〖實例15〗快速步進機構的選擇

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鬼魅道長

電梯直達

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發表于 2015-1-14 09:59:18 | 只看該作者 |只看大圖 |倒序瀏覽 |閱讀模式

本帖最后由鬼魅道長于 2018-11-29 00:02 編輯

〖實例15〗快速步進機構的選擇

在許多工作中，需要機械做周期性的啟停，若此動作是單向并有規律的，則做出此動作的機構就被稱作步進機構。步進機構在各種工業環境中，都有廣泛的使用，是一種非常重要的機構。

1. 問題描述

總行程300mm，載荷30kg，要求1秒內前進20mm，停1秒，再前進20mm，循環往復。導向用直線導軌，用什么步進機構可以達到目標動作？

2. 討論

這種問題一般要先看步進的精度要求，精度要求往往決定設備的設計方案。

甲說，如果精度不高，用普通馬達+絲桿或同步帶傳動，用一個多位分度盤控制步進點就可實現，或者可以用液壓，伺服驅動；如果精度高，選用伺服馬達+滾珠絲桿也可以達到。

乙提出可以用槽輪或者凸輪機構，甲反駁說，若按總行程和每次的步進量來計算，整個行程需要步進十五次，那樣槽輪會非常大，機構會不協調；而用凸輪，分割點多，不易加工，以后也不好調整。

這時提問者回應說，本方案要求精度不高，允許每步誤差最大為0.5mm，希望成本能盡量降低，機構越簡單越好。

甲說，步進結構有很多種，主要用在等工位之間的工件傳遞，自己在做清洗設備的時候經常應用：例如汽車凸輪軸、曲軸、缸體、缸蓋等大件清洗，采用液壓抬起步進的辦法；清洗槽之間的清洗籃傳遞，采用氣缸推桿的方法；烘干爐內的鏈條輸送，采用馬達和分度盤的方法等等。

丙覺得使用氣缸可以降低價格，但仍有不足之處，說，若是簡單的氣缸推桿恐怕解決不了快速折返以進行下一輪步進動作，可以用個很小的氣缸去推動一套棘輪：棘爪結構，棘輪和鏈輪或同步輪連在同一軸上，氣缸做一次往復運動，鏈條或同步帶前進一個步距。

乙覺得氣缸頻繁往復的振動會比較大，說可以用不完全齒輪完成步進動作，電機可以連續轉動，避免振動，在齒輪與電機軸之間用扭簧或者其他辦法實現緩沖；三相鼠籠電機很便宜，不完全齒輪加工也不困難，成本并不比氣缸方案貴。

3. 結論

以下圖15-1列出了幾種常見的步進機構類型，供讀者參考。其中槽輪（又稱馬耳他機構，來源自十字槽輪與馬耳他騎士會徽極其相似的形狀）有靜止保險作用；棘輪可以反向鎖止；凸輪可以因為設計的不同而實現各種不同的功能，但其特點為可以最大限度避免沖擊。

步進機構是一種將連續輸入轉換為間歇輸出，以實現步進運動的傳動機構，從理論上說可以從任何機構類型里衍生出來。其最為廣泛的應用即是實現步進式輸送運動，如包裝機械、自動裝配機械、電影膠片放映機等等。雖然有易產生振動和噪聲等缺陷，卻是現代工業根本無法避開的機構。因為其顯而易見的缺點，源動力和步進機構的選擇就顯得特別重要，以上討論中的辦法都可以達到要求，但是具體的選擇和設計要根據實際工況做最后決定。一般來說，步進頻率越低，負載越小，在動力學角度就越有利，反過來，若是重負載條件下要求“快步小跑”，就要特別注意慣性力帶來的應力和振動及噪聲。

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