步進(jìn)電機(jī)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用
本文論述了步進(jìn)電機(jī)的工作原理及使用特點(diǎn),介紹了步進(jìn)電機(jī)在包裝機(jī)械中的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例,指出步進(jìn)電機(jī)在包裝機(jī)械中具有的廣闊應(yīng)用前景。
我國(guó)的包裝機(jī)械經(jīng)過近20年的發(fā)展,已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但與國(guó)外相比,還存在著比較大的差距,差距空間在什么地方呢?我們認(rèn)為主要在于控制方面。鑒于此,溫州大學(xué)的楊福餐和河南科技大學(xué)的吳龍奇兩位專家,就他們所從事的研究?jī)?nèi)容寫成系列文章,希望能對(duì)有關(guān)業(yè)內(nèi)人士有所啟發(fā)。
一、步進(jìn)電機(jī)工作原理
步進(jìn)電機(jī)是將給定的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。
給定一個(gè)電脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度,這個(gè)角度就稱作該步進(jìn)電機(jī)的步距角。目前常用步進(jìn)電機(jī)的步距角大多為1.8度(俗稱一步)或0.9度(俗稱半步)。以步距角為0.9度的進(jìn)步電機(jī)來說,當(dāng)我們給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)電脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過0.9度;給兩個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過1.8度。以此類推,連續(xù)給定脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)就可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電脈沖信號(hào)與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角存在的這種線性關(guān)系,使得步進(jìn)電機(jī)在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
步進(jìn)電機(jī)的使用至少需要三個(gè)方面的配合,一是電脈沖信號(hào)發(fā)生器,它按照給定的設(shè)置重復(fù)為步進(jìn)電機(jī)輸送電脈沖信號(hào),目前這種信號(hào)大多數(shù)由可編程控制器或單片機(jī)來完成;二是驅(qū)動(dòng)器(信號(hào)放大器),它除了對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以外,還可以通過它改善步進(jìn)電機(jī)的使用性能,事實(shí)上它在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中起著重要的作用,一般一種步進(jìn)電機(jī)可以根據(jù)不同的工況具有多種驅(qū)動(dòng)器;三是步進(jìn)電機(jī),它有多種控制原理和型號(hào),現(xiàn)在常用的有反應(yīng)式、感應(yīng)子式、混合式等。
步進(jìn)電機(jī)的速度控制是通過輸入的脈沖頻率快慢實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)生脈沖的頻率減小時(shí),步進(jìn)電機(jī)的速度就下降;當(dāng)頻率增加時(shí),速度就加快。還可以通過頻率的改變而提高步進(jìn)電機(jī)的速度或位置精度。
步進(jìn)電機(jī)的位置控制是靠給定的脈沖數(shù)量控制的。給定一個(gè)脈沖,轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角,當(dāng)停止的位置確定以后,也就決定了步進(jìn)電機(jī)需要給定的脈沖數(shù)。在包裝機(jī)控制中,給定脈沖數(shù)的多少,還與機(jī)構(gòu)的參數(shù)有關(guān),例如螺桿的直徑等。
在包裝機(jī)械中,很多情況下需要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度和運(yùn)行位置,以前都是通過機(jī)械或其它方式來完成的,機(jī)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)不易。改用步進(jìn)電機(jī)后,不僅能使包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、可靠性增加,而且粗度會(huì)得到很大提高。
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