Comment les moteurs pas à pas décélèrent-ils ?

En tant qu'actionneur,moteur pas à pasLe moteur pas à pas est un produit clé de la mécatronique, largement utilisé dans divers systèmes de contrôle d'automatisation. Avec le développement de la microélectronique et des technologies de fabrication de précision, la demande en moteurs pas à pas augmente de jour en jour. Ces moteurs, associés à un mécanisme de transmission par engrenages, forment un réducteur et sont de plus en plus présents dans de nombreuses applications. Aujourd'hui, ce type de mécanisme de transmission par engrenages réducteurs est accessible à tous.

 

Comment les moteurs pas à pas décélèrent-ils ?

Le moteur pas à pas, moteur d'entraînement couramment utilisé et largement répandu, est généralement utilisé avec un système de réduction pour obtenir un effet de transmission idéal ; les systèmes et méthodes de réduction couramment utilisés pour les moteurs pas à pas comprennent, par exemple, un réducteur, un codeur, un contrôleur, un signal d'impulsion, etc.

 

Décélération du signal d'impulsion :La vitesse de rotation d'un moteur pas à pas dépend de la variation du signal d'impulsion d'entrée. En théorie, lorsqu'une impulsion est envoyée au contrôleur, le moteur effectue une rotation d'un angle de pas (subdivision par unité d'angle de pas). En pratique, si le signal d'impulsion varie trop rapidement, le moteur, en raison de l'amortissement interne dû au potentiel électrique inverse, ne réagit pas correctement à la variation du signal électrique, ce qui entraîne un blocage et une perte de pas.

 

Décélération du réducteur :Un moteur pas à pas, associé à un réducteur, produit une vitesse de sortie élevée et un couple faible. Relié au réducteur, il forme une transmission par engrenages internes, ce qui réduit la vitesse de sortie du moteur et augmente le couple transmis, permettant ainsi une transmission optimale. L'efficacité de la réduction dépend du rapport de réduction : plus ce rapport est élevé, plus la vitesse de sortie est faible, et inversement.

 

Vitesse de contrôle exponentielle de la courbe :Dans la programmation logicielle, la courbe exponentielle calcule d'abord les constantes de temps stockées en mémoire, qui servent de point de sélection lors du fonctionnement. Généralement, le temps d'accélération et de décélération du moteur pas à pas est de 300 ms ou plus. Si ces temps sont trop courts, il sera difficile d'atteindre une vitesse de rotation élevée pour la grande majorité des moteurs pas à pas.

 

décélération de la commande d'encodeur :La commande PID, méthode de contrôle simple et pratique, est largement utilisée dans les entraînements de moteurs pas à pas. Elle repose sur la valeur de consigne r(t) et la valeur de sortie réelle c(t) pour calculer l'écart de commande e(t), qui résulte d'une combinaison linéaire des composantes proportionnelle, intégrale et dérivée de la grandeur de contrôle. Cet article utilise un capteur de position intégré dans un moteur pas à pas hybride biphasé et conçoit un régulateur de vitesse PI à adaptation automatique, basé sur un détecteur de position et une commande vectorielle. Ce régulateur offre des caractéristiques transitoires satisfaisantes sous des conditions de fonctionnement variables. À partir du modèle mathématique du moteur pas à pas, le système de commande PID est conçu et l'algorithme de commande PID est utilisé pour obtenir la grandeur de contrôle permettant de positionner le moteur selon la consigne. Enfin, la simulation confirme les bonnes caractéristiques de réponse dynamique de la commande. Le régulateur PID présente l'avantage d'une structure simple, d'une grande robustesse et d'une fiabilité élevée, mais il ne peut pas traiter efficacement les informations incertaines du système.

 

Quel réducteur convient à un moteur pas à pas ? Lors du choix d'un moteur pas à pas et d'un réducteur, il faut tenir compte de ces facteurs, et quel type de réducteur choisir pour une utilisation conjointe ?

 

1. Raison d'être du moteur pas à pas avec réducteur

 

Le fonctionnement d'un moteur pas à pas à basse vitesse repose sur la variation de la fréquence du courant de phase du stator, par exemple en modifiant l'impulsion d'entrée du circuit de commande. En attendant une commande de déplacement, le rotor est immobile, ce qui engendre d'importantes fluctuations de vitesse. Passer à une vitesse élevée permet alors de résoudre ce problème, mais le couple devient insuffisant. En résumé, à basse vitesse, le couple fluctue, tandis qu'à haute vitesse, il est nécessaire d'utiliser un réducteur.

 

2. Moteur pas à pas souvent avec réducteur.

 

Un réducteur est un type de transmission par engrenages, à vis sans fin ou à vis sans fin-engrenage, logé dans un carter rigide. Il est souvent utilisé comme réducteur entre le moteur principal et la machine à usiner, ou entre le moteur principal et la machine à usiner ou l'actionneur, afin d'adapter la vitesse et le couple de transmission. Il existe une large gamme de réducteurs, classés selon le type de transmission : réducteurs à engrenages, réducteurs à vis sans fin et réducteurs planétaires. Selon le nombre d'étages de transmission, on distingue les réducteurs à un étage et les réducteurs à plusieurs étages. Selon la forme des engrenages, on distingue les réducteurs à engrenages cylindriques, coniques et coniques-cylindriques. Selon la configuration de la transmission, on distingue les réducteurs dépliés, les réducteurs shunt et les réducteurs coaxiaux. Les réducteurs utilisés pour les moteurs pas à pas sont des réducteurs planétaires, à vis sans fin, à engrenages parallèles et à engrenages filamentaires.

 

 

Qu'en est-il de la précision des réducteurs planétaires des moteurs pas à pas ?

 

 

La précision d'un réducteur est également appelée jeu angulaire. Lorsque la sortie est fixe et que l'entrée tourne dans le sens horaire et antihoraire pour produire le couple nominal ±2 % à la sortie, un léger décalage angulaire apparaît à l'entrée du réducteur : ce décalage angulaire correspond au jeu angulaire. Son unité est la minute d'arc, soit un soixantième de degré. Les valeurs usuelles du jeu angulaire se réfèrent à la sortie du réducteur. Le réducteur planétaire à moteur pas à pas présente une rigidité élevée, une grande précision (un étage peut être réglé en moins d'une minute), un rendement de transmission élevé (97 à 98 % par étage), un rapport couple/volume élevé et ne nécessite aucun entretien.

 

La précision de transmission d'un moteur pas à pas n'est pas réglable. L'angle de fonctionnement du moteur est entièrement déterminé par la longueur du pas et le nombre d'impulsions. Le nombre d'impulsions correspond à un comptage complet, mais sa valeur numérique ne reflète pas la précision. Un pas représente un pas, deux pas représentent deux pas. La précision qui peut être optimisée actuellement est celle du jeu de retour des engrenages du réducteur planétaire.

 

1. Méthode de réglage de la précision de la broche :Le réglage de la précision de rotation de la broche d'un réducteur planétaire dépend, si l'erreur d'usinage de la broche elle-même est acceptable, du roulement. La clé de ce réglage réside dans l'ajustement du jeu du roulement. Un jeu approprié est essentiel au bon fonctionnement des composants de la broche et à la durée de vie du roulement. Pour un roulement à billes, un jeu important concentre la charge sur les billes dans le sens de la force et engendre une forte concentration de contraintes au niveau des bagues de contact, réduisant ainsi la durée de vie du roulement et provoquant une dérive de l'axe de la broche, susceptible d'entraîner des vibrations. Par conséquent, le réglage du roulement à billes nécessite une précharge afin de créer un léger jeu interne. Ce jeu induit une déformation élastique au contact des billes et des bagues, améliorant ainsi la rigidité du roulement.

2. Méthode de l'écart d'ajustement :Lors du mouvement d'un réducteur planétaire, des frottements se produisent, entraînant des modifications de taille, de forme et de qualité de surface entre les pièces, ainsi qu'une usure. L'écart entre les pièces augmentant, il est nécessaire de procéder à un réglage approprié afin de garantir la précision du mouvement relatif entre les pièces.

 

3. Méthode de compensation des erreurs :Les pièces elles-mêmes, malgré un assemblage approprié, présentent une erreur, de sorte que le phénomène de décalage mutuel pendant la période de rodage permette de garantir la précision de la trajectoire de mouvement de l'équipement.

 

1. Méthode de compensation globale :L'outil installé avec le réducteur lui-même pour effectuer le traitement a été transféré avec le réglage correct de la table de travail afin d'éliminer les résultats combinés des erreurs de précision.