步進電機是用于定位運動控制的既經濟又理想的解決方案。步進電機集成傳感器后的信息反饋性能,令其逐步發展成為其他驅動方案強有力的競爭對手。
作為提供全套步進電機驅動解決方案的供應商,Oriental電機公司能夠為用戶提供兩相和五相的步進電機。其研發的AR系列步進-驅動復合電機代表了當前步進電機的技術水平。步進電機的步距損失可以通過閉環監控來避免:轉子
位置傳感器對轉子的旋轉角度進行識別和監控,在必要時自動激活閉環調節回路。這一功能在早一代的Alpha Step系列電動機中就已經得到了驗證。
利用步進-驅動復合電機實現節能
借助于閉環監控功能,即使出現意外的負載突變或突然加速步進電機的可靠性也能夠與伺服驅動系統相媲美。同時,其還保持了步進電機的優點,即可無擺動的迅速停止。另外,AR系列步進電機在使用壽命和旋轉角度的控制方面都得到了明顯改善。由于該步進電機所產生的熱損耗很小,最多可節能40%,而且其使用壽命更長(圖1),步進控制角度可在0.0036~0.36范圍內變化。
圖1 在Alpha Step系列基礎之上進一步研發而成的AR系列步進電機發熱低,使用壽命長,最多可以節能40%,采用了閉環監控技術后,還可有效避免步距丟失
新一代AR系列步進電機有42mm、60mm和85mm三種規格,可承受的最大力矩為37 Nm。除標準的無變速器配置形式外,還有帶錐齒輪變速器、行星齒輪變速器或諧波傳動變速器的配置方案可供用戶選擇。
在Oriental電機公司里驅動動力有單相或三相200~230V以及單相100~115V的電動機可選。這樣,利用不同組合用戶可有多達400余種的選擇。
書籍平衡裝置可采用兩相步進電機
為了更好地保存歷史文件,可以利用書籍掃描儀將其存儲在數字媒體上以便廣泛傳播。Microbox有限責任公司利用RBK系列兩相步進電機驅動放置書籍的平臺逐步趨近光學掃描設備(圖2)。在古籍掃描過程中,通常要一頁一頁地掃描,因此當掃描第一頁和最后一頁時,書籍平臺左右兩側的書籍厚度和重量是不同的。掃描儀中的平衡裝置可保證厚度為20 cm、最大重量為20kg的書籍在掃描過程中保持平衡。
圖2 書籍掃描儀中使用的RBK系列微型步進電機,定位運動可靠且平穩無聲
在該裝置中書籍平臺的運動由Oriental電機公司最新型的RBK系列步進電機來驅動。當運動到期望位置后,書籍平臺必須準確停止并在此位置保持靜止。該系列步進電機的微步距驅動裝置的定位精度為±0.05,可將一個步距分解為128個微步距,從而實現準確定位且無振動。即使在低轉速情況下,這一功能的運行也非常有效,工作噪聲很低。
Smooth-Drive低噪聲驅動功能
當電機的振動傳遞到電機外殼的支架上時,就會產生附加噪聲,同時會對運動精度帶來一定的影響。Oriental電機公司研發生產的具有Smooth-Drive低噪聲驅動功能的微步距驅動裝置,可以明顯降低步距電機工作時的噪聲,尤其是低轉速驅動時的噪聲。在2005年投產的第一代書籍掃描儀中,使用的是電機-驅動器復合而成的CSK系列步進電機,之后改用了微步距驅動裝置,而今天的書籍掃描儀配備的則是RBK 299驅動系統。
現在的RBD系列微步距驅動裝置同樣也是按照這樣的運動步距和運動速度來運動的,用戶無需對其原有設備的輸入脈沖頻率做任何改動。微步距驅動裝置能夠自動對某一運動距離進行步距細分。
同時,驅動系統還能對電機電流的波形進行校正,尤其是對其三次諧波的波形進行校正。電流的正弦波形的一致性越高,電機運轉時的振動就越小,步進電機旋轉的角度也就越精確。與傳統的體積較大的微步距驅動裝置相比,這種新型微步距驅動裝置不僅采用了新的控制電路和
濾波器,使用的零部件也更少,而且其體積更加小巧,可以在安裝使用空間有限的情況下使用。
RBK 299驅動系統由連接法蘭尺寸為85mm的
步進電機和RBD驅動器組成。其輸出的最大扭矩為4.4Nm,因此,能夠準確地把書籍放置在期望位置處,保證了很好的掃描效果。
圖3 PK系列步進電機是適于簡單使用工況的理想解決方案。該系列電機可擴展為3個變型產品,即IP 54防護等級的電纜連接方式、帶圓錐齒輪變速器及帶電機位置信息反饋編碼器等
驅動掃描頭的運動
在書籍掃描儀中Oriental電機公司的兩相步進電機PK 223控制著掃描攝像機的運動。PK系列步進電機適于在用戶已有的設備中使用,能夠滿足用戶對簡單且工作可靠的步進電機的要求(圖3)。其有3個變形類型開拓了更多的應用領域。例如,其電纜連接的變形形式就覆蓋了傳統的IP 54級要求。在需要的時候,Oriental電機公司也可以為用戶提供IP 65安全防護等級的步進電機。另外,其也能為用戶提供配備編碼器的步進電機,幫助用戶縮短研發解決方案的時間。