En stepmotor er løsningen, hvis du ønsker en helt præcis position på hvert enkelt stop. Det er vigtigt, hvis du f.eks. skal fylde væske på flasker eller ampuller på et samlebånd, eller skal fylde marmelade i et glas, og efterfølgende sætte en etiket på glasset. Læs alt, hvad du behøver at vide om stepmotorer, og find ud af, hvorfor de næsten altid er det bedste valg i proces- og andre anlæg, hvor præcision spiller en central rolle.
En stepmotor kan – som navnet antyder – styres i små skridt. Hvor præcis stepmotoren er, bestemmes af, hvor lille en vinkel stepmotoren kan flyttes i ad gangen.
Hvor nøjagtig er en stepmotor?
De mest præcise stepmotorer kan i dag styres med en præcision på ned til 0,0018 grader pr. step (mikrostep). Det gør det muligt at styre det enkelte stop med en præcision, der kan måles i mikrometer.
Det gør stepmotoren perfekt til f.eks. procesanlæg og forskellige former for automation, hvor der er brug for, at du kan styre hvert enkelt stop helt nøjagtigt. Samt kan gentage de samme processer igen og igen, uden at miste præcisionen ved de enkelte stop.
Et eksempel på anvendelse af stepmotorer
Et godt eksempel kan være et procesanlæg, hvor der fyldes væskebaserede medicinalvarer i ampuller. Åbningen på hver enkelt ampul er ikke særlig stor, og for at speede processen op, bliver flere ampuller ofte fyldt på en gang.
Det kræver millimeter-præcision at ramme de enkelte åbninger i ampullerne ved hver påfyldning. Derfor er er det vigtigt, at du kan styre de enkelte stop i processen ultrapræcist.
Og det kan du netop med en stepmotor.
Efterfølgende kan en anden stepmotor så sørge for at sætte etiketter på de enkelte ampuller med samme høje præcision og nøjagtighed. For hver enkelt etiket skal sidde nøjagtig ens på hver ampul – og sidde helt lige.
Til sidst kan ampullerne så pakkes i kasser. Det er en lidt mere kompliceret proces, som oftest vil involvere flere stepmotorer til håndtering af både ampuller og emballage.
Hvordan virker en stepmotor?
Forskellen på en stepmotor og andre motortyper er anvendelsen af enkeltsteps i styringen af motoren. Det svarer lidt til, at du f.eks. får at vide, at du skal køre 1.100 meter med bilen mellem hvert stop. Ved hjælp af bilens kilometertæller kan du gøre dette med stor præcision.
Hvor mange step, der er mellem hvert stop afgøres som allerede nævnt af præcisionen på stepmotoren. Altså hvor små vinkler du kan flytte motorens aksel i ad gangen.
I praksis styres motoren af en frekvensværdi (en puls), som angiver hvor mange step motoren skal køre, før den stopper. Samt en impedans, der angiver, hvilken retning motoren skal køre i.
Skal stepmotoren have en driver?
Selve styringen foregår fra en driver med eller uden indbygget controller, der enten er indbygget i eller forbundet til stepmotoren. Kommunikationen mellem stepmotoren og det øvrige procesanlæg foregår via en driver. Den oversætter kommandoer fra procesanlægget til noget, stepmotoren kan forstå. Driveren sørger også for strømmen til stepmotoren.
Stepmotor vs. servomotor – Hvorfor er stepmotorer en smartere løsning?
Grunden til, at stepmotoren er en bedre løsning til præcisionsopgaver end f.eks. servo- og andre motorer, skyldes blandt andet, at andre motortyper hurtigt ville blive meget varme, hvis de skulle fastholde motoren på en nøjagtig position.
For hvor f.eks. servomotoren bruger strøm til at holde motoren på den givende position, når den står stille, bruger stepmotoren kun strøm, når den kører. Men for at holde position bruger den kun den halve strøm til at holde magnetfelt, Derfor bliver den ikke nær så varm, selv om den arbejder præcist. For stepfunktionen sørger for, at du dels kan styre motoren helt nøjagtigt, og dels at motoren holder positionen helt præcist, så snart den er standset.
Det betyder, at stepmotoren også har et meget lavere strømforbrug.
Vælg mellem to forskellige former for stepmotorer
Der findes mange forskellige typer og udformninger på stepmotorer. Men hos Eegholm kan du grundlæggende set vælge mellem to typer:
- AZ-stepmotorer – der har indbygget ABZO sensor/Absolut encoder i motoren, så den hele tiden ved, hvor den står. Det betyder, at den altid kan køre videre til næste step eller køre videre fra der hvor den står, hvis der opstår strømsvigt.
- PKP-stepmotorer – en lidt billigere model, der kan fås med same præcision, men kræver en ekstern controller. Derfor skal den køres i tilbage i udgangspositionen/reference igen efter et strømsvigt.
Den væsentligste forskel på de to motorer er, at du ikke behøver at tage alt ud af f.eks. en pakkemaskine efter et strømsvigt, hvis du vælger en AZ-stepmotor. Den vil fortsætte derfra, hvor den var kommet til, når strømmen kommer igen.
Med PKP-stepmotorer er du nødt til at tage alle produkter og emballager ud af maskinen, nulstille alle motorer og køre i reference. Det kan hurtigt gøre det tidskrævende og dyrt at genstarte maskinen efter et strømsvigt. I værste fald kan det føre til forsinkelser i de aftalte leverancer, som maskinen pakker.
Sådan programmerer du en stepmotor
Selve programmeringen af stepmotorens driver foretages med programmet MEXE02. Det er et simpelt gratis programmeringsværktøj, der angiver de enkelte steps i en automations- eller produktionsproces.
Med programmet kan du angive, hvor hurtigt, hvor langt og præcis hvor hvert stop skal være. Samt indlægge gentagelser, betingelser og andre programmeringstekniske muligheder.
F.eks. kan du få programmet til at måle på strømmen, samt angive ved hvilken strømværdi motoren skal stoppe. På den måde kan du sikre, at du f.eks. ikke får skruet et låg for hårdt på, eller ødelægger det underlag, som motoren presser et emne ned mod.
Fordomme om stepmotorer
Generelt hersker der stadig to fordomme om stepmotorer, som ikke har haft noget på sig i efterhånden mange år.
Kan stepmotorer køre kontinuerligt?
Den første handler om, at du ikke kan sætte en stepmotor til at køre kontinuerligt. Det var ikke muligt tidligere, fordi du hele tiden skulle sende en ny puls til motoren. I dag kan du sende en kontinuerlig puls, som får stepmotoren til at køre hele tiden.
Hvad er den maksimale hastighed på en stepmotor?
Den anden fordom er, at der er grænser for, hvor hurtigt en stepmotor kan køre. Hver enkelt stepmotor har naturligvis en tophastighed, men du kan i dag få endog særdeles hurtige stepmotorer.
Samtidig har stepmotoren den fordel, at du kan foretage en mere kontrolleret nedbremsning af motoren. Derved belastes hverken motor, andet mekanik eller de emner, som procesanlægget håndterer nær så meget som med en traditionel motorbremse.
Det øger levetiden på både motor og anlæg – og mindsker antallet af uheld med det, som procesanlægget producerer.
Mød os på Automatik 22 – stand B1096
Kom forbi vores stand på Automatik 2022 og hør mere.
Du kan også kontakte Poul-Henning på telefon 4035 8654 eller send en mail på phn@eegholm.dk
Læs mere på http://www.eegholm.dk
