Wśród silników elektrycznych charakterystyczną grupę stanowią silniki krokowe. Tym, co je odróżnia od większości silników obracających się w sposób ciągły, jest wykonywanie ruchów o zadany kąt obrotu. W wielu aplikacjach ta właściwość jest bardzo pożądana, gdyż pozwala w precyzyjny sposób sterować prędkością, a zarazem jest to prosty sposób na precyzyjne pozycjonowanie w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Wysoki moment trzymający przy zerowej prędkości, będący stanem normalnej pracy, daje przewagę nad wieloma innymi typami silników prądu stałego, dla których jest to stan niedozwolony i grozi uszkodzeniem silnika. Praca z niskimi prędkościami i wysokim momentem obrotowym to jest coś, co wyróżnia tę grupę spośród innych.
Prosta budowa, m.in. brak komutatora, sprawia, że silniki krokowe cechują się wysoką niezawodnością i nie wymagają konserwacji, a ewentualne awarie związane są głównie z mechanicznym zużyciem łożysk na skutek długotrwałej eksploatacji.
Rozróżniamy trzy główne typy silników krokowych: z magnesami trwałymi, o zmiennej reluktancji i najpopularniejsze – hybrydowe, łączące cechy obu z nich. Dzięki połączeniu wpływu magnesów trwałych i uzębienia tarcz wirnika, uzyskuje się duży moment obrotowy przy wysokiej precyzji ruchu. Dodatkowo występuje moment hamowania, który mimo odłączonego napięcia zasilania, utrzymuje wał wyjściowy, będący nawet pod niewielkim obciążeniem, we wcześniej zadanej pozycji.
Sterowanie odbywa się w sposób impulsowy. Liczba wykonanych kroków jest proporcjonalna do liczby zadanych impulsów, natomiast prędkość silnika zależy od częstotliwości podawania tych impulsów. W zależności od budowy silników różny jest kąt kroku. W najczęściej spotykanych silnikach krokowych hybrydowych jest to 1,8°, co odpowiada 200 krokom na obrót. W przypadku silników precyzyjnych może to być nawet 0,36°, co daje 1000 kroków na obrót. Dodatkowo większą płynność ruchu i precyzję można uzyskać poprzez sterowanie mikrokrokowe, podczas którego napięcie podawane na poszczególne fazy zmieniane jest stopniowo, dzięki czemu uzyskuje się położenia pośrednie. Pozwala to też zmniejszyć ilość zużywanej energii i ograniczyć wpływ rezonansu silnika.
Jedną z wad silników krokowych jest możliwość gubienia kroków, co w pewnych aplikacjach jest niedopuszczalne. Wyeliminować to można poprzez zastosowanie sprzężenia zwrotnego z enkodera dołączonego do silnika. Taki układ serwokrokowy zwykle jest korzystniejszy cenowo od popularnych serwonapędów AC czy BLDC, a w wielu aplikacjach jest całkowicie wystarczający. Firma Fulling może dostarczyć silniki krokowe z tylnym wałkiem do zamontowania enkodera przez klienta lub też z fabrycznie wbudowanym enkoderem. Dostępne są enkodery magnetyczne, optyczne oraz rezolwery.
Nie jest dla nikogo zaskoczeniem, że silniki krokowe wykorzystywane są w ploterach poligraficznych, maszynach pakujących i etykietujących, systemach pomiarowych, urządzeniach medycznych, tanich obrabiarkach metalu czy ostatnio zyskujących na popularności drukarkach 3D. Zakres aplikacji ciągle się poszerza. Silniki krokowe często spotykamy np. w maszynach rolniczych. Wielu producentów siewników wykorzystuje silniki krokowe do uzyskania jeszcze precyzyjniejszego dawkowania nasion. Dzięki pełnej kontroli obrotu wirnika, system sterowania jest w stanie z niezwykłą dokładnością nadzorować m.in. proces dozowania. Ze względu na pracę w ciężkich warunkach wykorzystywane silniki elektryczne muszą mieć wysoki stopień ochrony. Firma Fulling posiada w ofercie silniki krokowe w wykonaniu IP65. Wysoka szczelność sprawdzi się w mniej korzystnym środowisku pracy, wydłużając żywotność i zapewniając bezawaryjność pracy.
Wysoki stopień ochrony IP65 ma, dodany niedawno przez firmę Fulling do oferty, silnik krokowy serii IEC57. Wyposażony w zintegrowany kontroler, enkoder oraz protokół komunikacyjny EtherCAT, stanowi ciekawą alternatywę dla niezwykle popularnych silników bezszczotkowych AC z magnesami trwałymi. Dostępne są trzy modele w rozmiarze kołnierza NEMA 23 (57×57 mm) i momentach 1,0, 2,0 oraz 2,8 Nm.
Firma Fulling stale poszerza swoją ofertę. Od niedawna w jej portfolio można znaleźć aktuatory liniowe wyposażone w hybrydowe silniki krokowe. W zależności od budowy możemy je podzielić na trzy grupy:
- Captive – wewnątrz silnika krokowego znajduje się mechanizm śrubowy połączony z wielowypustowym wałkiem wyjściowym, zapobiegający jego obrotowi, umożliwiający natomiast jego wysuw. W przypadku tego typu aktuatorów linowych mamy do czynienia z niedużymi skokami.
- Non-Captive – przez silnik krokowy przechodzi śruba pociągowa, która przynajmniej z jednej strony musi być przymocowana do elementu, który się nie obraca. Tylko wówczas jest możliwy wysuw śruby bez jej obracania się. Śruba przemieszcza się swobodnie przez korpus silnika krokowego. W tym typie aktuatora liniowego nie ma ustalonego skoku.
- External – silnik krokowy ma na wyjściu obracającą się śrubę z nakrętką. Ruch liniowy jest realizowany poprzez nakrętkę przemieszczającą się raz w jedną, raz w drugą stronę po obracającej się śrubie pociągowej.
Firma Fulling oferuje aktuatory liniowe z hybrydowymi silnikami krokowymi w pięciu rozmiarach: NEMA 8, 11, 14, 17 oraz 23. Siła przesuwu dostępna jest w przedziale od 46 do 1200 N, natomiast rozdzielczość od 3,175 do 31,75 μm/krok. Aktuatory liniowe z silnikami krokowymi są powszechnie stosowane i można je z łatwością znaleźć w różnego rodzaju aplikacjach, w których wymagany jest precyzyjny ruch liniowy.
OEM Automatic
www.oemautomatic.pl
