Welche Art von Motor kann eine gleichmäßige Bewegung bei niedriger Geschwindigkeit von etwa 0,1 bis 1 mm/s bieten?

Eine Option wäre natürlich, dem Schrittmotor einen Zahnrad-/Riemen-/Leitspindelantrieb hinzuzufügen, damit er mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann, während der Mechanismus, den er antreibt, mit niedriger Geschwindigkeit arbeitet. Auf diese Weise würde es sehr ähnlich wie ein langer Hebel wirken. Ein großes Verhältnis von Motor zu Bewegung ergibt eine VIEL glattere Fahrt und ein höheres Drehmoment.

Großes Votum für den "offensichtlichen" Vorschlag von Nicolas D, Mikroschritte zu verwenden, die den Motor reibungslos bewegen lassen, 16-Mikroschritt-Treiberchips (z. B. Allegro A4988) sind leicht erhältlich, und es gibt einige Treiber, die viel weiter gehen (64 Mikroschritte oder mehr). ).

Wenn Sie jedoch kleine, sanfte und genaue Bewegungen benötigen, können Sie das System am besten herunterschalten, damit Sie sich nicht auf die Grenzen der Motorqualität verlassen, um die Laufruhe zu erreichen. Das Bewegen von 0,1 bis 1 mm/s ist kein sehr großer Geschwindigkeitsbereich, Sie könnten wahrscheinlich den Antrieb vom Motor auf ein Verhältnis von 100:1 oder weniger herunterschalten (also 100-mal bessere Genauigkeit). Wenn Sie die Höchstgeschwindigkeit kennen, mit der der Motor laufen kann, wählen Sie ein Getriebe, das das Gerät mit Ihrer Höchstgeschwindigkeit (1 mm/s) bei der Höchstgeschwindigkeit des Motors bewegt. Dies gibt Ihnen einen weitaus besseren Kontrollbereich und erhöht die erreichbare Genauigkeit.

Sie sagen nicht, wie das Getriebe Ihres Systems ist - da Sie die Bewegung in mm / s angeben, gehe ich davon aus, dass Sie eine Art Leitspindelmechanismus haben.

Selbst recht einfache CNC-Maschinen / 3D-Drucker können mit sehr billigen Schrittmotoren und Antrieben eine Bewegungsgenauigkeit von 0,1 mm erreichen, während sie sich viel schneller als 1 mm/s bewegen. Die meisten Ungenauigkeiten resultieren aus dem Spiel im Antriebssystem (normalerweise Leitspindeln) oder der Durchbiegung des Maschinenkörpers aufgrund mechanischer Belastungen.

Vielleicht übersehe ich hier das Offensichtliche, aber ... Wenn Sie Ihren Stepper nicht mit Mikroschritten gefahren sind, sollten Sie das vielleicht zuerst versuchen. Dadurch kann der Stepper reibungslos zwischen "normalen" Schritten wechseln.

Ein Schrittmotor kann seine Position selbst verfolgen ⁽¹⁾ , ohne dass ein Positionssensor für die Rückmeldung erforderlich ist. Deshalb sind Stepper beliebt. Andererseits sind Stufen nicht glatt, weil... nun ja... weil sie Stufen sind.

Es gibt andere Arten von Motoren, die keine Stufen haben: bürstenbehaftete Gleichstrommotoren , bürstenlose Gleichstrommotoren . Bei diesen Motortypen ist jedoch ein Rückkopplungssensor erforderlich, um die Position des Motors zu kennen.

Ich würde vorschlagen, mit einem bürstenbehafteten Gleichstrommotor zu beginnen, da er einfacher zu fahren ist und es nicht den Anschein hat, dass die Anwendung die Hochleistungseigenschaften eines bürstenlosen Motors erfordert.

Ein anderer Ansatz für Ihr Problem besteht darin, einen mechanischen Dämpfer zu schaffen, der dazu beitragen würde, Vibrationen zu glätten.

⁽¹⁾ Es sei denn, das Lastdrehmoment ist zu hoch, was dazu führt, dass der Stepper Schritte überspringt. Das ist zum Glück nicht das Thema dieses Threads.

Ich empfehle einen bürstenbehafteten DC-Getriebemotor. Bürstenlose Motoren neigen dazu, eine Welligkeit um ihre Kommutierungspunkte zu haben, die Bürstenmotoren nicht haben. Das Getriebe in einem Getriebemotor ermöglicht Ihnen Antriebsübersetzungen wie 1000:1, was wichtig ist, da es das Drehmoment erhöht (was die Schneidleistung erhöht, sodass unterschiedliche Gewebedichten kein Problem darstellen) und die Geschwindigkeit verringert. Ich habe auch keine bürstenlosen Getriebemotoren gesehen, also müsstest du sowieso einen bürstenbehafteten Getriebemotor bekommen. Beachten Sie nur, dass Getriebemotoren beim Richtungswechsel ein wenig Spiel haben (Drehung, bevor die Zahnräder blockieren).

Noch wichtiger ist, dass Sie ein gutes Kontrollsystem dafür wollen. Idealerweise verwenden Sie einen Servotreiber (z. B. Copley Controls oder AMC) mit Encoder-Feedback. Dies würde es Ihnen ermöglichen, die Geschwindigkeit Ihres Motors einfach zu steuern. Wenn dies keine Option ist, benötigen Sie eine variable Spannungsversorgung mit einer anständigen Stromstärke. Die maximale Motordrehzahl ist direkt proportional zur Spannung am Motor, sodass eine niedrigere Spannung eine niedrigere Drehzahl bedeutet.

Wenn keine der oben genannten Optionen funktionieren würde, könnten Sie einen viskosen Dämpfer für den Motor bauen / kaufen. Es handelt sich im Wesentlichen um ein in Öl eingeschlossenes Lüfterblatt, das an der Motorwelle befestigt ist. Es erzeugt einen viskosen Widerstand an der Welle, der Schwingungen dämpft und verhindert, dass der Motor hohe Drehzahlen erreicht.

Wenn ich das Datenblatt und Ihre Frage verstehe, beträgt die Motorauflösung 50 nm, was 1 Schritt entspricht. Sie benötigen einen Antrieb von 100 um bis 1 mm/s, dh 2 bis 20 kHz, was eine hohe Geschwindigkeit bei einer oberen Motorgrenze von 1,5 mm/s darstellt. Also ist IMHO Mikroschritt/Getriebe keine Lösung (es hilft bei langsamen Geschwindigkeiten, aber die Kosten halbieren das Drehmoment, wenn Sie den Mikroschrittfaktor verdoppeln), Sie brauchen eine angemessene Rampe, um eine Geschwindigkeit ohne Resonanz zu erreichen (dh auch eine Art Geschwätz). Aber ich denke, das Problem könnte die Ableitung sein. Wenn Sie in kleinen Zeitintervallen berechnen/ableiten, sehen Sie großen Jitter. Ich würde mir die rohen Positionsdaten ansehen.

Hinweis: Aber ich verstehe nicht, was eine Diagrammwellenform sein soll, Dreieck mit Periode in Abhängigkeit vom Schnittweg? Und wie wird die Position gemessen (als Anzahl von Mikroschritten oder mit einem externen Mikrometer)?

Für eine so langsame Geschwindigkeit würde ich einen Standard-Bürstenmotor nehmen.

1. Billig
2. Einfach zu kontrollieren
3. Glatt

Vergessen Sie den Stepper, Sie werden damit nicht so reibungslose Bewegungen erzielen wie mit einem Bürstenmotor, und alles über 10 uSteps ist nicht genau, sodass Sie sowieso einen Encoder verwenden werden.

Holen Sie sich einen Hochspannungs-Bürstenmotor (mindestens 24 V), damit Sie ihn mit einem großen Übersetzungsverhältnis und einem Encoder für Feedback sehr langsam fahren können. Dieser Motor erledigt die Arbeit mit minimalem Schaden für Ihren Geldbeutel.