स्टेपर मोटर्सचा वेग कसा कमी होतो?

अ‍ॅक्ट्युएटर म्हणून,स्टेपर मोटरमेकाट्रॉनिक्सच्या प्रमुख उत्पादनांपैकी एक म्हणजे स्टेपर मोटर, जी विविध ऑटोमेशन नियंत्रण प्रणालींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स आणि अचूक उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे, स्टेपर मोटर्सची मागणी दिवसेंदिवस वाढत आहे. स्टेपर मोटर्स आणि गिअर ट्रान्समिशन यंत्रणा एकत्र करून एक रिडक्शन गिअर बॉक्स तयार केला जातो, जो आता अधिकाधिक उपयोगांमध्ये दिसून येतो. आज लहान उपकरणे बनवणारे आणि प्रत्येकजण मिळून या प्रकारच्या रिडक्शन गिअर ट्रान्समिशन यंत्रणेला समजून घेत आहेत.

 

स्टेपर मोटर्सचा वेग कसा कमी होतो?

स्टेपर मोटर ही एक सामान्यपणे आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी ड्राइव्ह मोटर असून, आदर्श ट्रान्समिशन परिणाम साधण्यासाठी ती सहसा मंदन उपकरणांसोबत वापरली जाते; आणि स्टेपर मोटरसाठी सामान्यपणे वापरली जाणारी मंदन उपकरणे आणि पद्धती, जसे की रिडक्शन गिअर बॉक्स, एन्कोडर, कंट्रोलर, पल्स सिग्नल इत्यादी.

 

नाडी संकेताचे मंदन:स्टेपर मोटरच्या फिरण्याचा वेग, इनपुट पल्स सिग्नलमधील बदलावर अवलंबून असतो. सैद्धांतिकदृष्ट्या, ड्रायव्हरला एक पल्स दिल्यावर, स्टेपर मोटर एका स्टेप अँगलने (एका उप-विभागीय स्टेप अँगलने) फिरते. प्रत्यक्षात, जर पल्स सिग्नल खूप वेगाने बदलला, तर स्टेपर मोटरमधील अंतर्गत डॅम्पिंग प्रभावामुळे निर्माण होणाऱ्या रिव्हर्स इलेक्ट्रिक पोटेन्शिअलमुळे, रोटर आणि स्टेटरमधील चुंबकीय प्रतिसाद इलेक्ट्रिकल सिग्नलमधील बदलाशी जुळत नाही, ज्यामुळे ब्लॉकिंग होते आणि स्टेप्स वाया जातात.

 

रिडक्शन गिअरबॉक्समुळे होणारा वेग कमी होणे:रिडक्शन गिअरबॉक्ससह वापरल्या जाणाऱ्या स्टेपर मोटरमध्ये, स्टेपर मोटरचा आउटपुट वेग जास्त असतो, पण टॉर्क कमी असतो. ही मोटर रिडक्शन गिअरबॉक्सला जोडलेली असते, आणि गिअरबॉक्समधील अंतर्गत रिडक्शन गिअर सेटच्या मेसिंगमुळे रिडक्शन रेशो तयार होऊन ट्रान्समिशन तयार होते. यामुळे स्टेपर मोटरचा आउटपुट जास्त वेग कमी होतो आणि ट्रान्समिशन टॉर्क वाढून आदर्श ट्रान्समिशन परिणाम साधला जातो. हा रिडक्शन परिणाम गिअरबॉक्सच्या रिडक्शन रेशोवर अवलंबून असतो; रिडक्शन रेशो जितका जास्त, तितका आउटपुट वेग कमी, आणि याउलट.

 

वक्र घातांकीय नियंत्रण गती:सॉफ्टवेअर प्रोग्रामिंगमध्ये, एक्सपोनेंशियल कर्व्हसाठी प्रथम टाइम कॉन्स्टंट्सची गणना केली जाते आणि ते कॉम्प्युटरच्या मेमरीमध्ये साठवले जातात, जेणेकरून काम करताना त्यांची निवड करता येईल. सामान्यतः, स्टेपर मोटरच्या प्रवेग आणि मंदनाचा कालावधी ३०० मिलीसेकंद किंवा त्याहून अधिक असतो. जर तुम्ही खूप कमी प्रवेग आणि मंदनाचा कालावधी वापरला, तर बहुतेक स्टेपर मोटर्सना उच्च वेगाने फिरवणे कठीण होईल.

 

एन्कोडर नियंत्रित मंदन:एक सोपी आणि व्यावहारिक नियंत्रण पद्धत म्हणून, स्टेपर मोटर ड्राइव्हमध्ये PID नियंत्रणाला व्यापक उपयोग मिळाला आहे. हे दिलेल्या मूल्य r(t) आणि प्रत्यक्ष आउटपुट मूल्य c(t) वर आधारित आहे, ज्यातून नियंत्रण विचलन e(t) तयार होते. हे नियंत्रण राशीच्या रेषीय संयोजनाद्वारे समानुपाती, समाकलित आणि अवकल विचलनाद्वारे नियंत्रित वस्तूचे नियंत्रण करते. या शोधनिबंधात द्वि-फेज हायब्रीड स्टेपर मोटरमधील एकात्मिक स्थिती संवेदकाचा वापर केला आहे आणि स्थिती शोधक व सदिश नियंत्रणावर आधारित स्वयंचलितपणे समायोजित होणारा PI गती नियंत्रक तयार केला आहे, जो बदलत्या कार्यस्थितींमध्ये समाधानकारक क्षणिक वैशिष्ट्ये प्रदान करतो. स्टेपर मोटरच्या गणितीय मॉडेलवर आधारित, स्टेपर मोटरची PID नियंत्रण प्रणाली तयार केली आहे आणि मोटरच्या हालचालीला निर्दिष्ट स्थितीपर्यंत नियंत्रित करण्यासाठी नियंत्रण राशी मिळवण्याकरिता PID नियंत्रण अल्गोरिदमचा वापर केला आहे. शेवटी, सिम्युलेशनद्वारे हे सत्यापित केले आहे की नियंत्रणामध्ये चांगली गतिशील प्रतिसाद वैशिष्ट्ये आहेत. PID नियंत्रकाचे फायदे म्हणजे साधी रचना, उच्च मजबुती आणि उच्च विश्वसनीयता, परंतु तो प्रणालीमधील अनिश्चित माहिती प्रभावीपणे हाताळू शकत नाही.

 

स्टेपर मोटर कोणत्या रिड्यूसरसोबत जुळवता येते? स्टेपर मोटर आणि गिअरबॉक्स निवडताना या घटकांकडे लक्ष देणे आवश्यक आहे, आणि एकत्र वापरण्यासाठी कोणत्या प्रकारचा गिअरबॉक्स निवडता येईल?

 

१. रिड्यूसरसह स्टेपर मोटर वापरण्याचे कारण

 

स्टेपर मोटर स्टेटर फेज करंटची फ्रिक्वेन्सी बदलते, म्हणजेच स्टेपर मोटर ड्राइव्ह सर्किटचा इनपुट पल्स बदलून, ती कमी-गतीने फिरू लागते. कमी-गतीची स्टेपर मोटर स्टेपिंग कमांडची वाट पाहत असताना, रोटर थांबलेला असतो. कमी-गतीच्या स्टेपिंगमध्ये, गतीमध्ये खूप मोठे चढउतार होतात. अशा वेळी, उच्च-गती ऑपरेशनमध्ये बदल केल्यास, गतीतील चढउतारांची समस्या सुटू शकते, परंतु टॉर्क अपुरा पडतो. म्हणजेच, कमी गतीमध्ये टॉर्कमध्ये चढउतार होतात आणि उच्च गतीमध्ये टॉर्क अपुरा पडतो, यासाठी रिड्यूसर वापरण्याची गरज असते.

 

२. स्टेपर मोटर अनेकदा रिड्यूसरसोबत वापरली जाते.

 

रिड्यूसर हा एक प्रकारचा गिअर ड्राइव्ह, वर्म ड्राइव्ह, गिअर-वर्म ड्राइव्ह आहे, जो एका मजबूत आवरणात बंद असतो. याचा उपयोग अनेकदा प्राइम मूव्हर आणि वर्क मशीन यांच्यामध्ये, किंवा प्राइम मूव्हर आणि वर्क मशीन किंवा ॲक्ट्युएटर यांच्यामध्ये वेग आणि टॉर्कचे प्रसारण जुळवण्यासाठी केला जातो. रिड्यूसरची व्याप्ती मोठी आहे, प्रसारणाच्या प्रकारानुसार त्याचे गिअर रिड्यूसर, वर्म गिअर रिड्यूसर आणि प्लॅनेटरी गिअर रिड्यूसरमध्ये वर्गीकरण केले जाते. प्रसारणाच्या टप्प्यांच्या संख्येनुसार त्याचे एक-स्तरीय आणि बहु-स्तरीय रिड्यूसरमध्ये वर्गीकरण केले जाते; गिअरच्या आकारानुसार त्याचे दंडगोलाकार गिअर रिड्यूसर, बेव्हल गिअर रिड्यूसर आणि बेव्हल-दंडगोलाकार गिअर रिड्यूसरमध्ये वर्गीकरण केले जाते; आणि प्रसारण व्यवस्थेच्या स्वरूपानुसार त्याचे उलगडलेले रिड्यूसर, शंट रिड्यूसर आणि कोॲक्सिअल रिड्यूसरमध्ये वर्गीकरण केले जाते. स्टेपर मोटर असेंब्ली रिड्यूसरमध्ये प्लॅनेटरी रिड्यूसर, वर्म गिअर रिड्यूसर, पॅरलल गिअर रिड्यूसर आणि फिलामेंट गिअर रिड्यूसर यांचा समावेश होतो.

 

 

स्टेपर मोटर प्लॅनेटरी रिड्यूसरच्या अचूकतेबद्दल काय?

 

 

रिड्यूसरच्या अचूकतेला रिटर्न क्लिअरन्स असेही म्हणतात. जेव्हा आउटपुट टोक स्थिर ठेवले जाते आणि इनपुट टोक घड्याळाच्या दिशेने व विरुद्ध दिशेने फिरवून आउटपुट टोकावर रेटेड टॉर्कच्या +-२% टॉर्क निर्माण केला जातो, तेव्हा रिड्यूसरच्या इनपुट टोकावर एक लहान कोनीय विस्थापन होते आणि या कोनीय विस्थापनाला रिटर्न क्लिअरन्स म्हणतात. याचे एकक 'आर्क मिनिट्स' आहे, म्हणजेच अंशाचा साठवा भाग. सामान्यतः रिटर्न क्लिअरन्सची मूल्ये गिअरबॉक्सच्या आउटपुट बाजूशी संबंधित असतात. स्टेपर मोटर प्लॅनेटरी रिड्यूसरमध्ये उच्च दृढता, उच्च अचूकता (एका टप्प्यात १ मिनिटाच्या आत काम पूर्ण होऊ शकते), उच्च प्रेषण कार्यक्षमता (एका टप्प्यात ९७%-९८%), उच्च टॉर्क/व्हॉल्यूम गुणोत्तर, देखभाल-मुक्त इत्यादी गुणधर्म असतात.

 

स्टेपर मोटर ट्रान्समिशनची अचूकता समायोजित करता येत नाही. स्टेपर मोटरचा फिरण्याचा कोन पूर्णपणे स्टेपची लांबी आणि पल्सच्या संख्येवर अवलंबून असतो. पल्सची संख्या ही एक पूर्ण मोजणी असू शकते, अंकीय संख्या ही अचूकतेची संकल्पना नाही; एक स्टेप म्हणजे एक स्टेप आणि दोन स्टेप्स म्हणजे दोन स्टेप्स. सध्या जी अचूकता ऑप्टिमाइझ केली जाऊ शकते, ती म्हणजे प्लॅनेटरी गिअरबॉक्सच्या गिअर रिटर्न क्लिअरन्सची अचूकता.

 

1. स्पिंडल अचूकता समायोजन पद्धत:प्लॅनेटरी गिअरबॉक्स स्पिंडलच्या फिरण्याच्या अचूकतेचे समायोजन करताना, जर स्पिंडलची स्वतःची मशीनिंग त्रुटी आवश्यकता पूर्ण करत असेल, तर रिड्यूसर स्पिंडलची फिरण्याची अचूकता सामान्यतः बेअरिंगद्वारे निश्चित केली जाते. स्पिंडलच्या फिरण्याच्या अचूकतेचे समायोजन करण्याची गुरुकिल्ली म्हणजे बेअरिंग क्लिअरन्स समायोजित करणे. योग्य बेअरिंग क्लिअरन्स राखणे हे स्पिंडलच्या घटकांच्या कार्यक्षमतेसाठी आणि बेअरिंगच्या आयुष्यासाठी अत्यंत महत्त्वाचे आहे. रोलिंग बेअरिंगच्या बाबतीत, जेव्हा क्लिअरन्स जास्त असतो, तेव्हा त्यामुळे केवळ बलाच्या दिशेने रोलिंग बॉडीवर भार केंद्रित होत नाही, तर बेअरिंगच्या आतील आणि बाहेरील रिंग रेसवेच्या संपर्कात गंभीर ताण केंद्रीकरणाची घटना देखील घडते, ज्यामुळे बेअरिंगचे आयुष्य कमी होते, तसेच स्पिंडलची मध्यरेषा विचलित होते, ज्यामुळे स्पिंडलच्या भागांमध्ये कंपन होण्याची शक्यता असते. म्हणून, रोलिंग बेअरिंगचे समायोजन प्री-लोडिंगद्वारे करणे आवश्यक आहे, जेणेकरून बेअरिंगच्या आत विशिष्ट प्रमाणात इंटरफेरन्स निर्माण होईल आणि रोलिंग बॉडी व आतील आणि बाहेरील रिंग रेसवेच्या संपर्कात एक विशिष्ट लवचिक विकृती निर्माण होईल, ज्यामुळे बेअरिंगची दृढता सुधारेल.

२. समायोजन अंतर पद्धत:प्लॅनेटरी गिअरबॉक्सच्या हालचालीच्या प्रक्रियेत घर्षण निर्माण होते, ज्यामुळे भागांच्या आकारात, स्वरूपात आणि पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेत बदल होतात आणि झीज होते, परिणामी भागांमधील अंतर वाढते. भागांमधील सापेक्ष हालचालीची अचूकता सुनिश्चित करण्यासाठी आपल्याला योग्य प्रमाणात समायोजन करणे आवश्यक आहे.

 

३. त्रुटी भरपाई पद्धत:योग्य जुळवणीद्वारे भागांमध्येच त्रुटी असतात, जेणेकरून सुरुवातीच्या काळात होणारी परस्पर ऑफसेटची घटना टाळता येते आणि उपकरणाच्या हालचालीच्या मार्गाची अचूकता सुनिश्चित करता येते.

 

1. सर्वसमावेशक भरपाई पद्धत:अचूकतेतील त्रुटींचे एकत्रित परिणाम दूर करण्यासाठी, वर्क टेबलच्या योग्य समायोजनासह प्रक्रिया करण्यासाठी रिड्यूसरसोबतच स्थापित केलेले टूल हस्तांतरित केले गेले आहे.