Açısal konumu adımlar halinde değiştiren, çok hassas sinyallerle sürülen motorlara adım motorları denir. Adından da anlaşılacağı gibi adım motorları belirli adımlarla hareket ederler. Bu adımlar, motorun sargılarına uygun sinyaller gönderilerek kontrol edilir. Herhangi bir uyartımda, motorun yapacağı hareketin ne kadar olacağı, motorun adım açısına bağlıdır. Adım açısı motorun yapısına bağlı olarak 90° , 45° , 18° , 7.5° , 1.8° veya daha değişik açılarda olabilir. Motora uygulanacak sinyallerin frekansı değiştirilerek motorun hızı kontrol edilebilir. Adım motorlarının dönüş yönü uygulanan sinyallerin sırası değiştirilerek saat ibresi yönü (CW) veya saat ibresinin tersi yönünde (CCW) olabilir.

Adım motorlarının hangi yöne doğru döneceği, devir sayısı, dönüş hızı gibi değerler mikroişlemci veya bilgisayar yardımı ile kontrol edilebilir. Sonuç olarak adım motorlarının hızı, dönüş yönü ve konumu her zaman bilinmektedir. Bu özelliklerinden dolayı adım motorları çok hassas konum kontrolu istenen yerlerde çok kullanılırlar. Adım motorlarının kullanıldıkları yerlere örnek olarak, endüstriyel kontrol teknolojisi içerisinde bulunan bazı sistemler, robot sistemleri, takım tezgahlarının ayarlama ve ölçmeleri verilebilir. Ayrıca, adım motorları konumlandırma sistemlerinde ve büro makinaları ile teknolojisi alanında da kullanma alanı bulmaktadır.

Adım motorlarının bu kadar çok kullanılma alanı bulmasının nedeni bu motorların bazı avantajlara sahip omasıdır. Bu avantajlar aşağıdaki gibi sıralanabilir.

    *
      Geri beslemeye ihtiyaç göstermezler. Açık döngülü olarak kontrol edilebilirler.
    *
      Motorun hareketlerinde konum hatası yoktur.
    *
      Sayısal olarak kontrol edilebildiklerinden bilgisayar veya mikroişlemci gibi elemanlarla kontrol edilebilirler.
    *
      Mekanik yapısı basit olduğundan bakım gerektirmezler.
    *
      Herhangi bir hasara yol açmadan defalarca çalıştırılabilirler.
 

Adım motorlarının bu avantajları yanında bazı dezavantajları da aşağıdaki şekilde sıralanabilir.

    *
      Adım açıları sabit olduğundan hareketleri sürekli değil darbelidir.
    *
      Sürtünme kaynaklı yükler, açık döngülü kontrolda konum hatası meydana getirirler.
    *
      Elde edilebilecek güç ve moment sınırlıdır.

2. Adım Motoru Çeşitleri

Kullanımda olan birçok elektrik motorunda olduğu gibi adım motorları da makinanın yapısına ve çalışmasına göre sınıflandırılabilir.

Değişken Relüktanslı (DR) Adım Motoru

Değişken relüktanslı adım motoru en temel adım motoru tipidir. Bu motorun temel prensiplerinin daha iyi anlaşılabilmesi için kesit görünüşü Şekil 1’ de gösterilmiştir. Bu üç-fazlı motorun 6 adet stator kutbu vardır. Birbirine 180° açılı olan herhangi iki stator kutbu aynı faz altındadır. Bunun anlamı, karşılıklı kutupların üzerindeki sargıların seri veya paralel olması demektir. Rotor 4 adet kutba sahiptir. Stator ve rotor nüveleri genellikle ince tabakalı silisli çelikten yapılırlar. Düşük manyetomotor kuvveti uygulansa bile, stator ve rotor malzemeleri yüksek geçirgenlikli ve içlerinden yüksek mağnetik akı geçecek kapasitede olmalıdır.


Sabit Mıknatıslı (SM) Adım Motorları

Rotorunda sabit mıknatıs kullanılan adım motoruna sürekli mıknatıslı adım motoru adı verilir. 4-fazlı bir SM adım motorunun bir örneği Şekil 2’de gösterilmiştir. Silindirik sabit mıknatıs rotor gibi çalışır, etrafında ise herbiri üzerine sargılar sarılı olan 4 adet kutbun bulunduğu stator vardır.

Karışık Yapılı (Hybrid) Adım Motoru

Rotorunda sabit mıknatıs bulunan bir diğer adım motoru da karışık yapılı adım motorudur. Hybrid kelimesi motorun sabit mıknatıslı ve değişken relüktanslı motorların prensiplerinin birleşmesinden dolayı verilmiştir. Günümüzde çok geniş bir kullanım alanına sahip olan Hybrid adım motorunun yapısı Şekil 3’te verilmiştir. Statorun nüve yapısı değişken relüktanslı adım motorunun aynısı veya çok benzeridir. Fakat sargıların bağlantısı değişken relüktanslı motorunkinden farklıdır. Değişken relüktanslı adım motorunda bir kutupta bir fazın iki sargısından sadece bir tanesi sarılmış iken, 4 fazlı karışık yapılı adım motorunda iki farklı fazın sargıları aynı kutupta sarılmıştır. Bundan dolayı bir kutup sadece bir fazın altında değildir. Karışık yapılı adım motorlarında moment, diş yapılarındaki hava aralıklarının manyetik alanlarının etkileşimi ile oluşturulur. Bu tip motorlarda sürekli mıknatıs, sürücü kuvveti oluşturmak için önemli rol oynamaktadır. Fakat karışık yapılı adım motorundaki rotor ve stator dişlerinin küçük adım açıları elde etmek için dizayn edildiği bilinmelidir.

3. Adım Motorlarına Ait önemli Parametreler

Çözünürlük

Çözünürlük; bir devirdeki adım sayısı veya dönen motorlar için adım açısı (derece), lineer motorlar için ise adım uzunluğu (mm) olarak tanımlanır. Bu sabit değer, üretim sırasında tesbit edilen bir büyüklüktür. Bir adım motorunun adım büyüklüğü, çeşitli kontrol düzenleri ile değiştirilebilir. Yarım adım çalışmada adım büyüklüğü normal değerinin (çözünürlüğünün) yarısına indirilir.

Doğruluk

Bir adım motorunun adım konumu, tasarım ve üretim sırasında biraraya getirilen birçok parçanın boyutları ile belirlenir. Bu parçaların boyutlarındaki toleranslar ve dahili sürtünmeler adımların nominal denge konumlarında da toleranslara neden olurlar. Bu durum adım motorunun doğruluğu olarak isimlendirilir ve belli bir konumdaki maksimum açısal hatanın nominal tek adım değerinin yüzdesi olarak ifade edilmiş halidir. Klasik adım motorlarında bu hata % ± 1 ile % ± 5 arasında değişmektedir. Sürtünme momenti veya kuvveti nedeniyle oluşan konum hataları bu doğrulukla ilgisi olmayan, daha az veya çok olabilen rastgele hatalardır. Ancak her iki tip hata toplanarak sistemin toplam hatası elde edilir.

Tutma momenti

Tutma momenti, bir adım motorunun en temel moment karekteristiğidir. Tutma momenti eğrisi, motorun ürettiği tutma momentinin rotor konumuna bağlı olarak değişimini veren eğridir. Eğrinin merkezi motorun bir fazının uyartılmış olduğu durumda rotorun kararlı adım konumuna karşılık düşer. Bu eğri, rotor adım pozisyonundan uzaklaştırılırsa, motorda endüklenecek olan ve rotoru sıfır momentli adım pozisyonuna geri getirmeye çalışan momentin (tutma momenti) yönünü ve miktarını verir . Tutma momenti eğrisi, motorun tüm rotor konumları ve statik uyarma koşullarındaki ani momentini tam olarak tanımlamak için gereklidir. Diğer moment karakterisitikleri (statik ve dinamik) bu eğri baz alınarak elde edilebilir.

Tek adım tepkisi

Motor fazlarından biri uyarılmış durumdaysa motor kararlı bir adım konumundadır. Bu fazın uyartımı kesilip yeni bir faz uyartılırsa motor bir adım atacaktır. Rotor konumunun zamana göre bu değişimi tek adım tepkisi olarak tanımlanır. Tek adım tepkisi, motorun adım hareketinin hızını, tepkinin aşım ve salınım miktarını, adım açısının hassaslığını veren önemli bir karekteristiktir. Adım motorlarından maksimum performans elde edebilmek için tek adım tepkisindeki aşım ve salınımların azaltılması ve yerleşme zamanının kısaltılması gerekmektedir. Bu nedenle tek adım tepkisinin iyileştirilmesi adım motorlarının kontrolunda çok büyük öneme sahiptir.

Sürekli rejimde maksimum yük momenti eğrisi

Sürekli rejimde maksimum yük momenti/ hız eğrisi herhangi bir sabit dönüş hızında, rotor hareketinin giriş darbe dizisiyle olan senkronizasyonunu bozmadan ve rotorun durmasına neden olmadan sürekli halde motor miline uygulanabilecek maksimum yük momentini verir. Bu moment aynı zamanda, sözkonusu hızda motorda meydana gelecek maksimum moment anlamına da gelmektedir. Klasik motorlarda bu eğriye karşılık gelebilecek bir karekteristik yoktur. Maksimum yük momenti eğrisi çalışma noktalarını göstermediği gibi bir transfer fonksiyonu eğrisi de değildir. Sadece, çalışma bölgesini sınırlar. Bu eğrinin sınırladığı bölge içinde herhangi bir noktada motor giriş darbe dizilerini kaybetmeden ve durma tehlikesi olmadan ilgili hız ve yük momenti ile çalışır. Sınırların dışına çıkıldığında bu durum değişebilir.

Step motorlar bir dizi kısa elektrik akımıyla hareket ederler. Stator (hareketsiz kısım) birbirine dik manyetik alan üreten iki ayrı bobinden oluşur. Bu bobinlere sırayla elektrik akımı verilerek statorun içerisinde döndürme etkisine sahip bir manyetik oluşması sağlanır. Statorun içindeki rotor (hareketli kısım) bobinler tarafından sırayla oluşturulan manyetik alanla polarize olarak döner. Her bir elektrik akım vurgusu (pulse) rotorun belli bir açı kadar (bir adım) dönmesine neden olur. Bu şekilde verilen elektrik akım vurgularının frekansı motorun dönme hızını belirler. Hizli ivmelenme sonucunda step motorda kayma meydana gelebilir bunun önlenmesi için ivmelenme sırasında vurgu sıklığı ayarlanmalıdır. Stepper motorlarda yüksek hassasiyetin gerektiği durumlarda geribeslemeli kontroller kullanılır. Step motorlar durma pozisyonu etrafında salınım yapabilirler ve hafif yükler taşırken hassasiyeti kaybedebilirler. Eğer güç sadece bir bobine verilirse manyetik alanın etkisiyle rotor sabitlenecektir, bu da motorun durdurulmasında kullanılır. Step motorlar rotorlarının yapıldığı malzemeye göre sınıflandırılırlar. Değişken dirençli (variable reluctance) step motorlar dişleri olan yumuşak demirden yapılmış bir rotora sahiptir.Düşük momentlidirler, orta derecede adım açılarına sahiptirler (5-15 derece) ve hızlı bir ivmye sahiptirler. Sabit mıknatıs step motorlarında sabit bir mıkmatıs rotor bulunur. Daha ucuzdurlar fakat daha kötü adım açılarına sahiptirler ve momentleri daha düşüktür. Bu motorlarda rotor silindir değil de samarium kobalt mıknatıslarından yapılmış ince bir disk şeklindedir. Hibrid step motorlar içinde sabit mıknatıs rotor bulunan variable reluctance motorlardır. Yüksek momente, küçk adım açılarına (0.5 - 15 derece) ve yüksek hassasiyete sahiptirler.

Step motor sistemi: Step motor sistemleri etiketleme makinası seçiminde dikkat edilmesi gereken bir başka önmli konudur. Doğru akım (DC) step motorlar ve alternetif akım (AC) step motorlar olmak üzere iki değişik tip step motor bulunmaktadır.

b1) Alternatif akım step motorlar: Bu tip step motorlar bazı etiketleme makinası üreticileri tarafından kullanılmakla birlikte pek yaygın değildir. Nispeten ucuz olmaları avantajına karşın, büyük adım açıları nedeni ile (yaklaşık 12 derece) düşük hassasiyetli motorlardır ve yüksek hızlarda kullanılamazlar. Alternatif akım step motorları tam otomatik etiketleme sistemleri yerine düşük hızlı basit etiketleme makinalarında kullanılırlar.


b2) Doğru akım step motorlar:

Step motor nedir?
Step motor, elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren eletro-mekanik bir cihazdır.Elektrik enerjisi alındığında rotor ve buna bağlı şaft, sabit açısal birimlerde (step-adım) dönmeye başlar. Step motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlama özelliğine sahip bir sürücüye bağlıdırlar (step motor sürücüsü). Bu sürücü, bir encoder veya PLC'den giriş pals'ları alır. Alınan her giriş pals'ında, motor bir adım (step ilerler). Step motorları bir motor turundaki adım sayısı ile anılırlar. Örnek olarak 400 adımlık bir step motor bir tam dönüşünde (tur) 400 adım yapar. Bu durumda bir adımın açısı 360/400 = 0.9 derecedir. Bu değer, step motorun hassasiyetinin bir göstergesidir. Bir devirdeki adım sayısı yükseldikçe step motor hassasiyeti ve dolayısı ile maliyeti artar.
Step motorlar, yarım adım modunda çalıştıklarında hassasiyetleri daha da artar. Örnek olarak 400 adım/tur değerindeki bir step motor, yarım adım modunda tur başına 800 adım yapar. Bu da 0.9 dereceye oranla daha hassas olan 0.045 derecelik bir adım açısı anlamına gelir. Bazı step motorlarda mikrostep tekniği ile adım açılarının daha da azaltılması söz konusudur. Ancak tork kayıpları nedeni ile bu kullanım şekli etiketleme makinaları için pek uygun değildir.
Step motorun adım açısı ile birlikte, step motordan tahrik alan çekme silindirinin çapı, hıoknıopşjoı
Step motorun adım açısı ile birlikte, step motordan tahrik alan çekme silindirinin çapı, etiketleme hassasiyetini belirler. Yüksek hızlarda hassas bir etiketleme yapabilmek için bu değerlerin en uygun kombinasyonu gerekmektedir. Collamat® Etiketleme Makinaları, modellere göre 20 ile 100 metre/dakika arasında değişen hızları ve 0.3 mm ile 1 mm arasında değişen yüksek etiketleme hassasiyetleri ile, kendinden yapışkanlı etiketleme uygulamalarında haklı bir üne sahiptir.
Konveyör (ürün taşıma) sistemi
Ürnlerin otomatik olarak etiketlenmesinde ürün taşıyıcı bir sisteme ihtiyaç bulunmaktadır. Taşıyıcı sistem etiketleme makinası ile entegre çalışarak etiketlemenin yapılmasına yardımcı olur. Taşıyıcı sistem ürünlerin üstten, yandan, köşeden ve çevresel olarak etiketlenmesine olanak verebilmelidir. Ürün ve etiketleme işleminin özelliklerine göre ürünleri değişik hızlarda taşıyabilmelidir.
Taşıma sisteminin hareketinde alternatif akım veya doğru akımla çalışan elektrik motorları kullanılır. Alternatif akım elektrik motorları, dayanıklılığı, sadeliği, problemsiz çalışmaları ve düşük maliyetleri nedeni ile ürün taşıma sistemlerinde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Taşıma sisteminin ürünlere göre değişken hızda çalıştırılması genelikle bir frekans konvertörü (hız kontrol) sayesinde gerçekleştirilir. Uygun bir motor redüktör ve frekans konvertörü ile etiketleme makinasının ayarlanan hızında etiketleme yapılabilir.
Collamat® Etiketleme Sistemleri'nde yine Collamat Stralfors AG tarafından üretilen Collaflex® Ürün Taşıma Sistemleri kullanılmaktadır. Modellerine göre paslanmaz çelik ve anodize alüminyum profillerden imal edilen Collaflex® Ürün Taşıma Sistemleri, diğer Collamat® ürünlerinde olduğu gibi dayanıklılıkları ve uzun yıllar sorunsuz çalışmaları ile ün kazanmıştır.Collaflex® Ürün Taşıma Sistemleri, her türlü şekilli ürün üzerine etiket uygulanmasında Collamat® Etiketleme Sistemleri ile birlikte uyum içerisinde çalışır.
Etiketlemede en çok zaman alan üründen ürüne geçişte ayar değişikliği işlemi, Collaflex®'in kolaylıkla ayarlama imkanı sağlayan hassas sayaçlı ayar mekanizmaları sayesinde asgari sürede gerçekleştirilebilmektedir. Hız ölçen bir artımlı encoder yardımıyla, etiketleme makinası Collaflex®'in değişik hızlarına göre kendini adapte edebilir

Step Motor alırken dikkat edilmesi gereken fiat performans oranıdır. Bunu gerçekleştirebilmek için ise, en uygun fiata en çok işinize yarayan motoru almalısınız.

Bunun için öncelikle ucuz step motor yerine, neye ihtiyacınız olduğuna karar vermelisiniz.

İhtiyacınızı belirleyen kirterlerin başında ise, step motorun torku gelir. Yükünüz ve sisteminizin durmu ve istediğiniz çalışma hızını tespit ettikten sonra, size lazım olan torku hesaplayıp ona göre bir step motor almalısınız.

Hiç gerek yokken çok güçlü bir step motor ile, çok yüksek torklu bir step motor ile basit bir sistemi sürmeye gerek yok. Ya da işinizi görmeyecek bir düşük ücretli düşük torklu bir motora fuzuli masraf yapmanıza gerek yok.

Step motor sistemi: Step motor sistemleri etiketleme makinası seçiminde dikkat edilmesi gereken bir başka önmli konudur. Doğru akım (DC) step motorlar ve alternetif akım (AC) step motorlar olmak üzere iki değişik tip step motor bulunmaktadır.
     
b1) Alternatif akım step motorlar: Bu tip step motorlar bazı etiketleme makinası üreticileri tarafından kullanılmakla birlikte pek yaygın değildir. Nispeten ucuz olmaları avantajına karşın, büyük adım açıları nedeni ile (yaklaşık 12 derece) düşük hassasiyetli motorlardır ve yüksek hızlarda kullanılamazlar. Alternatif akım step motorları tam otomatik etiketleme sistemleri yerine düşük hızlı basit etiketleme makinalarında kullanılırlar.

     
b2) Doğru akım step motorlar:

Step motor nedir?
Step motor, elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren eletro-mekanik bir cihazdır.Elektrik enerjisi alındığında rotor ve buna bağlı şaft, sabit açısal birimlerde (step-adım) dönmeye başlar. Step motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlama özelliğine sahip bir sürücüye bağlıdırlar (step motor sürücüsü). Bu sürücü, bir encoder veya PLC'den giriş pals'ları alır. Alınan her giriş pals'ında, motor bir adım (step ilerler). Step motorları bir motor turundaki adım sayısı ile anılırlar. Örnek olarak 400 adımlık bir step motor bir tam dönüşünde (tur) 400 adım yapar. Bu durumda bir adımın açısı 360/400 = 0.9 derecedir. Bu değer, step motorun hassasiyetinin bir göstergesidir. Bir devirdeki adım sayısı yükseldikçe step motor hassasiyeti ve dolayısı ile maliyeti artar.
Step motorlar, yarım adım modunda çalıştıklarında hassasiyetleri daha da artar. Örnek olarak 400 adım/tur değerindeki bir step motor, yarım adım modunda tur başına 800 adım yapar. Bu da 0.9 dereceye oranla daha hassas olan 0.045 derecelik bir adım açısı anlamına gelir. Bazı step motorlarda mikrostep tekniği ile adım açılarının daha da azaltılması söz konusudur. Ancak tork kayıpları nedeni ile bu kullanım şekli etiketleme makinaları için pek uygun değildir.
      Step motorun adım açısı ile birlikte, step motordan tahrik alan çekme silindirinin çapı, hıoknıopşjoı
Step motorun adım açısı ile birlikte, step motordan tahrik alan çekme silindirinin çapı, etiketleme hassasiyetini belirler. Yüksek hızlarda hassas bir etiketleme yapabilmek için bu değerlerin en uygun kombinasyonu gerekmektedir. Collamat® Etiketleme Makinaları, modellere göre 20 ile 100 metre/dakika arasında değişen hızları ve 0.3 mm ile 1 mm  arasında değişen yüksek etiketleme hassasiyetleri ile, kendinden yapışkanlı etiketleme uygulamalarında haklı bir üne sahiptir.
Konveyör (ürün taşıma) sistemi
    Ürnlerin otomatik olarak etiketlenmesinde ürün taşıyıcı bir sisteme ihtiyaç bulunmaktadır. Taşıyıcı sistem etiketleme makinası ile entegre çalışarak etiketlemenin yapılmasına yardımcı olur. Taşıyıcı sistem ürünlerin üstten, yandan, köşeden ve çevresel olarak etiketlenmesine olanak verebilmelidir. Ürün ve etiketleme işleminin özelliklerine göre ürünleri değişik hızlarda taşıyabilmelidir.
Taşıma sisteminin hareketinde alternatif akım veya doğru akımla çalışan elektrik motorları kullanılır. Alternatif akım elektrik motorları, dayanıklılığı, sadeliği, problemsiz çalışmaları ve düşük maliyetleri nedeni ile ürün taşıma sistemlerinde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Taşıma sisteminin ürünlere göre değişken hızda çalıştırılması genelikle bir frekans konvertörü (hız kontrol) sayesinde gerçekleştirilir. Uygun bir motor redüktör ve frekans konvertörü ile etiketleme makinasının ayarlanan hızında etiketleme yapılabilir. 
Collamat® Etiketleme Sistemleri'nde yine Collamat Stralfors AG tarafından üretilen Collaflex® Ürün Taşıma Sistemleri kullanılmaktadır. Modellerine göre paslanmaz çelik ve anodize alüminyum profillerden imal edilen Collaflex® Ürün Taşıma Sistemleri, diğer Collamat® ürünlerinde olduğu gibi dayanıklılıkları ve uzun yıllar sorunsuz çalışmaları ile ün kazanmıştır.Collaflex® Ürün Taşıma Sistemleri, her türlü şekilli ürün üzerine etiket uygulanmasında Collamat® Etiketleme Sistemleri ile birlikte uyum içerisinde çalışır.
Etiketlemede en çok zaman alan üründen ürüne geçişte ayar değişikliği işlemi, Collaflex®'in kolaylıkla ayarlama imkanı sağlayan hassas sayaçlı ayar mekanizmaları sayesinde asgari sürede gerçekleştirilebilmektedir. Hız ölçen bir artımlı encoder yardımıyla, etiketleme makinası Collaflex®'in değişik hızlarına göre kendini adapte edebilir.