Motori passo-passo
Panoramica e Informazioni Correlate

Panoramica

I motori passo-passo consentono un’operazione di posizionamento precisa e semplice.
Questi motori sono utilizzati in vari tipi di apparecchiature per un accurato controllo dell’angolo di rotazione e della velocità di rotazione utilizzando segnali a impulsi.

Posizionamento fine e preciso

Un motore passo-passo è un motore che ruota con un angolo fisso, proprio come la lancetta dei secondi di un orologio. Questo angolo è chiamato “angolo di passo base”. Oriental Motor offre motori passo-passo a 5 fasi con un angolo di passo base di 0,72˚ e motori passo-passo a 2 fasi con un angolo di passo base di 1,8˚.

Fare clic qui per la struttura del motore passo-passo

Facile controllo con segnali a impulsi

Nella figura seguente è mostrata una configurazione di sistema per il posizionamento ad alta precisione. L’angolo di rotazione e la velocità di rotazione del motore passo-passo possono essere controllati con precisione utilizzando segnali a impulsi dal controller.

Configurazione del sistema

Che cosa è un segnale a impulsi?

Un segnale a impulsi è un segnale elettrico in cui l’alimentazione viene ripetutamente accesa e spenta.
1 ciclo di ON/OFF viene conteggiato come 1 impulso e quando viene inserito 1 impulso, l’albero di uscita del motore ruota di 1 angolo di passo.

L’angolo di rotazione è proporzionale al numero di impulsi

L’angolo di rotazione del motore passo-passo è proporzionale al numero di segnali a impulsi (numero di impulsi) in ingresso al driver.
La relazione tra l’angolo di rotazione del motore passo-passo e il numero di impulsi è espressa come segue:

θ = θ_S × A

θ

Angolo di rotazione dell’albero di uscita del motore [˚]

θ_S

Angolo di passo (risoluzione) [°/passo]^*

A

numero di impulsi

La velocità di rotazione è proporzionale alla velocità dell’impulso

La velocità di rotazione del motore passo-passo è proporzionale alla velocità di ingresso dei segnali a impulsi (frequenza di impulsi) al driver.
La relazione tra la velocità dell’impulso [Hz] e la velocità di rotazione [giri/min] è espressa come segue:

N = θ_S / 360 × f × 60

N

Velocità di rotazione dell’albero di uscita del motore [giri/min]

θ_S

Angolo di passo (risoluzione) [°/passo]^*

f

Velocità dell’impulso [Hz]
(Numero di impulsi in ingresso a treno d'impulsi al secondo)

• *Per i motoriduttori, questo è l’angolo di passo (risoluzione) dell’albero di uscita del riduttore.

Compatto e a coppia elevata

I motori passo-passo generano coppia elevata con un corpo compatto.
Queste caratteristiche garantiscono eccellenti prestazioni di accelerazione e reattività, rendendo questi motori particolarmente adatti ad applicazioni in cui il motore deve essere avviato e fermato frequentemente.
Inoltre, utilizzando un motoriduttore, è possibile ottenere una coppia ancora maggiore.

L’avvio e l’arresto frequenti sono possibili

Velocità - caratteristiche di coppia (quando le dimensioni della flangia del motore sono 60 mm)

Il motore si mantiene in una posizione di arresto

I motori passo-passo hanno una forza di tenuta anche quando sono fermi, quindi non devono fare affidamento sui freni meccanici per mantenere la posizione di arresto.

In grado di azionare un’inerzia del carico elevata

I motori passo-passo possono azionare inerzie di carico maggiore rispetto ai servomotori di dimensioni della flangia equivalenti.

Confronto con 30 volte l’inerzia del rotore

• 

  Motori passo-passo

  Inerzia 22,4 x 10^-4 kg·m²
  (30 volte l’inerzia del rotore)

  Inerzia del carico

  Diametro 169 mm, spessore 10 mm, materiale in alluminio

  Motore

  Dimensioni della flangia 60 mm
  Lunghezza 90 mm

• 

  Servomotore convenzionale

  Inerzia 4,0 x 10^-4 kg·m²
  (30 volte l’inerzia del rotore)

  Inerzia del carico

  Diametro 110 mm, spessore 10 mm, materiale in alluminio

  Motore

  Dimensioni della flangia 60 mm
  Lunghezza 96,5 mm

Applicazioni

Azionamento assi X-Y

Alimentazione del dosatore quantitativo

Funzionamento verticale dello stoccaggio

Applicazione a dosaggio fisso

Tipi di motore

I motori passo-passo sono disponibili in diverse versioni, tra cui la versione standard, la versione con freno elettromagnetico e varie versioni con riduttore. È possibile scegliere un modello adatto alla funzione e alle prestazioni richieste dall’applicazione. Di seguito sono riportati esempi tipici.

Versione standard

Si tratta di un modello base di facile utilizzo.
I motori sono disponibili in diverse dimensioni.

Versione a coppia elevata

Una coppia elevata e una risposta elevata si ottengono inserendo un magnete permanente tra i denti piccoli del rotore e dello statore. Rispetto alla versione standard della stessa dimensione, la coppia è significativamente aumentata.

Versione ad alta risoluzione

La risoluzione di base di questo motore è doppia rispetto alla versione standard.
Ciò si traduce in un’elevata precisione di posizionamento e in una riduzione delle vibrazioni.

Versione encoder

È possibile monitorare la posizione corrente e rilevare errori di posizione.
Ad esempio, confrontando la posizione di comando e la posizione attuale è possibile verificare il normale funzionamento del motore.

Versione con freno elettromagnetico

Questo prodotto incorpora un freno elettromagnetico attivato in caso di interruzione dell’alimentazione.
Quando si verifica un blackout o un altro evento imprevisto, il freno elettromagnetico mantiene il carico in posizione per evitare che cada.

• Una volta interrotta l’alimentazione, la forza autobloccante del motore viene persa e il motore non può più essere tenuto in posizione di arresto nelle operazioni verticali o quando viene applicata una forza esterna. Nelle attrezzature di sollevamento e in applicazioni simili, utilizzare la versione con freno elettromagnetico.

Versione con riduttore

Questi motori incorporano un riduttore con controllo di posizione dedicato e gioco ridotto per sfruttare al massimo l’elevata controllabilità dei motori.
Il riduttore garantisce un funzionamento preciso e fluido anche nelle applicazioni in cui viene applicata una coppia di carico elevata.

Vantaggi dei motoriduttori

Oriental Motor offre motoriduttori, ovvero motori passo-passo preassemblati con riduttori, come varianti dei motori passo-passo. L’utilizzo di motoriduttori offre molti vantaggi, come la decelerazione, la coppia elevata e l’alta risoluzione, nonché quelli elencati di seguito.

Il motore può azionare un’inerzia del carico elevata

Quando si utilizza un motoriduttore, l’inerzia del carico che può essere ruotata aumenta in proporzione al quadrato del rapporto di riduzione rispetto a un motore standard comparabile. Ciò significa che l’inerzia del carico maggiore può essere azionata con motoriduttori.

Tipo di motore	Versione con riduttore (rapporto di riduzione 5)	Versione standard
Nome del prodotto	AZM66AC-PS5	AZM66AC
Inerzia del carico ammissibile (30 volte l’inerzia del rotore)	277,5 × 10-4 kg·m2	11,1 × 10-4 kg·m2
Diametro inerzia del carico (spessore 20 mm, materiale in alluminio)	317 mm	142 mm
Gamma di velocità	0-600 giri/min	0~6000 giri/min

Le caratteristiche di smorzamento all’avvio e all’arresto possono essere migliorate

Se l’inerzia del carico è grande o il tempo di accelerazione/decelerazione è breve, un motoriduttore può ridurre lo smorzamento in modo più efficace e quindi garantire un funzionamento più stabile rispetto a un motore standard. I motoriduttori sono ideali per applicazioni in cui è necessario posizionare rapidamente grandi inerzie, come nel caso di tavole indicizzate o azionamenti di bracci.

Può essere miniaturizzato

Rispetto a un motore standard che genera una coppia massima di tenuta equivalente, un motoriduttore ha dimensioni della flangia più piccole, quindi la sua massa e il suo volume possono essere ridotti. I motoriduttori sono efficaci quando l’apparecchiatura deve essere resa compatta e leggera.

Elevata rigidità e resistenza alla torsione

I motoriduttori hanno un’elevata rigidità, quindi sono resistenti alla torsione e sono meno influenzati dalle fluttuazioni della coppia di carico rispetto ai motori standard. Ciò significa che la stabilità e il posizionamento ad alta precisione possono essere garantiti anche se le dimensioni del carico cambiano.

• Applicazione: Ascensore
  È possibile ottenere un arresto ad alta precisione in meccanismi che operano in verticale, come gli ascensori, anche in situazioni in cui varia il numero o il peso dei carichi.

  

• Applicazione: Telecamere di sorveglianza
  La telecamera può mantenere una posizione stabile anche quando viene scossa da un forte vento.

  

Il montaggio diretto del carico è possibile (riduttore armonico, versione con riduttore HPG)

Il riduttore armonico (a eccezione delle dimensioni della flangia da 90 mm) e la versione con riduttore HPG possono montare il carico direttamente sulla superficie rotante integrata con l’albero.

Esempio di aspetto e montaggio

Applicazione: Tavola indicizzata
Questo non solo riduce il numero di parti e processi, ma migliora anche l’affidabilità. Sono anche adatti per il funzionamento con carichi di momento.

Tipi e caratteristiche dei motoriduttori

Sono disponibili vari modelli di motoriduttori per motori passo-passo.
È possibile selezionare la versione ottimale in base alla coppia, all’accuratezza (gioco) e altro ancora.
Fare clic sulla figura a destra per fare riferimento alle caratteristiche e alle specifiche principali di ciascun tipo.

• Fare riferimento a questo per capire le differenze tra ogni tipo.
• Il motoriduttore applicabile è diverso per ciascuna Serie.

Fare clic per visualizzare i dettagli

Versioni di riduttore		Albero parallelo									Angolare
		SH (Riduttore ad ingranaggio cilindrico)	CS (Riduttore ad ingranaggio cilindrico)	TH (Riduttore ad ingranaggio cilindrico)	TS (Riduttore ad ingranaggio cilindrico)	PS (Riduttore a ingranaggi planetari)	PN (Riduttore a ingranaggi planetari)	HPG (Harmonic Planetary®)		Armonico (Harmonic drive ®)	FC (Riduttore con ingranaggio a corona dentata)
Vista esterna
Caratteristiche
	Accuratezza	Per 2 fasi		Gioco ridotto			Senza gioco				Gioco ridotto
		★	★	★★	★★	★★	★★★	★★★		★★★	★★
	Coppia elevata	★	★★	★	★★	★★	★★	★★		★★	★★
	Coppia massima istantanea disponibile	-	-	-	○	○	○	○		○	-
	Montaggio frontale del carico	-	-	-	-	-	-	-	○	○	-
	Albero centrale	-	○	-	-	○	○	○	-	○	○
Specifiche principali
	Tipi di rapporti di riduzione	3,6, 7,2, 9, 10, 18, 36	5, 10, 15, 20	3,6, 7,2, 10, 20, 30	3,6, 7,2, 10, 20, 30	5, 7,2, 10, 25, 36, 50	5, 7,2, 10, 25, 36, 50	5, 15		50, 100	7,2, 10, 20, 30
	Range di velocità [giri/min]	~833	~600	~500	~833	~600	~600	~900		~70	~416
	Coppia ammissibile [N·m]	~4	~4,5	~4	~6	~8	~8	~9		~10	~10,5
	Coppia massima istantanea [N·m]	-	-	-	~10	~20	~20	~19		~36	-
	Gioco [arcmin]	45~70	45~70	10~35	10~35	7~9	2~3	3		0	10~15
Versioni di riduttore		SH	CS	TH	TS	PS	PN	HPG		Armonico	FC

• *Fare riferimento ai valori di cui sopra per comprendere le differenze tra ciascun tipo. Varia a seconda delle dimensioni della flangia e del rapporto di riduzione.
• *I valori nelle specifiche principali si basano su una dimensione della flangia di 60 mm.
• *Harmonic Planetary®, Harmonic Drive® e HD" sono marchi registrati o marchi commerciali di Harmonic Drive Systems Inc.
• Fare riferimento alla documentazione tecnica per ulteriori informazioni sul principio e la struttura di ciascun tipo.
  Riduttori per motori passo-passo e servomotori

Tipi di driver

Modello con posizionatore integrato

Con questo tipo, i dati di funzionamento vengono impostati nel driver, quindi selezionati ed eseguiti dal sistema host. La connessione e il controllo del sistema host sono eseguiti in uno dei seguenti modi: I/O, comunicazione RS-485/Modbus (RTU) o rete industriale. Utilizzando un convertitore di rete (venduto separatamente), la comunicazione EtherCAT è possibile.

FLEX è il nome collettivo per i prodotti che supportano il controllo I/O, il controllo Modbus (RTU) e il controllo di rete industriale tramite convertitori di rete.

Versione treno di impulsi con comunicazione RS-485 (solo Serie AZ)

Il funzionamento viene eseguito in base al segnale a impulsi immesso nel driver. Il motore è controllato da un modulo di posizionamento (generatore di impulsi) fornito dal cliente. La comunicazione RS-485 può essere utilizzata per monitorare le informazioni sullo stato del motore (posizione, velocità, coppia, allarmi, temperatura, ecc.).

Versione treno di impulsi

Il funzionamento viene eseguito in base al segnale a impulsi immesso nel driver. Il controllo del motore viene eseguito da un modulo di posizionamento (generatore di impulsi) fornito dal cliente. Il software di supporto (MEXE02) può essere utilizzato per controllare la cronologia degli allarmi e monitorare le informazioni sullo stato.

Driver compatibile con la rete (solo Serie AZ)

Questo driver supporta le comunicazioni EtherNet/IP ed EtherCAT. Può essere controllato direttamente dalla rete. Un singolo cavo di comunicazione viene utilizzato per collegare il driver al controllore host, risparmiando così il cablaggio.

Driver multiasse (Serie AZ, solo alimentazione DC)

Si tratta di un driver multiasse compatibile con SSCNETIII/H, MECHATROLINK-III ed EtherCAT.
Questo driver può essere collegato ai motori con alimentazione DC Serie AZ e agli attuatori elettrici dotati di tali motori.
Sono disponibili driver con connettività a 2 assi, 3 assi e 4 assi.

Informazioni correlate

Potenza di uscita di riferimento per motore passo-passo