Позиционирование с высокой точностью

Устройства автоматизации в современной промышленности призваны оптимизировать производственные процессы, уменьшить риск брака вследствие человеческого фактора, ускорить и удешевить изготовление конечной продукции.
В качестве исполнительных приводов таких устройств большое распространение получили шаговые двигатели.

Шаговый двигатель представляет собой машину, преобразующую цифровые электрические сигналы в угловое перемещение ротора, выполняемое с высокой точностью. Если говорить точнее, шаговый двигатель всегда работает совместно с блоком управления, который принимает и обрабатывает электрические сигналы и коммутирует фазы шагового двигателя.

Шаговые двигатели изготавливаются в различных массогабаритных исполнениях, с различными величинами углового шага и крутящими моментами. Самые малогабаритные модели (2 х 2 х 3 см) легко встраиваются в самые миниатюрные аппараты – мини-дозаторы, приводы стрелок индикации и приборы точной механики.

Модели средних габаритов используются в устройствах перемещения и позиционирования, например, для ориентирования деталей перед обработкой либо в конвейерах.

Большие высокомоментные шаговые приводы перемещают тяжеловесное оборудование в заданное положение, осуществляют открытие и закрытие дверей, протягивают рулоны бумаги, картона, ткани.

Даже при отсутствии обратной связи положение ротора двигателя всегда известно. Точность установки положения может достигать нескольких сотых долей градуса. Поэтому даже тяжеловесное и громоздкое оборудование можно позиционировать с высокой точностью.

Шаговый двигатель отрабатывает угловые перемещения с заданной точностью и фиксируется в нужном положении. Направление и величина перемещения задаются специальным блоком управления. Шаговые двигатели всегда работают в паре со специальными устройствами, которые получают внешние сигналы, в соответствии с которыми перемещают ротор двигателя с заданной скоростью в нужном направлении.

В промышленности используются различные варианты систем управления шаговыми двигателями. Чаще всего встречаются разделённые системы:

- одна часть отвечает за коммутацию фаз двигателя (т. е. подачу электропитания на обмотки) называется драйвером шагового двигателя;
- другая часть определяет параметры движения – скорость и ускорение, направление вращения, величину углового перемещения – контроллер шагового привода.

Драйвер не только коммутирует фазы, но и при необходимости дробит основной шаг двигателя, позволяя уменьшить величину углового перемещения и тем самым повысить разрешающую способность электропривода. Современные системы, как правило, позволяют достичь довольно высокой точности перемещения, а значит, и позиционирования.

Контроллер, определяющий все характеристики работы двигателя, может быть реализован в виде отдельной специализи-рованной платы управления, встраиваемой в оборудование в виде блока с элементами управления для работы с оператором, либо вообще в качестве логического контроллера используется компьютер со специализированным программным обеспечением. Последний вариант особенно часто применяется в станках с ЧПУ.

Раздельное исполнение логической (контроллер или компьютер) и силовой (драйвер) частей дает возможность использовать шаговые двигатели в широком спектре задач. Однако зачастую бывает удобнее использовать более компактный совмещенный вариант, включающий в себя и драйвер, и контроллер. Программируемые многофункциональные контроллеры облегчают подключение, т. к. вместо трех частей исполнительной системы (шаговый двигатель – драйвер – контроллер) остаются только две. Еще одно преимущество таких многофункциональных устройств – более компактные размеры.

НПФ «Электропривод» разрабатывает как комбинированные блоки управления, представляющие собой драйвер и контроллер в едином корпусе, так и моноблочные драйверы и контроллеры шаговых двигателей.

Наталья Тамбовцева, специалист НПФ "Электропривод"

Фотография предоставлена НПФ "Электропривод