In diesem Artikel geht es um Schrittmotorantriebe: Was sie sind, wie sie funktionieren und wie sie Ihr Produktdesign optimieren können. Bei der Auswahl eines Linearantriebs stehen Ihnen zahlreiche Optionen zur Verfügung, und es kann schwierig sein, die jeweiligen Vor- und Nachteile zu verstehen. Lesen Sie weiter, um mehr über Schrittmotorantriebe zu erfahren und wann Sie diese anstelle eines Gleichstromantriebs in Ihr Produktdesign integrieren sollten.
Was ist ein Schrittmotoraktuator?
Vereinfacht gesagt, sind Schrittmotorantriebe hochpräzise, da sich der Motor in diskreten Schritten bewegt und nicht einfach ein- oder ausgeschaltet wird. Unsere erste Schrittmotorantriebsserie, die S20-Serie, brachten wir 2022 auf den Markt. Seitdem haben wir eine zweite Serie, die P8-ST-Serie, entwickelt. Schrittmotorantriebe bieten gegenüber Gleichstromantrieben mehrere Vorteile, darunter:
- Langlebigkeit. Unter sonst gleichen Bedingungen hat ein Schrittmotor eine längere Lebensdauer als ein Gleichstrommotor. Das liegt daran, dass Schrittmotoren im Gegensatz zu Gleichstrommotoren keine Kohlebürsten benötigen. Kohlebürsten sind Verschleißteile und verschleißen mit der Zeit.
- Präzision. Schrittmotoren ermöglichen eine deutlich höhere Präzision als Gleichstrommotoren. Dadurch lässt sich der Aktor genauer auf Ihre Anforderungen abstimmen.
- Effizienz. Schrittmotorantriebe sind konstruktionsbedingt effizienter und verbrauchen mit der Zeit weniger Strom. Dies reduziert Ihre Kosten über die gesamte Lebensdauer des Antriebs.
Natürlich gibt es auch Gegenargumente zu den genannten Vorteilen. Jede Technologie hat ihre Nachteile, und Schrittmotorantriebe bilden da keine Ausnahme. Die Hauptnachteile von Schrittmotorantrieben sind Preis und Komplexität. Sie sind in der Anschaffung teurer als Gleichstromantriebe und benötigen zudem einen Schrittmotortreiber, was sowohl den Preis als auch die Komplexität der Implementierung erhöht.
Wie wird ein Schrittmotor angesteuert?
Schrittmotorantriebe sind komplexer als Standard-Gleichstromantriebe und benötigen einen Schrittmotortreiber. Dieser schaltet den Strom durch die Motorspulen nacheinander und bewirkt so eine schrittweise Rotation des Motors anstatt einer kontinuierlichen Drehung. Daher kann ein Schrittmotor nicht wie ein Gleichstromantrieb mit einer einfachen Spannungsquelle betrieben werden.
Warum einen Schrittmotoraktuator verwenden?
Im Allgemeinen werden sie in Anwendungen eingesetzt, die hohe Präzision erfordern. Präzision bedeutet hier die Schrittweite, also die kleinste lineare Distanz, die der Aktor mit einem einzigen Befehl zurücklegen kann. Der S20 ist ein Direktantrieb mit einer Schrittweite von 0.01 mm. Die P8-ST-Serie verwendet ein Getriebe mit verschiedenen Übersetzungsoptionen; sie erreicht eine Schrittweite von ca. 0.006 mm bei einem Übersetzungsverhältnis von 49:1 bzw. 0.0018 mm bei 165:1. Ein höheres Übersetzungsverhältnis verringert die Schrittweite und erhöht die Haltekraft, verringert aber die Bewegungsgeschwindigkeit des Aktors. Ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis ist schneller, bietet jedoch weniger Halte- und Schubkraft. Wenn Sie eine sehr präzise Bewegung benötigen und bereit sind, dafür Abstriche bei Kraft oder Geschwindigkeit in Kauf zu nehmen, ist ein Schrittmotoraktor möglicherweise die beste Wahl für Ihre Anwendung.
Präzisionsverbesserung durch Mikroschrittverfahren
Die Schrittweite lässt sich nicht nur über das Übersetzungsverhältnis ändern. Actuonix-Schrittmotortreiber unterstützen auch Mikroschrittbetrieb. Dabei wird jeder Vollschritt in kleinere elektrische Schritte unterteilt, indem das Stromverhältnis zwischen den beiden Motorspulen angepasst wird. Durch die Mikroschrittsteuerung gleitet der Motor, anstatt von Punkt zu Punkt zu springen.
Wir empfehlen die Mikroschrittsteuerung, wenn Sie einen leiseren und gleichmäßigeren Betrieb wünschen, in der Regel bei niedrigeren Geschwindigkeiten, bei denen Sie nicht auf die zusätzliche Haltekraft von Vollschritten angewiesen sind.
Wie hält ein Schrittmotor seine Position?
Ein Schrittmotor hält seine Position auch im stromlosen Zustand, solange die Last unter seiner maximalen Rückstellkraft bleibt. Beim S20 beträgt diese maximale Rückstellkraft im stromlosen Zustand 40 N und steigt auf 60 N, sobald die Stromversorgung wiederhergestellt ist. Der P8-ST hält im stromlosen Zustand je nach Übersetzungsverhältnis 9 N bis 25 N und im eingeschalteten Zustand über 30 N bis über 100 N.
Actuonix Schrittmotoren
Die meisten Schrittmotorantriebe auf dem Markt sind teure Massenprodukte für große OEMs und für kleinere Produktentwickler unerschwinglich. Daher haben wir den S20 und P8-ST Schrittmotorleitungen schließen diese Lücke. Dieselbe Präzision, in einer Größe und zu einem Preis, die für Einzelanwender und kleine Teams erschwinglich sind. Der S20 basiert auf unserem beliebten L12 Der Aktor P8-ST wurde mit einem NEMA-8-Schrittmotor anstelle des Gleichstrommotors und des Getriebes entwickelt. Er ist die neueste, von Grund auf neu entwickelte Konstruktion, kleiner als unser PQ12 und unser bisher kompaktester Aktor.
Häufig gestellte Fragen
Warum setzt ein Schrittmotor unter Last manchmal Schritte aus?
Dies tritt auf, wenn die angelegte Last der maximalen Nennkraft des Aktuators zu nahe kommt. Wir empfehlen, innerhalb von 50 % bis 75 % dieses Maximalwerts zu bleiben und die Schrittfrequenz des Treibers bei höheren Geschwindigkeiten schrittweise zu erhöhen.
Welchen Treiber benötigt ein Schrittmotor?
Actuonix-Schrittmotoren sind mit Standard-4-Draht-Treibern wie dem Tic T825 kompatibel, der USB-, TTL-Seriell-, I²C-, Analogspannungs-, Quadraturgeber- und RC-Eingänge unterstützt.
Welchen Betriebstemperaturbereich kann ein Schrittmotoraktuator bewältigen?
Die Modelle S20 und P8-ST sind beide für einen Temperaturbereich von -10 °C bis +40 °C ausgelegt. Der Betrieb des Aktuators außerhalb dieses Bereichs kann seine Leistung beeinträchtigen und seine Lebensdauer verkürzen.
Wählen Sie Schrittmotoren von Actuonix
Wir sind stolz auf die Entwicklung hochwertiger und kostengünstiger Produkte. Wir testen jeden einzelnen Antrieb, bevor er unser Werk verlässt. So sichern wir hohe Qualität und Kundenzufriedenheit. Entspricht ein Produkt nicht unseren Qualitätsstandards, liefern wir es nicht aus. So einfach ist das.
Unsere Vertriebsmitarbeiter stehen Ihnen an fünf Tagen in der Woche zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten und Ihnen dabei zu helfen, den richtigen Antrieb für Ihr nächstes Produkt oder Projekt zu finden.
