步进电机接线方法是一种电磁执行元件,可以将数字输入脉冲转换为旋转或直线增量运动。每输入一个脉冲电机的旋转轴步进一个步距角增量。
电机的总旋转角与输入脉冲的数量成正比,相应的速度取决于输入脉冲的频率。步进电机接线方法是机电一体化产品的关键部件之一,通常用于定位控制和速度控制。
步进电机惯量低.定位精度高.无累积误差.控制简单等特点。步进电机接线方法广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床.包装机械.计算机外围设备.复印机.传真机等。
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。步进电机接线方法在选择功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载扭矩。电机的扭矩频率特性能满足机械负载,并有一定的余量保证其运行。
在实际工作过程中,各种频率下的负载扭矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般来说,最大静扭矩Mjmax电机大,负载扭矩大。
在选择步进电机时,步距角应与机械系统匹配,以获得机床所需的脉冲当量。为了在机械传动过程中减少脉冲当量,步进电机接线方法可以改变螺杆的导程,通过步进电机的细分驱动完成。
步进电机接线方法的细分只能改变其分辨率,而不能改变其精度。精度由电机的固有特性决定。
在选择功率步进电机时,应估计机械负载的负载惯性和机床所需的启动频率,以便与步进电机的惯性频率特性相匹配,以满足机床快速移动的需要。
步进电机接线方法选择步进电机需要进行以下计算:
(1)根据脉冲当量计算齿轮减速比,齿轮减速比i计算如下:i=(φ.S)/(360.Δ)(1-1)式中φ步进电机的步距角(o/脉冲)S-----螺杆螺距(mm)Δ---(mm/脉冲)
(2)计算工作台、螺杆和齿轮转换到电机轴上的惯性Jt。
Jt=J1(1/i21-2)型中Jt转换到电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)J1.J2-齿轮惯量(Kg.cm.s2)Js-----(Kg.cm.s2)W----工作台重量(N)S-----螺杆螺距(cm)
(3)计算电机输出的总扭矩MM=MaMfMt(1-3)Ma=(JmJt).n/T×1.02×10ˉ2(1-4)式中Ma----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------(N.m)Jm.Jt-----电机自身惯量和负载惯量(Kg.cm.s2)n----电机所需的转速(r/min)T电机升速时间(s)Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-5)Mf导轨摩擦转换为电机转矩(N.m)u摩擦系数η---率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-6)Mt切削力转化为电机扭矩(N.m)Pt-----(N)
(4)负载启动频率估算。步进电机接线方法的数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯性有很大关系,估算公式为fq=fq中式01/2(1-7)fq----载起动频率(Hz)fq0-空载起动频率Ml起动频率下由矩频特性决定的电机输出扭矩(N.m)如果负载参数不能准确确定,则可以按照fq=1/2fq0进行估算.
(5)计算运行的最高频率和升速时间。
由于电机的输出扭矩随电机的输出扭矩随频率的增加而下降,因此在最高频率下,矩频特性的输出扭矩应能驱动负载,并留下足够的余量。
(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。
负载力矩可按型(1-5)和型(1-6)计算。当电机进给速度最大时,由矩频特性决定的步进电机接线方法的输出力矩应大于Mf与Mt和,并留有余量。