استپ موتور

بی شک بخش بزرگی از دستگاه های cnc متوسط و کوچک که در فروشگاه ها به فروش میرسند از استپ موتور استفاده می کنند.

این نوع از موتورها تعداد نسبتا زیادی قطب مغناطیسی دارند که شامل سیم پیچ داخلی استاتور می شوند.داشتن مقدار زیادی قطب به روتور امکان می دهد که افزایش خیلی کمی در حرکت چرخشی داشته باشد.این توانایی از خاصیت های ذاتی استپ موتور ها است که هر دور چرخش به ۲۰۰ قسمت تقسیم می شودکه زاویه هریک از این قسمت ها ۱٫۸ درجه است.که این محاسبه حاصل تقسیم یک دور که ۳۶۰ درجه است تقسیم بر۲۰۰ قسمت می شود.

اینها رایج ترین موتورها هستند و وقتی که با یک درایور ضرب کننده در ۱۰ کوپل می شوند و نتیجه آن می شود ۲۰۰۰ پله در هر چرخش شفت موتور

نتیجه دنده دنده بودن استپ موتور ها این است که استپ موتورها به انکودر نیازی نداشته ودر این وضعیت اوپن لوپ در نظر گرفته می شوند.

استپ موتورها در اندازه های مختلف و قطعات وابسته عرضه می شوند با مشخصات صنعتی با استاندارد(NEMA)

سایزهای خاصی که این موتورها معمولا در دستگاه های cnc اعم از دستگاه های خراطی و روتاری و تراشکاری استفاده می شوند سایزهای NEMA17, NEMA23,NEMA34,NEMA42 هستند.

نکته مهمی که باید یادآوری شود این است که تعداد کوچکتر و حجم قاب کوچکتر برای نصب موتور است.برای مثال فضای مناسب برای NEMA23 2.3 سانتی مترمربع و برای NEMA34 3.4 سانتی مترمربع است.

استپ موتورها در سه نوع تک فاز دوفاز سه فاز موجود می باشند که مرتبط می شود با گشتاور موتور می شوند.

معمولا از موتورهای تک فاز و سه فاز به دلیل اندوکتانس و تعداد دور بالا در هر دقیقه استفاده می شود.

شفت خروجی این موتورها از ۱٫۴ در کوچکترین موتورها تا ۱٫۲ در موتورهای بزرگ با NEMA42 متغیر است همچنین استاندار مشخصی برای قطر شفت این موتورها وجود ندارد.

استپ موتورها در انواع ۴ و ۶ و ۸ سیمه قابل دسترسی هستند.که بستگی دارد به اینکه سازنده چه نوع سیم بندی در موتور انجام داده است.ساختار ۶ سیمه در استپ موتور ها برمی گردد به نوع تک قطبی آن ها.نوع ۴ و ۸ سیمه استپ موتورها برای ساختار سیم بندی دو قطبی استفاده می شود.در داخل نوع هشت سیمه کاربر می تواند انتخاب کند برای مشخص کردن سیم بندی موازی تک قطبی یا سری تک قطبی.

تفاوت عمده بین سیم بندی موازی و سری در مقدار جریانی که کشیده می شود و توانایی چرخش موتور در هر دقیقه است.

سیم بندی استپ موتورها در حالت دوقطبی بازده گشتاور یکسانی خواهد داشت.اما به ۱٫۵ آمپر برای راه اندازی نیاز خواهد داشت و به ۱٫۵ برابر سرعت بالقوه خود خواهد رسید.سیم های استپ موتور مستقیما به درایو وصل می شوند.اکثر درایو های استپ موتور دوقطبی هستند.اکثر قریب به اتفاق درایوهای موجود در بازار به صورت دوقطبی عرضه می شوند.این به این معنی است که این درایوها چهار سوکت برای سیم بندی موتور دارند.اگر شما استپ موتور ۶ یا ۸ سیمه دارید باید طبق کاتالوگی که از شرکت سازنده میگیرید نحوه تبدیل آن به سیم بندی ۴ سیمه را مطالعه و طبق آن به درایو وصل کنید.موتورهای تک قطبی یا ۶ سیمه می توانند به صورت دوقطبی استفاده شوند

فقط با نگاه  کردن به موتور مشخص نمی‌شود که چه اتصالات یا فازهایی در داخل با سیم‌کشی موتور وجود دارد. بنابراین این نکته حائز اهمیت است که که کدام سیم ها باید هنگام وصل کردن به راه انداز با یکدیگر جفت شوند. هرچند که اگر نقشه سیمکشی یا کد رنگ‌ها را برای موتور داشته باشید این کار راحت انجام خواهد شد. اگر شما این اطلاعات را نداشته باشید بازهم می‌توانید فازها را به وسیله اتصال سیم‌ها به یکدیگر پیدا کنید. به طور مثال اگر شما موتوری با سیم‌های رنگی به ترتیب: قرمز، آبی، سیاه و سفید داشتید. توسط پروسه حذف و تماس سیم قرمز به آبی، سیاه و سرانجام سفید شما متوجه خواهید شد که شفت موتور با کدام یک از این ترکیبات، با دست سخت تر به چرخش در می‌اید. به عنوان مثال ما می‌توانیم بگوییم زمانی که سیم قرمز با سیم سفید تماس پیدا کند چرخش شفت خروجی سخت تر خواهد شد. تست کردن توسط تماس سیم آبی به سیاه نتایج مشابهی را خواهد داد. در حال حاضر شما متوجه شدید که سیم های مرتبط با دو فاز موتور به ترتیب : قرمز/سفید و آبی/سیاه می‌باشد. اگر شما به طور همزمان هردو ترکیب فازها را به یکدیگر متصل کنید به احتمال زیاد شفت موتور با دست نخواهد چرخید. وصل کردن این سیم ها به راه انداز(درایور) موتور به این صورت خواهد بود که سیم های قرمز/ سفید به فاز ۱و سیم های آبی/سیاه به فاز ۲ بر روی درایو وصل خواهند شد. با وجود اینکه ترتیب چندان مهم نیست ولی جفت بودن سیم‌ها مهم می‌باشد. حال اگر شما سیگنال پله‌ای را به راه انداز اعمال کنید متوجه خواهید شد که شفت موتور شروع به حرکت خواهد کرد. اگر چرخش در جهت مورد نظر نبود (جهش در جهت عقربه های ساعت مخالف خلاف عقربه های ساعت) شما می‌توانید به سادگی ترتیب سیم های یک فاز را عوض کنید. با برگشت به مثال قبلی، شما می‌توانید ترتیب سیم های قرمز/سفید را همانند قبل نگه دارید ، اما فاز دوم را برعکس کنید یعنی آبی/سیاه. اینکار موجب تغییر جهت در چرخش موتور خواهد شد.

توجه داشته باشید که احتیاطی باید در مورد اندازه های غیر استاندارد NEMA صورت بگیرد.( انجمن ملی تولیدکنندگان برقی National Electrical Manufacturers Association  که در سال تأسیس ۱۹۲۶ شده است.مشهور به NEMA، یک سازمان آمریکایی است که در زمینه استانداردهای مورد استفاده در صنایع، مهندسی، و پزشکی فعالیت دارد.انجمن ملی تولیدکنندگان الکتریکی (NEMA)، استانداردهای مورد استفاده در آمریکای شمالی برای درجات مختلفی از پیوست های الکتریکی که به طور معمول در صنعت کاربردهایی را دارند، تعریف می کند. هر کدام برای حفاظت در برابر دسترسی شخصی به قسمت های خطرناک و شرایط محیطی تعیین شده وابسته به نوع امتیاز بندی شده اند. یک پیوست NEMA نوعی ممکن است برای فراهم کردن حفاظت در برابر عوامل محیطی از قبیل آب، گرد و خاک، روغن یا خنک کننده یا مکانهایی محتوی عوامل خورندگی مانند استیلن یا بنزین است. یک لیست کامل از انواع پیوست های NEMA در وب سایت www.chavoshtech.com موجود می باشد.)

 

این نکته حائز اهمیت است که موتورهای پله ای موجود در بازاروجود دارند که مطابق با اندازه فوت پرینت NEMA نمی‌باشند. واحدی که در بخش ۳ شکل ۵-۳ نشان داده شده است مثالی از فوت پرینت  با سایزغیر استاندارد NEMA می‌باشد. در بیشتر موارد جابجا کردن اجزای سخت ‌فزارکار ساده ای نخواهد

بود، همانند موتور و محل قرارگیری موتور زمانی که سوراخ های پایه ها متفاوت است. همچنین زمانی که شما شروع به استفاده از اندازه های غیر استاندارد کردید باید توقع مکان کمتر و امکانات کمتر را داشته باشید هم چنین باید انتظار داشته باشید که هزینه بیشتری را هنگام نصب در اولین جا بدهید. توصیه می‌شود که همیشه از سخت افزار (و نرم افزار) استاندارد استفاده کنید. برای این دسته از موتورها استفاده از سری فریم های NEMA پتانسیل بیشتری را در طول زمان برای شما ذخیره خواهد کرد. خیلی راحت تر است که موتور NEMA34 و یا موتور کوچکتر با موردی که دارای جا سوراخی یا  مکان نصب قابل مقایسه است تعویض نمود. یا  حتی فروش لوازم استفاده شده شما می‌تواند محدود شود زیرا بیشتر خریداران به طور معمول دنبال تجهیزات استاندارد می‌گردند. اگر شما قصد خرید تجهیزات جدیدی را دارید از فروشنده این دسته از سوالات را بپرسید.

مشخصات معمول برای یک موتور پله ای را می توان در جدول ۱-۴ نشان داده شده است. وقتی مردم در زمینه موتورهای پله ای تازه کار هستند ، بیشتر اطلاعات بالا برای آنها گنگ می‌باشد.

اگر شما میخواهید از یک ماشین   CNC (یک نوع دستگاه تراش می‌باشد) با کاربرد خاص را بخرید، با دید مثبت میتوان انتظار داشت شرکت یا فردی که مسئول طراحی سیستم می‌باشد این اطلاعات را خواهد فهمید. هرچند که انتخاب یک موتور صحیح فقط یک انتخاب نیست. در حقیقت اینکه چگونه موتوربه طور مستقیم  هم به درایور استفاده شده، هم به تعداد درایورها و موتورهایی که به طور همزمان استفاده خواهند شد، با توجه به ظرفیت منبع تغذیه(ولتاژ و جریان) ، اتصال پیدا کند. علاوه بر این محدودیت ها، استفاده کننده ممکن است ملاکهای خاص خود مانند به دست آوردن یک برش یا گردش سریع ، کمترین نیروی برشی  و دقت را مد نظر داشته باشد. یکی از مهمترین مشخصه های در مورد موتورهای پله ای استفاده از توان چرخشی (به طور مثال گشتاور) در محدوده سرعت نامی آن است. موتورهای پله ای هنگامی که در سرعت های پایین تر میچرخند، دارای بیشترین مقدار گشتاور هستند . نقطه ای در منحنی سرعت شفت وجود دارد که  از انجا نسبت گشتاور به rpm شروع به کاهش یافتن می‌کند. جایی که این نقطه اتفاق میافتد تا حد زیادی وابسته به مقدار اندوکتانس موتور دارد.  به طور کلی با یک قاعده سر انگشتی میتوان گفت موتورها با اندوکتانس کمتر تمایل بیشتری به نگهداری مقدار گشتاور نامی در سرعت های چرخش های بالاتر، قبل از کاهش شیب دارند. فهمیدن و استفاده کردن از این مفاهیم به طور قطع در بعضی کاربردها نسبت به سایر کاربردها مهم تر است. به طور مثال استفاده از ماشین های پله ای در ماشین برش پلاسما که هیچکدام از نیروهای برش خلاف یکدیگر نمی‌باشد.بنابراین لازم نیست که گشتاور با مقدار بیشتر از مقدار فرمان داده شده توسط دستگاه روتر نگه داشته شود.در یک کاربرد  مانند روتر میخواهیم مطمئن شویم که سرعت نیروی برش (که برابر سرعت rpm شفت می‌باشد) بالاتر از نقطه ای که گشتاور موتور در آن شروع به افت کردن میکند نشود. در طی حرکات سریع- زمانی که سر دوکی ماشین یا (سر هرزگرد) از نقطه ای به نقطه دیگر حرکت می‌کند بدون اعمال برش- گشتاور کمتری مورد نیاز می‌باشد و تنها نیروی مقاومی که باید بر آن غلبه شود نیروی اصطکاک ماشین می‌باشد.

ولتاژ نامی پارامتر مهم دیگری است که باید رابطه آن با منبع ولتاژ در نظر گرفته شود. طبق یک قاعده سرانگشتی اندازه ولتاژ باید در حدود ۲۵ تا ۲۰ برابر کمتر از ولتاژ DC منبع ولتاژ باشد. به طور مثال اگر مقدار حداکثر یا مجاز ولتاژ موتور پله ای برابر ۳٫۲ ولت باشد، رنج منبع تغذیه شما باید در حدود ۶۴ تا ۸۰ ولت DC باشد. شما باید مطمئن شوید درایوری که استفاده می‌کنید ظرفیت کنترل این حجم از ولتاژ را داشته باشد. در حقیقت برای  داشتن سرعت و گشتاور بالاتر شما باید منبع تغذیه ای را انتخاب کنید که که تا حد امکان به ولتاژ نامی درایور نزدیک باشد.

ما بحث درباره موتورهای پله ای با آخرین توصیه تمام می‌کنیم- بزرگتر لزوما به معنای بهتر نمی‌باشد و لزوما یک سایز نیست که بتواند به همه جا اندازه باشد. هنگام انتخاب موتور واقع گرا و منطقی باشید تا موتوری انتخاب کنید که مناسب کار شما باشد  نه اینکه هرکدام که  در دسترس بود یا بزرگترین را انتخاب کنید. اگر شما از اینکه اینکه چه سایزی را انتخاب کنید نامطمئن هستید، اطلاعات لازم را از سایر کاربران در فروم CNC دریافت کنید.

تعیین حداکثر عملکرد و ثبات سیستم استپرشامل پیدا کردن نقطه ای که موتور جای گام ها را از دست می‌دهد. چیزی که می‌تواند از طریق تست مشخص شود، استفاده از مقدار کنترلر نرم افزاری است که سرعت و شتاب را تا ۸۰ درصد نقطه بحرانی محدود می‌کند که در نتیجه میتواند  تضمین کند که در حالت عادی گام (یا موقعیتی) از دست نمی‌رود. شکل ۲-۴ و ۳-۴ تفاوت در مقادیر شتاب (افزایش یا کاهش سرعت) در تنظیم موتور و میزانسازی ماشین را نشان می‌دهد. مشخص است که استفاده از مقادیر شتاب کمتر، باعث شروع و پایان با شیب ملایم تر می‌گردد. هرچند که شما این چنین مقدار کمی که احتمالا بر روی سرعت برش مواد تاثیر می‌گذارد را نمیخواهید. تعیین بیشترین مقدار سرعت و شتاب توسط کاربر با آزمایش و خطا صورت خواهد گرفت.

‌‌‌

صفحه بعد                                      صفحه قبل