计算转矩步进电机在电脑刺绣机中的应用

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1、•«关键词杳询査询文章实标咼成件使指令要求步进耍考1引言电脑刺绣机是根据数字信息高质量、高速度进行刺绣的服装设备，共工作原理际上是控制系统顺序读取花样编码文件针位点信息，经由I/O口输出，控制3个坐的运动，使之保持严格的同步关系，形成所要刺绣的图案。由于英精度要求不太一般均采用开环系统，而步进电机常用于开环，并具有结构简单、可靠性高、低、维护方便等特点，故在小型电脑刺绣机系统中一般采用步进电机作为驱动。它主要完成两项任务：一是传递转矩，克服绣框与导轨间的摩擦力和绣框的等负载力矩；二是传递信息，即根据指令信息准确定位。进电机的选择在刺绣机的进给机构里，步进电机是作为

2、驱动系统的执行元,在此系统中步进电机的精度直接影响绣品的质量，而步随机的，要在宽广的速度范国内迅速响应，对步进电机的力步用是o同吋电动机必须克服一定的阻力，有足够的转矩，尤其是电机的启动频率和加速转矩，因而选择时须予以充分注意。虑英机械特性、加减速时间常数和脉冲当量等。进电机执行的脉冲快速响负选应有较高的量直接影响进电机一般互步进电机在电脑刺绣机中的应用王欣1,陈子辰1,赵文荣2,尚久浩2恒1,边耐(1.浙江大学生产工程研究所,浙江杭州31()0272西北轻工学院,陕西西安712081)摘要：介绍了电脑刺绣机系统中步进电机的一般选用方法及注总事项，探讨了步进电机的

3、速度控制问题，给出了按指I数规律升降速的软件设计流程。关键词：步进电机；速度控制；电脑刺绣机系统中图分类号：TM383.6文献标识码：A文章编号:1001-4551(2000)05-0050-03ApplicationofSteppingMotorinElectronicEmbroideryMachineWANGHeng-kuil,BIANNai-xinl,CHENZi-chenl,ZHAOWen-rong2,SHANGJui-hao2Abstract:Thispapermainlyintroducesthegeneralmethodandmattersneedi

4、ngattentionandthespeedcontrolofstepmotorinexectronicembroiderymachinesystemandpresentsthemethodsofdesigningthesoftwareonrasingandrducingspeedwhichfollowstheindexlaw.Keywords:steppingmotor:speedcontrol;electronicembroiderymachinesystem2」步进电机的运动方程选择步进电机的基本计算式是以步进电机的运动方程机的运动方为基础的，（在不考虑动粘

5、性摩擦且作直线加减速的情况下）步程为[3]:A111T——电机电JM——转了惯钛•坎J,负我惯吊一・kgn,；?步丹佝，(。)Tr负我转血・Nmfli'n林域#•llz/0加速时何小2.2计算目标速度[fD]H标速度是指电机完成加速运动，恒速运动时的速度。由于刺绣机在刺绣过程中绣框电机转速是随针距的不同而时刻变化的，目标速度也随之变化，选电机时，仅计算绣框最高转速即可。2.3求运行转矩T[2]T=Te+Ta(2)式中Te一一一负载转矩Ta加速转矩2.3.1求取负载转矩Te此处的负载转矩是电动机起动时需克服的摩擦转矩，计算较简单。2.3.2求取加速转矩Ta(1)求取

6、机械传动部分惯fiJ加速度转矩与惯量有关，负载惯量计算方法如下：J=1/8xGx(D2)式中G负载重戢，ND.d负载的内、外径，cm(2)求取加速时间toll]当针距为9mm,绣框转速为214r/min吋，可计算出绣框电机运行时间为l()5ms,初选加速时间为15mso根据以上公式及方法求得惯最和加速时间后，即可由公式⑷求出加速转矩：Ta=(J/57.3)xpx(fD/to)(4)由以上各公式可计算出对应于不同目标速度的负载转矩、加速转矩、运行转矩及加减速时间，据此可初步选择步进电机。2.4类型及步距角选择反应式(VR)步进电机在相绕组不通电时没有定位转矩；而永磁

7、式(PM)步进电机在相绕组不通电时则冇较小的定位转矩。电脑刺绣机小，系统电源断开允许绣框处于自由位置，可采用反应式步进电机。步距角大小会直接影响步进电机的启动和运行频率，使用时可根据需要的脉冲当量和选释的传动比选释步进电机的步距角。由于步进电机在刺绣过程中对刺绣进度要求不太精密，其脉冲当量一般为,电机初选为三相反应式步进电机，工作方式为六拍，步距角p=1.5°o最通矩下算据2.5最大静转矩的选择（Tjmax）选择步进电机时，最主要的任务之一是要详细规定电动机的标称转矩值。一般大静转矩较大的电机，可以带动较大的负載转矩。负载转炬和最大静转炬的比值常选为0.3〜0.5

8、。即Tt=