在许多工作中,需要机械做周期性的启停,若此动作是单向并有规律的,则做出此动作的机构就被称作步进机构。步进机构在各种工业环境中,都有广泛的使用,是一种非常重要的机构。
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这种问题一般要先看步进的精度要求,精度要求往往决定设备的设计方案。说,如果精度不高,用普通马达+丝杆或同步带传动,用一个控制步进点就可实现,或者可以用液压,伺服驱动;如果精度高,选用伺服马达+滚珠丝杆也可以达到。提出可以用或者机构,反驳说,若按总行程和每次的来计算,整个行程需要步进十五次,那样槽轮会非常大,机构会不协调;而用凸轮,多,不易加工,以后也不好调整。这时回应说,本方案要求精度不高,允许每步误差最大为0.5mm,希望成本能尽量降低,机构越简单越好。说,步进结构有很多种,主要用在之间的工件传递,自己在做清洗设备的时候经常应用:例如汽车凸轮轴、曲轴、缸体、缸盖等大件清洗,采用的办法;清洗槽之间的清洗篮传递,采用的方法;烘干炉内的链条输送,采用马达和分度盘的方法等等。觉得使用气缸可以降低价格,但仍有不足之处,说,若是简单的气缸推杆恐怕解决不了快速折返以进行下一轮步进动作,可以用个很小的气缸去推动一套:棘爪结构,棘轮和链轮或同步轮连在同一轴上,气缸做一次往复运动,链条或同步带前进一个。觉得气缸频繁往复的振动会比较大,说可以用完成步进动作,电机可以连续转动,避免振动,在齿轮与电机轴之间用扭簧或者其他办法实现;三相鼠笼电机很便宜,不完全齿轮加工也不困难,成本并不比气缸方案贵。
以下图15-1列出了几种常见的步进机构类型,供读者参考。其中槽轮(又称,来源自十字槽轮与马耳他骑士会徽极其相似的形状)有作用;棘轮可以;凸轮可以因为设计的不同而实现各种不同的功能,但其特点为可以最大限度。
步进机构是一种,以实现步进运动的传动机构,从理论上说可以从任何机构类型里衍生出来。其最为广泛的应用即是实现步进式输送运动,如包装机械、自动装配机械、电影胶片放映机等等。虽然有等缺陷,却是现代工业根本无法避开的机构。因为其显而易见的缺点,源动力和步进机构的选择就显得特别重要,以上讨论中的办法都可以达到要求,但是具体的选择和设计要根据实际工况做最后决定。一般来说,步进频率越低,负载越小,在动力学角度就越有利,反过来,若是重负载条件下要求“快步小跑”,就要特别注意带来的应力和振动及噪声。
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