استپر موتور صنعتی چیست؟ راز دقت و کنترل در سیستم‌های پیشرفته

زمان مطالعه: 8 دقیقه

استپر موتور صنعتی یکی از پایه‌های اصلی در دنیای اتوماسیون صنعتی است که با ورودش، تحولی در دقت و کنترل ماشین‌آلات و ربات‌ها ایجاد شد. هرجا که نیاز به حرکت دقیق و مرحله‌به‌مرحله باشد، این موتورها نقش کلیدی دارند؛ اگر می‌خواهید بدانید استپر موتور صنعتی چیست و چطور در دستگاه‌هایی مثل CNC، ربات‌ها و چاپگرهای سه‌بعدی به کار می‌رود، جای درستی آمده‌اید. در این مقاله به زبانی ساده بررسی می‌کنیم که این موتورها چگونه کار می‌کنند، چه مزایا و کاربردهایی دارند و چرا تا این حد برای تولید دقیق و کنترل‌شده حیاتی هستند.

Stepper motors are widely used in various applications such as 3D printers, Medical Devices, ATM machines, Home automation systems, and many more due to their precise control over position, speed, and accuracy.

موتورهای پله‌ای به دلیل کنترل دقیق بر موقعیت، سرعت و دقت به طور گسترده در کاربردهای مختلفی مانند چاپگرهای سه‌بعدی، دستگاه‌های پزشکی، دستگاه‌های خودپرداز، سیستم‌های اتوماسیون خانگی و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شوند.

منبع:

mechtex.com

 

استپر موتور صنعتی چیست؟

استپ موتور نوعی از موتور DC است که با جریان مستقیم کار می‌کند و حرکت آن به صورت گسسته است. دلیل اینکه استپ موتور توانایی حرکت گسسته یا پله به پله را دارد این است که استپر موتورها یک دور کامل را به تعدادی استپ یا پله تقسیم می‌کنند و بر اساس پالس‌های دریافتی‌شان فعالیت می‌کنند. حرکت دادن موتور تا زاویه‌ای مشخص به عهده پالس است. به مقدار زاویه‌ای که پالس موتور را حرکت می‌دهد گام می‌گویند. استپ موتورها با سرعت‌های متفاوتی در بازار موجود هستند. سرعت برخی از آن‌ها حدود 200 الی 300 دور در دقیقه است اما استپر موتورهایی با سرعت 1000 دور در دقیقه هم در بازار وجود دارد.

استپ موتورها علاوه‌بر حرکت دقیق پله‌به‌پله، به‌دلیل قابلیت کنترل موقعیت و سرعت، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و رباتیک محبوب هستند. این موتورها به راحتی با کنترلرهای دیجیتال هماهنگ می‌شوند و می‌توانند حرکت‌هایی با دقت میلی‌متری یا حتی کمتر را انجام دهند. به همین دلیل استپ موتورها در دستگاه‌های CNC، چاپگرهای سه‌بعدی، ربات‌های صنعتی و تجهیزات اتوماسیون صنعتی نقش کلیدی دارند و امکان انجام فرایندهای پیچیده و تکرارپذیر را بدون نیاز به سنسورهای موقعیت اضافی فراهم می‌کنند.

اجزای تشکیل‌دهنده استپر موتور صنعتی چیست؟

یکی از روش‌هایی که به شما کمک می‌کند که با نحوه کار یک قطعه صنعتی آشنا شوید، کسب اطلاعات جامع در مورد اجزای آن است. استپ‌ موتور صنعتی از دو بخش اصلی تشکیل شده است که این دو بخش عبارت است از:

1. استاتور

استاتور بخشی است که در آن تعدادی سیم‌پیچ گروه‌بندی شده قرار دارد. به این سیم‌پیچ‌ها فاز گفته می‌شود. زمانی که می‌گویند یک استپ موتور دو فاز است معلوم می‌شود که دو گروه سیم‌ پیچ در آن وجود دارد که از داخل با هم اتصال دارند و در نهایت چهار سیم از آن‌ها خارج شده که دو به دو هر کدام به سیم چیپ‌ها متصل هستند. استپ موتورهای سه فاز، پنج فاز و… هم در بازار وجود دارد که گاهی سیم‌های آن از داخل با یکدیگر سری یا موازی می‌شوند و سپس از دستگاه خارج می‌شوند.

2. روتور

فازهایی که در استاتور قرار گرفته است باعث چرخش روتور می‌شود. زمانی که به فازها پالس الکتریکی وارد می‌شود، روتور می‌چرخد. روتور همان سیلندر مرکزی است که روی آن تعدادی استپ قرار گرفته است.

استپر موتور صنعتی چطور عمل می‌کند؟

تعدادی آهنربای الکتریکی داخل استاتور استپ موتور وجود دارد که این آهنرباها مجهز به استپ هستند. این آهنرباها با استفاده از پالس‌هایی که سیستم کنترل می‌فرستد فعال و غیرفعال می‌شود. زمانی که اولین آهنربای الکتریکی با ارسال پالس از سمت سیستم کنترل فعال می‌شود، روتور با استفاده از خاصیت مغناطیسی که روی استپ‌هایش وجود دارد شروع به چرخش می‌کند. زمانی که آهنربای اول غیرفعال می‌شود، روتر با آهنرباهای بعدی در یک جهت قرار می‌گیرند و این روند ادامه پیدا می‌کند تا شفت استپر موتور در زاویه مناسب قرار بگیرد.

پیش از ورود استپرهای صنعتی به دنیای صنعت نیاز بود که برای کنترل چرخش شفت سیستم بازخورد را لحظه به لحظه کنترل کرد اما دقت بالای این قطعات باعث شد که دیگر نیاز به این کار نباشد و در نتیجه در هزینه‌ها صرفه‌جویی شود. نحوه کار استپر موتور صنعتی باعث می‌شود که صنعتگران بتوانند با استفاده از این دستگاه‌ها سرعت و موقعیت شفت را به صورت دقیق کنترل کنند. هر پالس می‌تواند به مقدار مشخصی زاویه محور را دچار تغییر کند و موقعیت شفت را عوض کند.

معیارهای انتخاب استپر موتور صنعتی کدامند؟

انتخاب درست استپر موتور نقش کلیدی در عملکرد بهینه‌ی سیستم‌های صنعتی و کنترل دقیق دارد؛ برای این کار، باید چندین فاکتور فنی و محیطی را بررسی کرد تا موتوری انتخاب شود که دقیقاً با نیاز پروژه هماهنگ باشد. در جدول زیر، مهم‌ترین معیارهای انتخاب یک موتور پله‌ای به‌صورت خلاصه آورده شده‌اند.

معیار انتخاب	توضیح
گشتاور موردنیاز	میزان نیروی چرخشی که موتور باید تأمین کند؛ بسته به بار و کاربرد متغیر است.
تعداد استپ در هر دور (Resolution)	نشان‌دهنده‌ی دقت حرکتی موتور؛ هرچه تعداد استپ بیشتر باشد، حرکت دقیق‌تر خواهد بود.
سرعت کار	باید بررسی شود که آیا موتور می‌تواند در سرعت‌های موردنیاز بدون از دست دادن استپ حرکت کند.
منبع تغذیه (ولتاژ و جریان)	موتور باید با ولتاژ و جریان در دسترس در سیستم سازگار باشد.
نوع درایور	برخی موتورها نیاز به درایورهای خاص یا میکرو استپ دارند تا عملکرد بهینه داشته باشند.
محیط کار	شامل عوامل فیزیکی مانند دما، رطوبت، گردوغبار یا لرزش‌های مکانیکی است.
نیاز به بازخورد (Closed-loop)	اگر دقت بالا یا ایمنی مهم باشد، ممکن است به موتور حلقه‌بسته (دارای انکودر) نیاز باشد.

کاربرد استپر موتور صنعتی چیست؟

موتور استپر صنعتی باعث شد که فرایند کارها سریع‌تر و دقیق‌تر انجام شود و صنعتگران بسیاری از این محصول کاربردی استقبال کنند. کاربرد این محصول در صنعت گسترده است و در حوزه رایانه، اسلحه سازی، عکاسی، خودرو سازی و ماشین‌های اداری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سروو موتور یکی از سیستم‌های پیشرفته‌ای است که تأثیر زیادی بر بهبود عملکرد خطوط صنعتی دارد. در مقاله زیر به‌طور کامل به بررسی این سیستم پرداخته‌ایم.

سروو موتور

. کاربرد استپر موتور در حوزه فناوری و رایانه

از دهه 80 میلادی که استفاده از رایانه‌های رومیزی و قابل حمل در بین مردم رایج شده بود، بسیاری از شرکت‌های تولیدکننده PC در فرایند تولید دیسک گردان و پرینتر به سراغ استپ موتورها آمدند و هنوز هم از همین قطعه استفاده می‌کنند. معمولا از استپر موتورها در پرینتر، فلاپی درایو و هارد دیسک استفاده می‌کنند.

1. استفاده از استپ موتور در پرینتر

پرینترها در انواع لیزری، جوهرافشان و ضربه‌ای یا فشاری توسط صنعتگران تولید می‌شود و به بازار عرضه می‌شود. در پرینترهای لیزری برای بخش چرخش استوانه حساس به نور، کاغذ رسان و تکان دهنده تونر از استپر موتورهای صنعتی استفاده می‌کنند. در پرینترهای ضربه‌ای یا فشاری در بخش گردونه کاراکتر از این قطعه استفاده می‌کنند تا در فرایند پرینت دقت و سرعت کافی به خرج داده شود. پرینترهای جوهر افشان از استپر موتور در مکانیزم انتقال هد و کاغذ رسانی استفاده می‌کنند، پرینترهای جوهر افشان به دلیل سرعت بالایی که دارند مجهز به استپ موتورهای قدرتمندتری هستند.

2. استفاده از استپ موتور در فلاپی دیسک

پیش از اختراع ابزارهای جدید ذخیره‌سازی فلاپی دیسک‌ها در فناوری بسیار پرطرفدار بودند تا اینکه در سال 2011 شرکت سونی و سایر شرکت‌های تولیدکننده این محصول نسل فلاپی دیسک را متوقف کردند و به مرور منسوخ شد. در زمان‌هایی که استفاده از این وسیله رایج بود شرکت‌های تولیدکننده از استپ موتورها در فرایند خواندن فلاپی دیسک‌ها و مکانیزم انتقال هد خواننده استفاده می‌کردند.

3. استفاده از استپ موتور در هارد دیسک

هارد دیسک وسیله‌ای که می‌توان داده‌ها را به صورت مغناطیسی بر روی آن ضبط نمود. از آنجایی که سروکار استپر موتور با آهنربا و مغناطیس است تولیدکنندگان هارددیسک در مکانیزم انتقال هد خواننده از این محصول استفاده می‌کنند.

In industrial automation, conveyor belts use stepper motors to move products with precision, keeping in sync with other operations on the production line, such as inspection, labeling, or packaging.

در اتوماسیون صنعتی، نوار نقاله‌ها از استپ موتورها برای حرکت دقیق محصولات استفاده می‌کنند و همزمان با سایر عملیات در خط تولید مانند بازرسی، برچسب‌زنی یا بسته‌بندی هماهنگ می‌شوند.

منبع: festo.com

. کاربرد استپر موتور در صنعت خودرو سازی

 خودروسازی صنعتی پیچیده و سخت است. پیش از ورود ربات‌ها به صنایع خودروسازی تولیدکنندگان ناچار بودند تعداد زیادی نیروی انسانی را برای انجام کارهای تکراری و زمان‌بر استخدام کنند اما پس از ورود ربات‌ها به این صنعت کار برای تولیدکنندگان آسان‌تر شد. ربات‌های مجهز به استپر موتور صنعتی باعث شدند که فرایند کارها با دقت بیشتری انجام شود و علاوه بر این راندمان کار بهتر شود.

. کاربرد استپر موتور در اسلحه سازی

در اسلحه‌های بزرگ در ناوها و جت‌ها نیاز به تنظیم دقیق زاویه شلیک است. تولیدکنندگان در زمینه ساخت اسلحه با مشورت بهترین مهندسین و فناوران در این زمینه تصمیم گرفتند از استپر موتور برای تنظیم دقیق زاویه شلیک استفاده کنند. تا به حال استفاده از استپر موتور صنعتی یک امر رایج و پرطرفدار در عرصه ساخت اسلحه و تجهیزات نظامی است.

. کاربرد استپر موتور در ادارات

شاید برای شما سوال پیش بیاید که در یک محیط اداری کاربرد استپر موتور صنعتی چیست و وجود این قطعه در ادارات چه اهمیتی دارد؟ دو دستگاهی که بیشترین استفاده را در محیط‌های اداری دارد، دستگاه فکس و کپی است که هر دو مجهز به استپر موتور هستند.

1. نحوه استفاده از استپر موتور در دستگاه کپی

استپ موتور صنعتی در سنسور نوری، واحد اسکنر و واحد آیینه دستگاه قرار دارد. در سنسور نوری وظیفه استپ موتورها حرکت در موقعیت مناسب است، در واحد اسکنر هم برای حرکت مورد استفاده قرار می‌گیرد و در آیینه هم به عنوان یک عنصر ضروری و مهم به بهتر و دقیق‌تر انجام شدن فرایند کپی کردن کمک می‌کند.

2. نحوه استفاده از استپر موتور در دستگاه فکس

 دستگاه فکس از طریق خطوط تلفن اطلاعات را منتقل می‌کند. هد فتو الکتریک پیکسل‌ها را می‌خواند و در نتیجه پیکسل‌ها تبدیل به سیگنال‌های الکتریکی می‌شوند. در ساختار هد از استپ موتور استفاده شده است. هنگامی که سیگنال دریافت می‌شود، قلمی در دستگاه فکس اطلاعات را روی کاغذ چاپ می‌کند که در فرایند تولید آن قلم هم از استپ موتور استفاده شده است تا فرایند کار دقیق‌تر انجام شود.

. کاربرد استپر موتور در ساخت چرخ خیاطی

  در فرایند ساخت چرخ خیاطی‌های خانگی و صنعتی از استپر موتور استفاده می‌شود. گشتاور بالا، پاسخ سریع در فاصله کوتاه و تشخیص دقیق موقعیت با سیستم کنترل حلقه باعث شده است که تولیدکنندگان چرخ خیاطی از وجود استپ موتور صنعتی در فرایند تولید محصول‌شان استفاده کنند.

با ذکر کردن موارد بالا به سوال شما در خصوص اینکه کاربرد استپر موتور صنعتی چیست به طور کامل و جامع پاسخ ندادیم چون دریای کاربردهای این محصول پهناور است و از حوصله این مطلب خارج است. برای اینکه با کاربردهای بیشتر استپ موتور صنعتی آشنا شوید و بدانید که فایده آن برای صنعت چیست با مشاوران سایت تماس بگیرید تا شما را راهنمایی کنند.

نتیجه‌گیری

تا اینجای مطلب دانستید که استپر موتور صنعتی چیست و چه کاربردهایی دارد. اگر شما بخواهید این دستگاه را تهیه کنید باید به سراغ افرادی بروید که در زمینه فروش ماشین آلات و ابزارهای حوزه صنعت حاذق هستند چون اگر دستگاه بی‌کیفیتی را از یک فروشنده نامعتبر خریداری کنید ممکن است که ضرر زیادی را متحمل شوید. مشاوران سایت تی اس گروپ که این مقاله را برای شما آماده کرده‌اند با بهترین تولیدکنندگان و عرضه کنندگان استپر موتور صنعتی ارتباط دارند و می‌توانند به شما کمک کنند تا بهترین محصول را خریداری نمایید. برای برقراری ارتباط با مشاوران تی اس گروپ با شماره تماس 02536145 تماس بگیرید یا به نشانی info@tsgroup.ir ایمیل بزنید. مشاوران سایت با حوصله و بردباری به تمام سوالات شما در مورد استپ موتور صنعتی پاسخ خواهند داد.

سوالات متداول

1- استپر موتور صنعتی چه کاربردهایی دارد؟

استپر موتور صنعتی در موارد مختلفی استفاده می‌شود؛ از جمله کاربردهای آن می‌توان به استفاده در صنعت خودروسازی، چاپ‌گرهای سه‌بعدی، دستگاه‌های CNC، ماشین‌آلات دقیق، تجهیزات پزشکی و… اشاره کرد.

2- هنگام انتخاب استپر موتور صنعتی به چه مواردی باید توجه کرد؟

هنگام انتخاب استپر موتور صنعتی باید به فاکتورهای مختلفی مثل گشتاور مورد نیاز، تعداد پله‌ها در هر چرخش، ولتاژ و جریان موردنیاز، نوع کنترلر، دمای محیط و.. توجه کرد.

3- استپر موتور با سروو موتور چه تفاوتی دارد؟

استپر موتور و سروو موتور هر دو برای کنترل حرکات دقیق استفاده می‌شوند؛ اما استپر موتور بیشتر برای حرکات دقیق با گشتاور پایین و سروو موتور بیشتر برای حرکاتی با سرعت بالا و گشتاور بیشتر استفاده می‌شود.

4- چه عواملی باعث افت گشتاور در استپر موتور می‌شود؟

افزایش سرعت، تغذیه نامناسب درایور، انتخاب اشتباه مدل موتور، گرم شدن بیش از حد و بار بیش از توان موتور باعث افت گشتاور در استپر موتور می‌شود.

برای مطالعه بیشتر شما

Stepper Motors

What Kinds of Applications are Best for Stepper Motors?

Stepper Motors Basics: Types, Uses, and Working Principles