шаговый электродвигатель.
Привод с шаговым электродвигателем применяется в станках с программным управлением. Шаговый электродвигатель устроен таким образом, что вал его вращается прерывисто. Это необходимо в том случае, когда управление приводом подач осуществляется прерывистыми сигналами, отдельными импульсами тока, которые протекают с определенной частотой и в определенном количестве.
Сформированные импульсы подаются на вход узла 5, распределяющего импульсы по фазам шагового электродвигателя ЭШД. Шаговый электродвигатель обеспечивает требуемое перемещение исполнительного органа станка через золотник гидравлического следящего устройства, которым является гидравлический усилитель крутящих моментов ГУ. Выходной вал первого гидравлического усилителя связан с ходовым винтом для продольной подачи стола, второго усилителя - с ходовым винтом поперечной подачи стола и третьего усилителя - с винтом вертикальной подачи. Каждый импульс, считанный с магнитной ленты, вызывает перемещение исполнительного органа станка на 0 025 мм.
Схема устройства шагового электродвигателя. Типичным элементом этой системы управления является электрический шаговый двигатель. Шаговый электродвигатель - это импульсная синхронная машина, преобразующая электрические управляющие сигналы в дискретные перемещения исполнительного органа станка.
В шаговой системе производится счет количества квантов энергии ( на входе системы), сообщающих движение подвижному органу. Исполнительным ( или промежуточным) звеном привода в такой системе служит шаговый электродвигатель.
Так как привод продольной подачи на токарном станке с ЧПУ является независимым, имеющим свой шаговый электродвигатель, то такое согласование возможно только в том случае, если на время нарезания резьбы вращение вала электродвигателя происходит от электрических импульсов, посылаемых аппаратом, непосредственно связанным с вращением шпинделя. Таким аппаратом, согласовывающим число импульсов, посылаемых за один оборот шпинделя, оборудован токарно-винторезный станок с ЧПУ.
По окончании цикла изделие из формы попадает на электрические контрольные весы. При отклонении веса изделия от установленной нормы контрольные весы подают команду для изменения вторичного давления; для этого служит шаговый электродвигатель. При весе изделия, превышающем допустимое значение, специальный механизм шагового двигателя перемещает зубчатую рейку; при этом уменьшается натяжение пружины автоматического регулятора давления и вторичное давление уменьшается.
Пневматическое уравновешивание робота Оливетти представляет пример активной системы уравновешивания. Для вертикального перемещения применяются два параллельных двигателя: силовой ( пневмоцилиндр), воспринимающий силу тяжести штанги и схвата, и шаговый электродвигатель, осуществляющий программное движение, но не выполняющий силовых функций.
Индивидуальные приводы в зависимости от типа двигателя делятся на электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные. Использованием гидромоторов и гидравлических цилиндров характеризуется гидравлический привод, а пневматических цилиндров - пневмопривод. В комбинированных приводах используются комбинации перечисленных выше приводов, например шаговый электродвигатель с гидроусилителем или пневмогидравлический привод, в котором для перемещения рабочего органа применяют гидравлические и пневматические цилиндры.
Структурная схема системы программного управления вертикально-фрезерным станком мод. 6Н13ГЭ - 2. Для каждой дорожки ленты предусмотрен отдельный усилитель и формирователь импульсов. Формирователь выдает импульсы прямоугольной формы с амплитудой Шеи длительностью 200 мксек. Эти импульсы подаются на вход узла распределения импульсов 5, который предназначен для распределения их по фазам шагового электродвигателя. Шаговый электродвигатель обеспечивает заданное перемещение исполнительного органа станка через золотник гидравлического следящего устройства, в качестве которого служит гидравлический усилитель крутящих моментов типа МГ-18-14М. Выходной вал одного гидравлического усилителя связан с ходовым винтом продольной подачи, выходной вал второго - с ходовым винтом поперечной подачи, а выходной вал третьего - с винтом подачи пиноли.
Применение интегрирующих ПКТ совместно со станцией дистанционного управления и, если необходимо, с резервным электронным регулятором, позволяет создать законченный комплекс средств реализации УВ на электронных средствах. В этом случае для использования пневматических локальных регуляторов, пневматических станций ручного управления и пневмопривода клапанов необходим дополнительный преобразователь ток - пневматика или электропневмопозиционер. В системах ЦУ, не требующих высокого быстродействия, интегрирующий преобразователь может быть выполнен на базе шагового электродвигателя, совмещенного с преобразователем угол поворота - пневматика. Шаговый электродвигатель обеспечивает соблюдение точной зависимости между числом импульсов и угловым перемещением.

Число импульсов получают делением подачи на цену импульса, и оно записывается на перфоленту или перфокарту программы. Запись производится с помощью перфоратора пробиванием отверстий в определенных местах, для чего перфокарта разграничена вертикальными линиями на дорожки и горизонтальными - на строки. Каждое месторасположение отверстия на перфокарте отвечает определенному числу импульсов. Если в одной строке пробиты отверстия в нескольких дорожках, то шаговый электродвигатель получит импульсы, равные сумме импульсов всех дорожек. Зная эту зависимость, по полученным расчетам величин импульсов кодируют содержание команд исполнительным механизмам подач пробиванием отверстий на дорожках и строках, варьируя количеством и расположением отверстий на дорожках и строках, и таким образом кодируется необходимая подача режущего инструмента для получения детали заданных размеров.
Электронные часы с показом времени цифрами - наглядный и точный способ подачи информации о времени, но некоторых это раздражает из-за необходимости считать, - циферблат же дает возможность быстрой оценки отрезков времени. В ГДР в свое время был налажен выпуск гибридных часов, которые имели и стрелки. Электронная схема посылает сигналы как на цифровой дисплей, так и на шаговый электродвигатель, вращающий стрелки.
Над центром коромысла весов укреплено зеркало 9, которое отклоняет луч света, падающий на него из конденсора 10, В качестве источника света 11 используется 6-вольтовая лампа накаливания мощностью 15 вт. При вращении ротора электродвигателя нить торзионных весов 16 закручивается на определенный угол. После срабатывания электродвигателя рычаг 17, укрепленный в центре нити торзионных весов и связанный с левым плечом коромысла весов при помощи подвески 18, возвращает его в нулевое положение. В таком положении коромысла луч света, падающий на фотоэлемент, перекрывается, и реле перестает приводить в движение шаговый электродвигатель. Это происходит каждый раз, когда на чашечку выпадает 2 мг находящегося в суспензии порошка, и автоматически повторяется в течение всего опыта. Путь чашечки в вертикальном направлении настолько мал, что при этом не происходит ощутимого возмущения суспензии, мешающего процессу седиментации. Каждое движение электродвигателя 15 передается на самописец 19 при помощи приводного канатика 20 и передвигает перо самописца на 0 8 мм.
На внутренней поверхности статора / расположены три ряда ( секции) полюсов. Столько же полюсов имеется на роторе. Вдоль оси статора полюсы разделены на три равные секции. Каждая из секций имеет отдельную обмотку с вводами. Обмотки выполнены таким образом, что каждая смежная пара полюсов секции имеет различную полярность. Обмотки полюсов каждого ряда соединены последовательно. Если поочередно подавать импульсы тока постоянного напряжения на обмотки полюсов шагового электродвигателя, то ротор будет прерывисто поворачиваться на строго определенную величину - один угловой шаг на каждый импульс тока. При малой частоте переключений обмоток ( до 30 имп / с) происходит импульсное движение стола, при большой частоте движение стола становится плавным. Шаговый электродвигатель может работать с высокой частотой срабатывания - до 100000 шагов в минуту. Вал шагового двигателя вращается прерывисто, так как каждому управляющему импульсу соответствует поворот вала на определенный угол ( шаг), которому в свою очередь соответствует определенное перемещение исполнительного органа станка. Частота шаговых перемещений определяет скорость перемещения, а количество шаговых перемещений - величину перемещения исполнительного органа станка. Величина шага на импульс определяется по формуле а 360 / 2р / и, где р - число пар полюсов ( зубцов); m - число обмоток управления. Важной характеристикой шагового электродвигателя является его способность к быстрому разгону и торможению. Эта характеристика называется приемистостью.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11