Что лучше сервопривод или шаговый двигатель - Автомобильный журнал
Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что лучше сервопривод или шаговый двигатель

Что лучше шаговый двигатель или сервопривод

В данной статье ми рассмотрим два популярные в это время приводы: шаговый двигатель, а также сервопривод.

Привод, который отрабатывает дискретные угловые перемещения называют шаговым двигателем. На его роторе есть магниты либо же зубчатый блок. Блок, который управляет самой работой двигателя, делает переключение обмоток, распределяя равномерно ток в самых фазах. Угловое перемещение, когда полностью переключается одна фаза, является основным угловым шагом. Блок управления (драйвер двигателя) разделяет этот шаг на маленькие, так как в самом шаге работа не происходит. От величины этого углового шага, блока управления и работы двигателя зависит точность позиции ротора. При этом возможно использование обратной связи, хотя делают это очень редко.

Обратная связь

Шаговый сервопривод в обязательном порядке использует данные от обратной связи. Обычно синусно-конусный энкодер или же резорвер, который встроен в сам серводвигатель, данные о позиции и скорости передает для блока управления. После чего блок управления не перестает коммутирование двигателя, при этом анализируя информацию, которая поступает от обратной связи и ее системы.

Перемещение при работе с микрошагом осуществляется дискретами. Недопустимыми в кое-каких системах могут быть шаги двигателя, которые незаметны человеческому глазу. Обратная связь, которая установлена в двигателе может запросто иметь способность разрешающую больше миллиона на один оборот, при этом обеспечивает движение.

Скорость

Крутящий момент снижается значительно если скорость большая, по этому шаговые двигатели используют исключительно на малых скоростях. Негативно на точности отражается высокая скорость, поскольку двигатель может терять шаги. Данный недостаток делает невозможным применение двигателей в устройствах, которые имеют большое значение скорости, а также ускорения во время больших нагрузок. Высокоскоростные приводы в которых установлены редукторы, в общих чертах, могут с успехом заменить шаговый двигатель. Хорошим решением по применению двигателя является оборудование, которое не требует высоких скоростей.

Серводвигатель может работать со скоростью до несколько тысяч оборотов в секунду, то есть с большим ускорением. Шаговый двигатель в таких ситуациях теряет обороты, в отличии от серводвигателя, который сохраняет крутящийся момент на нужном уровне. При этом есть оборотная сторона: выдающиеся способности двигателя на прямую влияют на цену сервосистемы. Сигналы приходящие от системы обратной связи воспринимает блок управления, он должен управлять двигателем при помощи приходящей информации, перед этим обработав несколько миллионов сигналов. Чрезвычайно высокая стоимость блока управления и системы обратной связи, которые встроены в серводвигатель. Обучение персонала для роботы с двигателем тоже имеет свою цену. Есть большой список параметров и условий, которые могут влиять на роботу серводвигателя. Динамику, точность, плавность — все это мы можем потерять если не буде учитывать этот список. Шаговый двигатель при работе имеет меньше нюансов, то есть работать с ним может даже неспециалист.

Выводы:

  • По ценовой политике сервосистема обходится намного дороже шагового двигателя;
  • Серводвигатель в использовании сложнее шагового двигателя, требуется обученный персонал;
  • Производительность блока управления шагового двигателя при замене деталей на детали других производителей остается на прежнем уровне. В отличии от серводвигателя, который сохраняет работоспособность, но эксплуатационные способности которого значительно снижаются. Обычно производители серводвигателей также проектируют и управляющее устройство для них.

Видео: «Шаговые двигатели»

Сервопривод или шаговый двигатель? Как работают и что выбирать

В станках с числовым программным управлением (фрезерные, токарные, карусельные станки, машины плазменной резки и т.д.) для перемещения исполнительных элементов (суппортов, кареток и т.д.) используется шаговый привод или сервопривод. В этой статье немного объясним о их работе, принципиальных различиях и когда какой уместно применять.

Шаговый привод

Представляет собой шаговый электродвигатель с блоком управления. При подаче электрического импульса ротор двигателя совершает угловое перемещение на строго определенную величину. Современные шаговые электродвигатели обеспечивают до 400 шагов на один оборот. Это позволяет позиционировать инструмент (резец, плазменный резак) с точностью до десятых миллиметра.

Как достоинства шаговых приводов следует отметить:

  • высокая точность в сочетании с более простой конструкцией;
  • доступная цена, вытекающая из простоты исполнения.

Главный недостаток шагового привода – проблема пропуска шага. Это происходит по ряду причин:

  • нагрузка на валу превышает допустимое;
  • неправильно задаными параметрами реза в управляющей программе – слишком резкое ускорение или торможение, без учета веса портала;
  • скорость вращения ротора попадает в зону резонанса со станком.

Пропуск шага может приводить к некорректному позиционирования резака, и соответственно отклонению реза от заданной программы.

Читать еще:  Двигатель внутреннего возгорания своими руками

Сервопривод (Сервомотор)

Принципиальное отличие — наличие датчика обратной связи. Сервопривод обмениваеться данными с управляющей программой в реальном времени. Отклонение от заданных координат моментально регистрируеться, и контроллер станка автоматически компенсирует погрешность.

Наличие этого дополнительно элемента (датчика) позволяет:

  • достигнуть максимальной точности позиционирования и качество продукции. С учетом механического люфта, износа деталей, теплового расширения (что важно в станках большой мощности, в том числе и машинах плазменной резки );
  • обеспечить максимально высокую скорость обработки, с автоматическим учетом инерционности движущихся узлов;
  • снизить затраты на электроэнергию, в сервоприводе они пропорциональны сопротивлению перемещения, а в шаговом приводе номинал напряжения постоянный.

Шаговый привод vs сервопривод

Из приведенного выше можно понять сильные и слабые стороны этих приводов. Мы постараемся дать рекомендации, в каких случаях целесообразнее применять тот или иной вариант.

  1. Бюджет . Если он критичен, выбор однозначно в пользу шагового привода. Но стоит учесть будущую оплату труда оператора чпу. Работа с шаговыми двигателями подразумевает более высокий уровень умений и квалификации.
  2. Мощность станка . Чем больше мощность, тем крупнее перемещаемые узлы и детали, и тем более мощные требуются шаговые двигатели. А это более высокие инерционные нагрузки, и меньше нагрузки в резонансных зонах. Это может повлиять на точность обработки. Кроме того, при увеличении скорости у шагового электродвигателя резко уменьшается момент, а у сервоприводов он постоянен. Если говорить о станках плазменной резки с ЧПУ , то здесь эти эти факторы не столь критичны. Это более существенно для токарных станков, где движутся не только исполнительные механизмы (суппорта), но и сама заготовка.
  3. Сложность обслуживания . Здесь шаговые привода смотрятся симпатичнее. Сервопривод имеет десятки параметров, требующих настройки, а значит и более высокой квалификации персонала (программистов, электронщиков, наладчиков). Надежные поставщики обычно берут сервис этих узлов на себя. Об этом стоит задуматься если вы приобретаете станок зарубежом, или когда будет сложно обеспечить доступ третьих лиц.
  4. Производительность . По данному критерию сервопривода существенно превосходят шаговые. Особенно если речь идет о производстве габаритных деталей. При небольших перемещаемых и обрабатываемых массах эта разница несущественна (например, если это небольшой 3Д принтер, то разница будет крайне несущественна)
  5. Шум . Шаговые привода работают громче и может ощущаться вибрация. Это может приносить неудобства для небольших предприятий. В ряде случаев могут возникнуть проблемы с надзорными органами по допустимому уровню шума.

Сравнение шаговых двигателей и сервоприводов

Станки с ЧПУ уверенно лидируют в производственном секторе, постепенно занимая все ниши: от сувенирной до космической промышленности. В противовес оборудованию с ручным управлением, автоматические агрегаты отличаются исключительной точностью при изготовлении штучных и серийных изделий. Характерна для них и более высокая скорость работы, которая объясняется отсутствием в необходимости остановок для переналадки, исключением человека из производственного процесса и более быстрым перемещением инструментальной головки.

Последний фактор стал возможен благодаря использованию современных высокоточных двигателей, в частности, шаговых и серводвигателей.

Сервопривод и шаговый двигатель: что это и в чем разница?

Шаговый двигатель представляет собой бесколлекторное устройство электромеханического типа, имеющее несколько обмоток. Короткие электроимпульсы, подаваемые драйвером, последовательно активируют каждую из обмоток и приводят в движение ротор, вызывая угловые дискретные (или шаговые, что и является источником названия двигателей) перемещения. Для всех шаговых двигателей свойственно осуществление позиционирования на плоскости без обратной связи, ввиду отсутствия энкодера.

Устройство шагового двигателя

Серводвигатель является комплексным устройством, состоящим из как такового привода (щеточный или бесщеточный электромотор), управляющего блока и энкодера для связи с контроллером. Датчик обратной связи при помощи сигналов информирует станок о скорости, угловом положении и прочих параметрах движения.

Высокоскоростной синхронный серводвигатель с принудительным воздушным охлаждением

Шаговый двигатель: достоинства и недостатки

Шаговый двигатель используется на многих граверах, фрезерах, лазерах и прочих станках с программным управлением, которые применяются в металло- и деревообработке, рекламной деятельности, производстве электронных игрушек, товаров декоративно-прикладного назначения и во многих других отраслях. Популярность такого типа электромоторов обусловлена несколькими факторами, в числе которых:

  • длительный эксплуатационный период по причине отсутствия хрупких деталей. Вывести двигатель из строя может только повреждение одной из обмоток или истирание подшипников, что происходит только после очень продолжительного и интенсивного использования;
  • стабильная и высокоточная работа в определенном диапазоне скоростей и нагрузок;
  • низкая стоимость;
  • на невысоких скоростях точность позиционирования инструмента может доходить до ± 0,01 мм при условии использования качественных направляющих;
  • может управляться любыми программными оболочками ЧПУ станков;
  • способность работать в большом температурном диапазоне;
  • невосприимчивость к механическим нагрузкам, принудительным остановкам и реверсированию.
Читать еще:  Цикл работы поршневого двигателя

Однако есть у шаговых двигателей и некоторые недостатки, которые ограничивают сферу их применения или доставляют неудобства:

  • высокая шумность;
  • возникновение вибраций, резонансности и биений на больших скоростях;
  • максимальная скорость разгона за минуту составляет 120 оборотов;
  • низкая предельная скорость перемещения. Для фрезеров — 9 м/мин, для лазерно-гравировальных аппаратов — до 25 м/мин;
  • повышение скорости сверх установленных лимитов приводит к появлению вибраций и пропуску шагов;
  • отсутствие обратной связи провоцирует брак в случае внезапной остановки, попадания посторонних предметов в зону обработки, пропуска шага и т. д.

Сервопривод: плюсы и минусы

Сервопривод встречается на оборудовании с ЧПУ не менее часто, чем шаговый двигатель, но, в силу специфики работы используется на станках, от которых ожидается максимально высокая скорость обработки или повышенная производительность. Речь идет о фрезерах и лазерах, применяемых для выпуска серийной продукции в особо крупных объемах или аппаратах, работающих в сфере протезирования, макетирования, ювелирной области, робототехнике и прочих производствах, где прецизионная точность ставится во главу угла. Из достоинств серводвигателей можно выделить такие, как:

  • соблюдение плавности хода и точности перемещения на любых скоростях, оборотах и нагрузках;
  • практически абсолютная бесшумность при работе;
  • высокая мощность при малых габаритах;
  • широкой скоростной и мощностной диапазон;
  • разгон до 500 оборотов в минуту и торможение происходят за 0,1 секунды;
  • скорость перемещения инструментальной головки может доходить до 60-70 м/мин;
  • использование серводвигателей контурного управления позволяет добиться очень высокой динамической точности (около 0,002 мм). Позиционные устройства проходят заданную траекторию чуть с большей погрешностью, тем не менее, точность по-прежнему превосходит этот же параметр у шагового двигателя;
  • отсутствие вибраций, рывков, резонансов;
  • датчик обратной связи в режиме реального времени отслеживает все аспекты движения на любых траекториях, своевременно передавая их системе управления станком. В случае любых отклонений от программы происходит коррекция и возврат к правильному маршруту, что позволяет минимизировать появление брака.

Как и его «коллега», шаговый двигатель, сервопривод тоже не лишен недостатков

  • ремонт устройства может оказаться настолько дорогостоящим, что может сравниться по цене с новым двигателем;
  • бесколлекторные приводы по цене дороже шаговых примерно в 1,5-2 раза. Модели со щетками более бюджетны, однако щетки в них необходимо менять каждые 5 тыс. отработанных часов;
  • в некоторых случаях принудительная остановка двигателя приводит к его перегреву и может вывести привод из строя.

Вывод

Шаговый двигатель и сервопривод никак нельзя назвать конкурирующими устройствами и приобретение дорогостоящего сервомотора не всегда целесообразно. Применение каждого из них обусловлено рядом сопутствующих факторов, среди которых приоритетные места занимают скорость и точность обработки.

Представляем профессиональный фрезерный станок для обработки камня 1325 Stone. Запуск станка, процесс работы и пример готового изделия на видео.

В гостях у нашего постоянного клиента компании «Пластфактория», которые занимаются изготовлением POS-материалов и сотрудничают с крупными косметическими брендами.

Видеоотчет с посещения производства наших клиентов — компания «АЛЬТАИР». О работе на производстве, изготавливаемых изделиях и станках от компании Wattsan.

Разница между мотор сервопривода AC и шаговый двигатель

Разница между мотор сервопривода AC и шаговый двигатель

Хорошо известно, что основная роль двигателя производить механический привод крутящего момента, как источник питания различных электрических и механических операция, является важной частью резки с ЧПУ, butthere являются два типа двигателя широко используются в текущем рынке

, один шаговый двигатель, а другой-переменного тока серводвигателя, ниже у нас есть более близкий взгляд на разницу между двумя мотор производительности

Шаговый двигатель является дискретной движения устройством, он и современные технологии цифрового управления имеет жизненно важную связь. В текущем внутренние цифровая система управления, применение шагового двигателя весьма обширна. С появлением цифровой AC servo систем, AC серво двигатели также все шире используются в системах цифрового управления. Для того, чтобы удовлетворить тенденции развития цифрового управления, большая часть системы управления движением с помощью шагового двигателя или мотор сервопривода AC все цифровой как осуществление Мотор. Хотя оба они похожи в режиме управления (пульс серии и направление сигнала), существуют значительные различия в производительность и приложений. Теперь Сравните производительность двух.

Во-первых отличается точность управления

Двухфазной гибридный шаговый мотор шаг угол обычно 3.6 °, 1.8 ° и 1,2 °, пять фаза гибрид шаговый мотор шаг угол обычно

0.72 °, 0.36. Есть также некоторые высокопроизводительных шаговые двигатели с меньше шаг углов. Например, компания Четырехходовой

Читать еще:  Что может пищать при оборотах двигателя

для использования модели EDM машина шагового двигателя угол шаг составляет 0,09 °; Производство компании Германии BERGER LAHR трехфазные

гибридные шагового двигателя, угол ее шаг посредством DIP-переключателя можно задать 1,8 °, 0.9 °, 0.72 °, 0.36 °, 0,18 °, 0.09 °, 0,072, 0,036 °, совместимый с двухфазной и пяти фаза гибрид шаговый мотор шаг угол. Шэньчжэнь ECON технологии производит биполярного и три фазы шагового двигателя и угол шаг обычно что 1,8 °, 1,2 °, могут быть использованы в большинстве машин с ЧПУ.

Точность мотор сервопривода AC гарантируется вращающихся энкодера в задней части вала электродвигателя. Возьмите ECON все цифровой Сервопривода AC Мотор например, с Стандартный кодировщик 2500-провод двигателя, потому что внутренний диск использовать четырехместные частоты Технология, пульс эквивалент 360 ° / 10000 = 0,036 °. Для двигателей с 17-разрядного кодировщиков водитель получает 217 = 131072 пульс, двигатели повернуть один раунд, т.е., пульс эквивалент 360 ° / 131072 = 9.89 секунд, 1/655 эквивалента импульса Шаговый двигатель с шагом угол 1.8 °.

Во-вторых, различные характеристики НЧ

Шаговый двигатель легко иметь низкой частоты вибрации явление на низкой скорости. Частота вибрации, относящиеся к нагрузке

состояние и производительность диска. Считается, что частота вибрации – половина холостого хода двигателя взлет частоты. Это явление низкочастотной вибрации, которая определяется принцип работы шаговых двигатель, очень неблагоприятна для нормальной работы машины. Когда шаговый двигатель работает на низкой скорости, демпфирования Технология должна использоваться как правило для преодоления низкой частоты вибрации явления, такие как добавление заслонки на двигатель или диск с помощью микро шаг технологии.

AC серво мотор работает очень плавно, даже на низкой скорости не произойдет вибрации явление. AC серво система с Функция подавления резонанса, может охватывать отсутствие механических жесткость, и системы внутренней имеет функцию резолюции частоты (FFT), могут обнаружить точку механического резонанса, легко настроить систему.

В-третьих, различные крутящий момент частотных характеристик

Выходной крутящий момент шагового двигателя уменьшается как скорость увеличивается и резко уменьшается на высоких скоростях, поэтому Максимальная рабочая скорость обычно находится между 300 и 600 об/мин. Мотор сервопривода AC является постоянный крутящий момент вывода, то есть, в пределах своей номинальной скорость (обычно 2000 об/мин или 3000 об/мин), номинальный крутящий момент на выходе можно, выше номинальной скорости является постоянной мощности.

В-четвертых перегрузка потенциала различных

Шаговые двигатели, как правило, не имеют перегрузки мощности. Мотор сервопривода AC имеет емкость сильной перегрузки. Возьмите ECON AC servo

системы в качестве примера, он имеет перегрузки скорость и вращающий момент перегрузки мощности. Максимальный крутящий момент составляет три раза об Номинальное крутящий момент и может использоваться для преодоления инерции крутящий момент инерции нагрузки в момент активации. Шагая мотор с не имеют такой перегрузке потенциала, для того чтобы преодолеть этот момент инерции в отборе, часто необходимо выбрать больший крутящий момент двигателя, в то время как машина не требуется такой большой крутящий момент во время нормальной работы, то отходы крутящего момента.

В-пятых отличается эксплуатационными характеристиками

Шаговый мотор управления режим управления, начальная частота слишком высока или нагрузка является слишком большой, как правило, для шаг потерял или стойло явление, остановка на высокой скорости подвержен выброс явление, так, чтобы обеспечить ее точность управления, должны быть обработаны увеличить и уменьшить скорость проблема. AC серво привод системы замкнутого цикла управления, водитель может быть непосредственно пробы из мотора кодировщик сигнал обратной связи, внутренней конфигурации расположения петли и скорость цикла, как правило не появляются шагая мотор шаг потерял или выброс явление, контроль производительности является более надежным.

Шесть, скорость реагирования различных

Шаговый двигатель от статического ускорения необходимость Рабочая скорость (обычно сотни оборотов в минуту) 200-400

миллисекунд. AC серво системы ускорение производительности лучше, взять ECON 400W сервопривода AC мотор, например, от статический ускорение на его рейтинг скорость 3000 RPM лишь несколько миллисекунд, может использоваться для быстрого старта и остановки управления случаях.

В целом AC серво система превосходит шаговые двигатели на многие аспекты производительности. Но в некоторых случаях низкие требования

часто используете шаговый двигатель двигатель осуществления. Таким образом ECON напоминает потребителей в покупке движущей силой процесса система управления следует рассмотреть требования к контролю, затрат и других факторов, выбрать подходящий серводвигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector