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雕刻機采用伺服電機(jī)還是步進(jìn)電機?哪個好?
2012-8-29  來源(yuán):  作(zuò)者:


     步進電機是一種離散運動的裝置(zhì),它和現代(dài)數字控(kòng)製技術有著本質的(de)聯係。在目(mù)前(qián)國內的(de)數字控製係統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服(fú)係(xì)統的出現,交(jiāo)流伺服電機也(yě)越來越多(duō)地應(yīng)用於數字控製(zhì)係(xì)統中。為了適應數字控製的發展趨勢,運動控製係統中大多采用(yòng)步進電機或全數(shù)字(zì)式交(jiāo)流伺服(fú)電機(jī)作為執行電動機。雖然兩者在控製方式上(shàng)相似(脈衝串和方向信號(hào)),但在使(shǐ)用性能和應用(yòng)場合上存在著較大的差異。現就二(èr)者的使用性能(néng)作一比較(jiào)。

    
 
一、控製精度不(bú)同

     兩相混合式步進電機(jī)步距角一般為3.6°、 1.8°,五相混(hún)合式步進電機步距角一(yī)般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能(néng)的步進電機步距角更小。如四通公司(sī)生產的一種用於慢走絲機床的步(bù)進(jìn)電機,其步距角為(wéi)0.09°;德國百格拉公司(sī)(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥(bō)碼開(kāi)關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

   
 
     交流伺服電機的控製精度由(yóu)電機軸後端的旋(xuán)轉編碼器保證。以鬆下全數字式交流伺(sì)服電機為例,對於帶標準(zhǔn)2500線編碼器的電機而言,由於驅動器內(nèi)部(bù)采用了四倍頻技術(shù),其脈衝當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對於帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈衝電機轉一(yī)圈,即其脈(mò)衝當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈衝當量的1/655。

    
 
二、低頻特性不(bú)同

     步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻(pín)率與負載情況和驅動器性能有關,一(yī)般(bān)認為(wéi)振動頻率為電機空載起跳(tiào)頻率的一半。這種由步進電機的(de)工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對於機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速(sù)時,一般應采用阻尼技術來(lái)克服低(dī)頻振動現象,比如在電機上加阻(zǔ)尼器,或驅動器上采用細分(fèn)技術(shù)等。

    
 
     交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時(shí)也不會出現振動現(xiàn)象。交流伺服(fú)係統具有共振(zhèn)抑製功能,可涵蓋機(jī)械的剛(gāng)性不足,並且係統內部具有頻率解(jiě)析機能(FFT),可檢測出機械(xiè)的共振點(diǎn),便於係(xì)統調整。

    
 
三、矩頻特性不同

     步進電(diàn)機的輸出力矩(jǔ)隨轉速升高(gāo)而下降,且在較(jiào)高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一(yī)般在300~600RPM。交流伺服電機為恒力矩(jǔ)輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。

   
 
四、過(guò)載能力不同

   

     步進(jìn)電機一般不(bú)具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以(yǐ)鬆下交流伺(sì)服係統為例,它具有速(sù)度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍,可用於克(kè)服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性(xìng)力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正(zhèng)常工作期間又不需要那麽大的轉(zhuǎn)矩,便(biàn)出現了力矩浪費的現象。

    
 
五(wǔ)、運行性能不同

    

     步進(jìn)電(diàn)機的控製為開環控(kòng)製(zhì),啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易(yì)出現過(guò)衝的現象(xiàng),所以(yǐ)為(wéi)保證其控製精度,應(yīng)處理好升、降速(sù)問題。交流伺服驅動係統為閉(bì)環控製,驅動器可直接對電機編碼器反(fǎn)饋信號進(jìn)行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過衝的現(xiàn)象,控製性能更為可靠。

   
 
六、速度響應性能不同

     步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鍾幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服係(xì)統的加速性能較(jiào)好,以(yǐ)鬆下MSMA 400W交(jiāo)流伺服電機(jī)為例,從靜止加速到其額定轉速(sù)3000RPM僅(jǐn)需幾毫秒,可用於要求快速啟停的控製場合。

    
 
     綜上所述,交流伺服係統在許多性能方麵都優(yōu)於步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執行電動機。所以,在控製係統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控製要求、成本等多方麵的因素,選用適當的控製電機。

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