moteur pas à pas linéaire, également connu sous le nom demoteur pas à pas linéaireLe rotor, constitué d'un noyau magnétique, interagit avec le champ électromagnétique pulsé généré par le stator pour produire une rotation. Un moteur pas à pas linéaire, situé à l'intérieur du moteur, convertit ce mouvement rotatif en mouvement linéaire. Les moteurs pas à pas linéaires peuvent effectuer un mouvement linéaire ou un mouvement alternatif linéaire direct. Si un moteur rotatif est utilisé comme source d'énergie pour convertir un mouvement rotatif en mouvement linéaire, des engrenages, des cames et des mécanismes tels que des courroies ou des câbles sont nécessaires. Les premiers moteurs pas à pas linéaires ont été introduits en 1968 ; la figure suivante présente quelques exemples typiques.
Principe de base des moteurs linéaires à entraînement externe
Le rotor d'un moteur pas à pas linéaire à entraînement externe est un aimant permanent. Lorsqu'un courant traverse l'enroulement du stator, celui-ci génère un champ magnétique vectoriel. Ce champ magnétique entraîne la rotation du rotor selon un angle précis, de sorte que la direction de ses champs magnétiques coïncide avec celle du champ magnétique du stator. Lorsque le champ magnétique vectoriel du stator pivote d'un angle, le rotor pivote également selon cet angle. À chaque impulsion électrique, le rotor effectue une rotation d'un angle et avance d'un pas. Il produit un déplacement angulaire proportionnel au nombre d'impulsions et une vitesse proportionnelle à la fréquence des impulsions. Inverser l'ordre d'alimentation des enroulements inverse le sens de rotation du moteur. Ainsi, la rotation du moteur pas à pas peut être contrôlée en agissant sur le nombre d'impulsions, la fréquence et l'ordre d'alimentation des enroulements de chaque phase.
Le moteur utilise une vis sans fin comme axe de sortie. Un écrou d'entraînement externe, solidaire de la vis, empêche leur rotation relative et assure ainsi un mouvement linéaire. Il en résulte une conception grandement simplifiée permettant l'utilisation directe de moteurs pas à pas linéaires pour des mouvements linéaires précis dans de nombreuses applications, sans nécessiter de liaison mécanique externe.
Avantages des moteurs linéaires à entraînement externe
Les moteurs pas à pas linéaires à vis de précision peuvent remplacer les cylindres danscertaines applicationsLes moteurs pas à pas à vis linéaire offrent des avantages tels qu'un positionnement précis, une vitesse contrôlable et une grande exactitude. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment la fabrication, l'étalonnage de précision, la mesure de précision des fluides, le déplacement de position précis et bien d'autres domaines exigeant une haute précision.
▲ Haute précision, positionnement répétable jusqu'à ±0,01 mm
Le moteur pas à pas à vis linéaire réduit le problème de latence d'interpolation grâce à son mécanisme de transmission simple, sa précision de positionnement, sa répétabilité et sa précision absolue. Il est plus facile à mettre en œuvre que le système « moteur rotatif + vis ». La précision de positionnement répétée d'une vis ordinaire associée à un moteur pas à pas à vis linéaire peut atteindre ±0,05 mm, tandis que celle d'une vis à billes peut atteindre ±0,01 mm.
▲ Vitesse élevée, jusqu'à 300 m/min
La vitesse du moteur pas à pas à vis linéaire est de 300 m/min et son accélération de 10 g, tandis que celle de la vis à billes est de 120 m/min et son accélération de 1,5 g. La vitesse du moteur pas à pas à vis linéaire pourra être encore améliorée une fois le problème de dissipation thermique résolu, tandis que la vitesse du système rotatif « servomoteur et vis à billes » est limitée et difficilement extensible.
Longue durée de vie et entretien facile
Le moteur pas à pas à vis linéaire est idéal pour les applications de haute précision car, grâce à l'absence de contact entre les pièces mobiles et fixes due au jeu de montage, et à l'absence d'usure liée au mouvement alternatif à grande vitesse des éléments mobiles, il ne permet pas d'atteindre une telle précision. La vis à billes, quant à elle, ne garantit pas une telle précision lors d'un mouvement alternatif à grande vitesse, et le frottement important à haute vitesse entraîne l'usure de l'écrou, ce qui affecte la précision du mouvement et ne permet pas de répondre aux exigences de haute précision.
Sélection d'un moteur linéaire à entraînement externe
Lors de la conception de produits ou de solutions liés au mouvement linéaire, nous suggérons aux ingénieurs de se concentrer sur les points suivants.
1. Quelle est la charge du système ?
La charge du système comprend une charge statique et une charge dynamique, et souvent, la taille de la charge détermine la taille de base du moteur.
Charge statique : la poussée maximale que la vis peut supporter au repos.
Charge dynamique : la poussée maximale que la vis peut supporter lorsqu'elle est en mouvement.
2. Quelle est la vitesse de rotation linéaire du moteur ?
La vitesse de rotation du moteur linéaire est étroitement liée au pas de la vis : un tour de vis correspond à un pas de l'écrou. Pour une vitesse réduite, il est conseillé de choisir une vis à petit pas, et pour une vitesse élevée, il est conseillé de choisir une vis à grand pas.
3. Quel est le niveau de précision requis pour le système ?
Précision de la vis : la précision de la vis est généralement mesurée par la précision linéaire, c'est-à-dire l'erreur entre le déplacement réel et le déplacement théorique après que la vis ait effectué un tour complet à sec.
Précision de positionnement répétitif : la précision de positionnement répétitif est définie comme la capacité du système à atteindre la position spécifiée de manière répétée, ce qui constitue un indicateur important pour le système.
Jeu : jeu entre la vis et l’écrou au repos lorsque les deux axes présentent un déplacement relatif. Ce jeu augmente avec le temps de fonctionnement en raison de l’usure. Un écrou de compensation de jeu permet de compenser ou de corriger ce jeu. Lorsque le positionnement bidirectionnel est requis, le jeu est un facteur critique.
4. Autres sélections
Les points suivants doivent également être pris en compte lors du choix du moteur pas à pas linéaire : le montage est-il conforme à la conception mécanique ? Comment l’objet mobile sera-t-il fixé à l’écrou ? Quelle est la course utile de la vis sans fin ? Quel type de motorisation sera utilisé ?
Date de publication : 16 novembre 2022