66208 instalacje154

7. ZASTOSOWANIA SILNIKÓW SKOKOWYCH 188

Rys. 7.8. Układ sterowania silnika skokowego o sprzężeniu zwrotnym i wirującym generatorem impulsów

uzwojenia silnika. Impulsy wchodzące do sterownika mogą być impulsami doprowadzonymi lub impulsami sprzężenia zwrotnego.

Podczas obracania się wirnika są wytwarzane impulsy sprzężenia zwrotnego, pojawiające się pomiędzy skokami i powodujące przyspieszenie. Kiedy wirnik przyspiesza, wtedy odstęp czasowy pomiędzy skokami staje się stopniowo mniejszy, aż elektryczne i magnetyczne opóźnienia czasowe w silniku stają się duże w odniesieniu do odległości skokowej. W rezultacie średni moment maleje przy wzroście prędkości obrotowej. Przyspieszenie maleje do zera, kiedy obciążenie momentem tarcia zrównoważy ten średni moment.

Prędkość stanu ustalonego może być osiągnięta przy danym obciążeniu po określeniu na charakterystyce momentowej punktu przełączania przez, sterownik. Umożliwia to układ opóźniania impulsów w pętli sprzężenia zwrotnego. Moment opóźniający uzyskuje się usuwając pojedynczy impuls z ciągu impulsów sprzężenia zwrotnego.

7.2. Przykłady zastosowań silników skokowych

7.2.1. Napędy obrabiarek

Silnik] skokowe znalazły szerokie zastosowanie w napędach ob-obrabiarek do dokładnej, automatycznej obróbki metali, w tym obrabiarek sterowanych numerycznie [139]. Już w pierwszym okresie rozwoju elektrycznych napędów obrabiarkowych układy napędowe z silnikami skokowymi były stosowane obok serwomechanizmów ze sprzężeniem położeniowym. Wykonywano je jako elektrohydrauliczne silniki skokowe (rys. 1.9). Obrabiarki z takimi silnikami były demonstrowane na wystawie światowej w Brukseli w 1958 r.

Pierwsze silniki tego rodzaju miały częstotliwość graniczną 800 Hz, co pozwalało na uzyskanie szybkości posuwu 0,48 m/min, przy działce elementarnej S = 10 pm. Silniki skokowe produkowane w 20 lat później miały częstotliwość graniczną dochodzącą do 16 000 Hz, co odpowiada prędkości posuwu 9,6 m/min. Tak znaczny postęp osiągnięto przez udoskonalenie układu elektronicznego, a także przez udoskonalenie konstrukcji samego silnika i zastosowanie lepszych materiałów.

W napędach posuwów obrabiarek sterowanych numerycznie znalazły zastosowanie dwa rodzaje silników skokowych:

— silniki wysokomomentowe, o momencie do ok. 20 N-m, przeznaczone do bezpośredniego napędu śruby;

— silniki niskomomentowe, o momencie ok. 3 N-m, które wraz ze wzmacniaczem hydraulicznym momentu i silnikiem hydraulicznym stanowią silnik elektrohydrauliczny, napędzający śrubę pociągową.

Wysokomomentowe silniki skokowe mają niewielką częstotliwość graniczną, dochodzącą do 100 Hz. Są one stosowane do napędu lekkich sań lub stołów obrotowych z małą prędkością posuwu. Są to zwykle silniki z wirnikiem o magnesach trwałych.

Wysokomomentowe silniki skokowe są często wykorzystywane w celu przystosowania obrabiarek ogólnego przeznaczenia do sterowania numerycznego. W tym przypadku uzyskuje się jednak małe prędkości posuwu, przy stosunkowo dużej działce elementarnej, wynoszącej np. 20 pin. Widok frezarki przystosowanej do sterowania numerycznego przez wyposażenie jej w trzy silniki skokowe przedstawiono na rys. 7.9.

Jednym z zastosowań silnika skokowego w napędach obrabiarkowych jest wykorzystanie go do napędu przesuwnego suwaka, umieszczonego na końcu wrzeciona wytaczarki. Przez przesuwanie tego suwaka za pomocą silnika skokowego można zmieniać średnicę otworu wy taczanego w czasie wirowania wrzeciona, jak również wykonywać w otworze rowki na pierścienie osadcze. Napęd ten mógł być zrealizowany dzięki małym wymiarom silnika skokowego i niewielkiej liczbie przewodów łączących silnik z układem sterowniczym, przez pierścienie ślizgowe umie-