매우 신뢰성 있는 스테퍼 모터: 운동 제어 에서 힘 과 정확성 을 발휘 함
스테퍼 모터는 종종 서보 모터와 비교하면 과소평가되지만 비교 가능한 신뢰성을 제공합니다. 이 모터는 컨트롤러에서 드라이버로 보내는 펄스 신호와 정확하게 동기화됩니다.정확한 위치 및 속도 조절을 가능하게 합니다.높은 저속 토크와 최소한의 진동으로, 그들은 짧은 거리, 빠른 위치 응용 프로그램에서 우수합니다.
스텝 모터: 원칙, 종류, 응용 에 대한 완전 한 안내서
"스텝 모터? 세르보 모터는 더 잘 작동해야 합니다". 이것은 스텝 모터에 대해 논의 할 때 일반적인 오해입니다.스테퍼 모터는 첨단 산업 장비에서 일상 자동화 도구에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 우수합니다.이 기사는 왜 그들은 정밀 구동 시스템에서 최고의 선택으로 남아 있는지 설명합니다.
일부 사람들은 단계 모터를 간과 할 수 있지만, 높은 정확성 제어에서의 역할은 산업 전반에 걸쳐 중추적입니다. 그들은 공장 자동화 (FA), 반도체 / FPD / 태양 전지판 제조 장비,의료기기, 분석 기기, 정밀 단계, 금융 시스템, 식품 포장 기계, 심지어 카메라 개도 조정도
왜 스테이퍼 모터를 쓰죠?
사용 편리: 34%
저렴: 17%
간단한 작업:16%
조정 필요 없 12%
다른 것: 21%
질문자: 258명 (다중 답변 허용) / 오리엔탈 모터에서 조사
주요 이점: 사용 편리, 조작 가 간단, 비용 이 저렴
단계 모터 사용자를 대상으로 한 설문 조사에 따르면 많은 사람들이 사용자 친화성, 간단한 조작 및 구조 및 시스템 디자인과 직접 연결된 저렴한 비용으로 선호합니다.이 장점 들 은 단계 모터 의 간결 한 기계 및 구성 에 의해 설명 됩니다.그러나, 일부 독자들은 그들의 정확성과 토크 성능을 의심 할 수 있습니다. 이러한 의구심은 서보와 같은 다른 제어 모터와 직접 비교를 통해 가장 잘 해결됩니다.스테퍼 모터 특성을 이해하고 운영 필요에 맞추어, 사용자는 효과적으로 장비 비용을 줄일 수 있습니다. 아래에서, 우리는 그들의 주요 기능과 기술 통찰력을 분해:
빠른 저속/중속 성능으로 높은 정지 정확도
스테퍼 모터는 예외적인 정지 정확도를 제공하며 정확한 오픈 루프 제어 기능을 제공합니다. 예를 들어, RK II 시리즈는 회전 테이블의 위치화시 ±0.05° 정지 정확도를 달성합니다.누적 단계 오류가 없는 경우, 그들은 높은 정확도의 일관성 위치를 보장합니다. 인코더 없는 디자인은 신뢰성을 유지하면서 비용을 줄이면서 드라이브 시스템을 단순화합니다.
예를 들어, 스텝 모터의 정지 정확도 ±0.05°를 구슬 나사 장치로 변환할 때:
작동 조건:
• 모터: RK II 시리즈
• 볼 스크루의 납: 10mm
정지 정확도: ±1.4μm
일반적으로 땅공 나사형의 정확도는 ±10μm이다. 롤링공 나사형의 경우 정확도는 ±20μm로 감소한다.스테이퍼 모터의 정지 정확도가 볼 스크루 유형보다 훨씬 높다는 것을 나타냅니다..
스테퍼 모터는 저/중속 토크에서 우수합니다. 중~고속 토크를 일정하게 공급하고 긴 스트로크, 고 회전 작업에 적합합니다.,스테퍼 모터는 평평하지 않은 토크 곡선을 갖추고 있습니다. 낮은 / 중간 속도의 최고 토크는 높은 속도에 크게 떨어집니다. 이것은 짧은 스턴트 (예를 들어 제한 된 회전) 응용 프로그램에 이상적입니다.제공하는 곳:
간단히 말해서, 스테퍼는 가장 중요한 토크를 최적화합니다. 단거리, 정밀 구동 애플리케이션에 중요한 저/중속 범위입니다.
스텝 모터의 세 번째 뛰어난 특징은 반응성이다. 모터에 일방적인 명령을 보내는 오픈 루프 제어로, 스텝 모터는 명령 신호와 매우 동기화 될 수 있다.반대로, 서보 모터는 인코더 피드백에 의존하며 종종 명령 지연을 유발합니다. 그러나 스테프 모터는 입력되는 펄스로 실시간으로 작동하여 대기 시간을 최소화하고 빠른 반응을 보장합니다.
이것은 스테퍼 모터를 멀티 모터 동기화를 필요로하는 응용 프로그램에 이상적으로 만듭니다. 예를 들어, 두 개의 컨베이어로 구성된 보드 전송 시스템에서 각각 별도의 모터에 의해 구동됩니다.스테퍼 모터는 움직임을 정확하게 조정할 수 있습니다., 컨베이어 사이의 원활한 보드 전송을 보장합니다.
예제: 85mm 크기의 모터 프레임의 토크는 1000 r/min에서 400 W의 서보 모터의 명목 토크에 해당한다.
더 낮은 속도 범위에서의 토크는 최대 5배까지 증가 할 수 있습니다. 짧은 거리 위치하려면 낮은 / 중간 속도 범위에서 높은 토크가 필수적입니다.
빈번한 시작 및 정지와 함께 인치 응용 프로그램 이외에, 단계 모터는 진동을 좋아하지 않는 이미지 검사 프로세서의 위치에 적합합니다.세르보 모터로 조절하기 어려운 캠 드라이브, 그리고 벨트 드라이브와 같은 낮은 경직성 메커니즘. 또한, 벨트 드라이브로 볼 스크루 드라이브를 대체함으로써 비용이 크게 감소합니다.
비용 절감 이외에, 단계 모터는 성능 측면에서 많은 이점을 가지고 있습니다. 다음 차트는 전형적인 세르보 와트 범위의 RKII 시리즈 예제 변환 토크를 보여줍니다..더 아래에서 단계 모터에 대한 자세한 정보는 기본 구조, 시스템 및 예제 응용 프로그램과 같이 단계 모터에 대한 자세한 정보를 제공합니다.
스텝모터는 시계 시계처럼 고정된 각도로 회전합니다.매우 정확한 위치 설정은 모터 내부의 기계 구조 덕분에 오픈 루프 제어로 수행 될 수 있습니다.
회전과 속도를 완전히 제어 할 때, 스테퍼 모터의 간단한 구조는 모터 내부의 인코더와 같은 전기 구성 요소를 사용하지 않고 달성됩니다.스테퍼 모터는 매우 견고하고 매우 적은 실패로 높은 신뢰성을 가지고 있습니다.정지 정확도에 관해서는, ± 0.05° (추적된 피치 오류 없이) 는 매우 정확합니다.왜냐하면 단계 모터의 위치는 오픈 루프 제어에 의해 수행되고 작은 치아와 함께 자기 스테터와 자기 로터에 의해 작동하기 때문에, 스테퍼 모터는 서보 모터보다 명령에 대한 더 높은 후속 메커니즘을 가지고 있습니다. 또한 스테퍼 모터를 중지 할 때 사냥이 발생하지 않습니다. 그들은 또한 벨트 드라이브에서 훌륭합니다.경직성이 낮다.
펄스가 펄스 생성기를 통해 드라이버에 입력될 때, 스테퍼 모터는 입력 펄스의 수에 따라 위치한다. 5단계 스테퍼 모터의 기본 단계 각도는 0.72°와 1이다.2단계 스테퍼 모터 8°스텝 모터의 회전 속도는 운전자에게 주어진 펄스 주파수 (Hz) 의 속도에 의해 결정됩니다.그리고 그것은 단순히 운전자에게 입력 펄스 또는 주파수의 수를 변경하여 자유롭게 모터 회전을 변경할 수 있습니다스테퍼 모터는 위치 제어 모터뿐만 아니라 높은 동기화와 함께 속도 제어 모터로 사용됩니다.
• 고 주파수, 고정 단계 각의 반복 위치
• 너비 조절 등으로 인해 긴 정지 시간을 필요로 하는 위치
• 변화 하는 부하 와 변하는 경직성
• 1 회로 분할 위치
• 동시 작동 을 필요로 하는 모터 샤프트
정확한 위치 및 위치 제어 작업을 수행 할 수 있기 때문에 명령 펄스 수와 속도와 동기화 할 수 있으므로 센서와 같은 장치가 필요하지 않습니다.위치 설정용따라서 전체 시스템은 간단하게 구성됩니다. 인터폴레이션 작업과 같은 고급 제어가 필요하지 않으면 내장된 컨트롤러 함수 타입 드라이버가 권장됩니다.컨트롤러 제거로 비용을 줄입니다.펄스 생성기 및 PLC 위치 모듈과 같이
비록 오픈 루프 제어로 높은 정확도의 위치 설정이 가능하지만, 문제가 발생하면 어떻게 될까요?엔코더 타입 또는 내장 센서 폐쇄 루프 제어 타입 모터 (AR 시리즈) 를 사용할 수 있습니다..
설계 엔지니어들 사이에서 공통적인 문제는 비용 절감입니다. 실제로 비용을 더 줄일 방법이 없나요?공 나사 메커니즘을 기반으로 수행되었습니다아래에서 테스트의 세부 사항이 설명됩니다.
1속도를 더 높여
2추가적으로 비용을 줄여
[원래 계획된 장비의 조건] 메커니즘: 볼 스크루 + 서보 모터구슬 나침반과 철판으로 연결된 서보 모터에 기초하여 결정됩니다..
벨트 릴리로 메커니즘을 변경
• 속도를 높이고 싶다면 볼 스크루 => 벨트 메커니즘이 더 적합 할 수 있습니다 => 벨트 메커니즘으로 1000mm/sec에서 1500mm/sec까지 가능합니다.위치 정확성 문제가 없으면 벨트로 변경. • 벨트로 전환 할 수 있다면 비용을 크게 줄이십시오 => 벨트는 저렴하지만 낮은 경직성은 자동 조정에도 불구하고 서버 모터 작동의 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.
1스ikulu와 벨트 사이의 정지 정확도의 차이점... 정지 정확도가 얼마나 필요한가?
2낮은 강도의 영향, 정화 문제를 피하는 정착 시간에 영향을
• 스루프로 더 나은 정지 정확성. 벨트로 변경하는 데 문제가 없습니까? => 응용 프로그램의 필요한 정지 정확도는 ±0.05 ~ 0.1mm입니다. 이는 스루프만큼 정확하지 않습니다.따라서벨트로 교체해도 괜찮아
• 벨트로 전환하면 메커니즘의 경직성이 낮아지고 이로 인해 서보 모터 움직임이 불안정합니다. => 위치 모터 중 스테퍼 모터는 내장 인코더가 없습니다.이 이유 때문에, 그들은 조정이 필요하지 않으며 낮은 경직성에도 견고합니다. 변동하는 부하에 관계없이 움직임이 안정적입니다. 출력이 동일하다면 단계 모터를 고려하십시오.
메커니즘: 벨트 펄리 + 모터: 스테퍼 모터로 시도
1스ikulu와 벨트 사이의 정지 정확도의 차이점... 정지 정확도가 얼마나 필요한가?
2낮은 강도의 영향, 정화 문제를 피하는 정착 시간에 영향을
• 스루프로 더 나은 정지 정확성. 벨트로 변경하는 데 문제가 없습니까? => 응용 프로그램의 필요한 정지 정확도는 ±0.05 ~ 0.1mm입니다. 이는 스루프만큼 정확하지 않습니다.따라서벨트로 교체해도 괜찮아
• 벨트로 전환하면 메커니즘의 경직성이 낮아지고 이로 인해 서보 모터 움직임이 불안정합니다. => 위치 모터 중 스테퍼 모터는 내장 인코더가 없습니다.이 이유 때문에, 그들은 조정이 필요하지 않으며 낮은 경직성에도 견고합니다. 변동하는 부하에 관계없이 움직임이 안정적입니다. 출력이 동일하다면 단계 모터를 고려하십시오.
메커니즘: 벨트 펄리 + 모터: 스테퍼 모터로 시도
• 이동 가능한 질량 -> 최대 허용 부하 7kg • 이동 속도 -> 800 mm/ sec 로 개선 된 모터 => 스테퍼 모터에서 세르보 모터로 변경하여 50%의 비용을 줄입니다!메커니즘 => 볼 스크루에서 벨트 메커니즘으로 변경하여, 7%의 비용 절감!
비용 감축 을 할 수 있는 많은 방 이 있었다!
메커니즘의 제로 기반 검토를 수행하고 특징에 기반한 모터 선택을 통해 우리는 사양을 높이고 비용을 줄일 수 있었습니다.심지어 모터 크기가 약간 커진과거에는 모터 선택은 사용 용이성 또는 친숙성에 따라 이루어졌습니다.이 연습 후, 세르보 모터와 스테퍼 모터 사이의 작동의 차이점이 분명해졌습니다.스텝 모터가 예상보다 더 저렴하다는 것은 놀라운 일이었습니다.이 방법을 사용하는 다른 장치의 비용 절감에 대한 여지가 있어야합니다. 이 연습은 모터 사양과 비용 사이의 균형 잡힌 선택이모터 특성을 극대화 하는 동안 열쇠입니다.
고객 의 질문: 좋은 정지 정확성 을 가진 모터 를 찾고 있습니다. 단계 모터 와 서보 모터 사이 에 얼마나 큰 차이 가 있습니까?
가정: NX 시리즈 AC 서보 모터는 20 비트 인코더가 장착되어 있으므로 좋은 해상도와 좋은 정지 정확도를 가져야합니다.
먼저, 해상도와 정지 정확도 사이의 차이를 명확히 해야 합니다. 해상도는 회전 당 단계의 수이며, 또한 단계 모터에 대한 단계 각도라고 불립니다.필요한 위치가 얼마나 정확한지 고려할 때 필요합니다.정지 정확도는 실제 정지 위치와 이론적 정지 위치 사이의 차이입니다.
이것은 높은 정확성 인코더가 장착된 AC 서보 모터가 스테퍼 모터보다 더 나은 정지 정확성을 가지고 있다는 것을 의미합니까?
전혀 아닙니다. 과거에는 "세보 모터의 정지 정확도는 ±1 펄스 내의 인코더 해상도에 해당한다"는 개념에 문제가 없었습니다.최근 서버 모터에는 20 비트 인코더가 장착되어 있습니다.,048이 때문에, 인코더 설치 정확성으로 인한 오류는 정지 정확성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서,정지 정확성의 개념은 약간 변화하기 시작했습니다.
비교 차트에 따르면, 스테퍼 모터와 AC 서보 모터 사이의 정지 정확도는 거의 동일합니다 (± 0.02o ~ 0.03o).정확도는 단계 모터에 대한 모터의 기계적 정밀도에 달려 있습니다.따라서 정지 위치가 7.2o에서 수행 될 수 있다면, 위치는 모터 구조에 따라 항상 로터에 같은 작은 치아에 의해 수행됩니다.이것은 멈추는 정확성을 더 향상시키는 것이 가능합니다..
그러나, 단계 모터는 부하 토크 값에 따라 이동 각도를 생성 할 수 있습니다. 또한, 메커니즘 상태에 따라,AC 서보 모터는 가이드 조정에 대한 반응으로 더 넓은 사냥 폭을 가질 수 있습니다.이러한 이유로, 약간의 주의가 필요합니다.
