在定位系統中 , 最常用的馬達不外乎是步進馬達和伺服馬達 , 其中 , 步進馬達主要可分為 2相、5相、微步進系統 , 伺服馬達則主要分為 DC伺服和AC伺服兩種 .
2相、5相和微步進系統主要是驅動器所表現出來解析度不同 , 2相步進系統馬達每轉最細可分為 400 格 , 五相則為 1000 格 , 微步進則可從 200 ~ 50000(或以上)格 , 表現出來的特性以微步進{zh0} , 加減速時間較短 , 動態慣性較低.
AC 和 DC 伺服馬達主要的分別為 DC伺服比AC伺服馬達多了一個碳刷 , 會有維護上的問題 , 而 AC 伺服馬達因沒有碳刷 , 所以後續並不會有太大維護上的問題. 所以基本上來說 AC伺服系統是較DC伺服系統為優 , 但 DC 伺服系統主要的優勢則是價位上比 AC 伺服系統較便宜. 而此兩種系統的控制精度皆為相同.
但步進系統與伺服系統究竟差別在哪? 何者為優?
步進系統與伺服系統主要的特點如下:
步進系統
.
AC/DC伺服系統
低價位
價位較高
無時間誤差
在運轉時 , 理想路徑與實際路徑會有差別.
瞬間轉動時無2倍扭矩 , 但為該馬達{zd0}額定扭力
瞬間轉動時有 2倍以上的扭矩, 可克服機械起動時的摩擦力
接線簡單
接線較為複雜
開迴路控制 , 會有失步問題
閉迴路控制 , 有編碼器回授 , 較不會有失步問題
低速轉動時會有噪音及震動 , 且會有共振區的問題
轉動時不會有噪音及震動
靜止時為xx靜止狀態,
靜止時 , 會有 +/- 幾個 count 的誤差
馬達轉速越高 , 扭矩會越小
在額定轉速內 , 扭矩皆為額定扭矩.
連續運轉時 , 馬達會有溫昇
連續運轉時 , 馬達溫昇很小
低速時的扭矩比同等級的伺服馬達為大
低速與高速時的扭矩相同
不會有 OverShot 現象
轉動時會有 Overshot 現象
在 干擾的環境下,較會有不準的問題
在 干擾的環境下 , 脈波式伺服(半閉迴路)還是會有不準的問題 , 但電壓命令伺服(全閉迴路)較不會又不準的問題
你知道最精密的直線定位系統是什麼嗎? 直線式伺服馬達
一般較常見到的直線運動定位結構,不外乎是由滾珠螺桿配合高精度定位滾珠滑軌所組合,再配合步進馬達或伺服馬達作傳動來達到定位的目的。
若是配合步進馬達,因為是開迴路沒有回授裝置,若是馬達有失步情況或是受到幹擾,有可能會有定位不準的情形發生,所以有人就改用伺服馬達來作傳動,解決了步進馬達會失步的問題。
而 伺服馬達採用閉迴路系統,有編碼器作回授裝置,所以馬達方面不會有不準的現象,但在螺桿及滑軌的機械精度上則無法避免,雖然可以選用等級較高的螺桿,但還 是免不了會有某種程度的誤差及機械組立上的誤差,而且使用時間一長,也會有磨損的問題,無法xx的避免機械上的誤差。
所以在要比較高精 度的場合應用上,就無法使用傳統方式組立起來的直線式滑座,此時有另一種解決方式就是直線式伺服馬達(Linear servo motor), 這種伺服馬達並非一般的傳統應用場合所見的軸心轉動傳動之伺服馬達,這種伺服馬達可以看成是傳統式伺服馬達將它切開鋪平,然後轉動的轉子就再鋪平的馬達上 移來移去一般,是一種直線式的移動。
它的回授裝置就不是用編碼器(Encoder)而是用光學尺來會回授,若是用1um的光學尺做回授的話,它的 基本最小定位解析度就是1um,若是再配合較高等級的控制器的話,則可達到1um的定位精度,而且這種直線式伺服馬達的移動速度非常快 ,加減速的時間可以非常短,非常適用於高精度高移動速度的定位場合,且也沒有機械上的誤差可言,因為它本身的定位傳動裝置就是馬達本體,沒有其他機械裝 置。
根據這種原理,也有所謂的直線式步進馬達,它跟直線伺服馬達的原理大致相同,只是它不需要光學尺的回授裝置,它在製造時,已經決定了所謂的定位解析度,只要直接接上步進驅動器及控制器就可以做直線定位了。
一般這種直線式馬達大部分應用在較高級的產業,例如半導體晶片製造產業、精密光學應用等需要較高精度及定位速度的場合,但現在的工具機業也有慢慢使用直線式伺服馬達的趨勢,用來提高加工物件的精度。
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