Οι σερβοκινητήρες χρησιμοποιούνται ως ενεργοποιητές στο σύστημα ελέγχου για Μηχανές CNC για τη μετατροπή των λαμβανόμενων ηλεκτρικών σημάτων σε γωνιακή μετατόπιση ή έξοδο γωνιακής ταχύτητας στον άξονα του κινητήρα. Ο ρότορας μέσα στον σερβοκινητήρα είναι ένας μόνιμος μαγνήτης. Η U/V/W τριφασική ηλεκτρική ενέργεια που ελέγχεται από τον οδηγό σχηματίζει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Ο ρότορας περιστρέφεται υπό τη δράση αυτού του μαγνητικού πεδίου. Ταυτόχρονα, ο κωδικοποιητής του κινητήρα ανατροφοδοτεί το σήμα στον οδηγό και ο οδηγός συγκρίνει τον στόχο με την τιμή ανάδρασης. Οι τιμές συγκρίνονται και η γωνία περιστροφής του ρότορα προσαρμόζεται.
Η ακρίβεια του σερβοκινητήρα καθορίζεται από την ακρίβεια του κωδικοποιητή, δηλαδή ο ίδιος ο σερβοκινητήρας έχει τη λειτουργία αποστολής παλμών. Θα στέλνει έναν αντίστοιχο αριθμό παλμών κάθε φορά που περιστρέφεται κατά μία γωνία, έτσι ώστε οι παλμοί του σερβοκινητήρα και του κωδικοποιητή σερβοκινητήρα να σχηματίζουν μια απόκριση. Άρα είναι έλεγχος κλειστού βρόχου.
Ο βηματικός κινητήρας είναι μια συσκευή βηματικού κινητήρα στοιχείου ελέγχου ανοιχτού βρόχου που μετατρέπει τα ηλεκτρικά σήματα παλμών σε γωνιακή μετατόπιση ή γραμμική μετατόπιση. Σε περίπτωση μη υπερφόρτωσης, η ταχύτητα του κινητήρα και η θέση διακοπής εξαρτώνται μόνο από τη συχνότητα του σήματος παλμού και τον αριθμό των παλμών και δεν επηρεάζονται από τις αλλαγές φορτίου.
Όταν ο βηματικός οδηγός λαμβάνει ένα σήμα παλμού, οδηγεί τον βηματικό κινητήρα να περιστρέφει μια σταθερή γωνία προς την καθορισμένη κατεύθυνση, η οποία ονομάζεται "γωνία βήματος". Το βήμα μπορεί να ελέγξει τη γωνιακή μετατόπιση ελέγχοντας τον αριθμό των παλμών, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της ακριβούς τοποθέτησης. Μπορεί επίσης να ελέγξει την ταχύτητα και την επιτάχυνση της περιστροφής του κινητήρα ελέγχοντας τη συχνότητα παλμών του οδηγού, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της υψηλής ταχύτητας. Επομένως, ο βηματικός κινητήρας είναι έλεγχος ανοιχτού βρόχου.
Η διαφορά μεταξύ Stepper Motors και Servo Motors
ελεγκτής
Ο ελεγκτής βηματικού κινητήρα είναι ένα ηλεκτρονικό προϊόν που μπορεί να στείλει ομοιόμορφα σήματα παλμών. Αφού το σήμα που αποστέλλεται από αυτόν εισέλθει στον οδηγό βηματικού κινητήρα, θα μετατραπεί από τον οδηγό στο σήμα ισχυρού ρεύματος που απαιτείται από τον βηματικό κινητήρα για να κινήσει τον βηματικό κινητήρα σε λειτουργία. Ο ελεγκτής βηματικού κινητήρα μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια τον βηματικό κινητήρα ώστε να περιστρέφεται σε κάθε γωνία. Αυτό που λαμβάνει ο οδηγός είναι ένα παλμικό σήμα. Κάθε φορά που δέχεται παλμό, ο οδηγός δίνει στον κινητήρα έναν παλμό για να περιστρέφει τον κινητήρα σε μια σταθερή γωνία. Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού, οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες σήμερα.
Ένας ελεγκτής σερβοκινητήρα είναι ένας ελεγκτής που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ενός σερβοκινητήρα. Η λειτουργία του είναι παρόμοια με αυτή ενός μετατροπέα συχνότητας που ενεργεί σε έναν συνηθισμένο κινητήρα AC. Είναι μέρος του σερβο συστήματος και χρησιμοποιείται κυρίως σε συστήματα εντοπισμού θέσης υψηλής ακρίβειας. Γενικά, ο σερβοκινητήρας ελέγχεται μέσω 3 τρόπων θέσης, ταχύτητας και ροπής για την επίτευξη τοποθέτησης του συστήματος μετάδοσης υψηλής ακρίβειας. Αυτή τη στιγμή είναι ένα προϊόν υψηλής τεχνολογίας μετάδοσης.
Έλεγχος ακρίβειας
Όσο περισσότερες φάσεις και παλμοί του βηματικού κινητήρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβειά του. Ο σερβοκινητήρας βασίζεται στον ενσωματωμένο κωδικοποιητή. Όσο μεγαλύτερη κλίμακα έχει ο κωδικοποιητής, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια.
Μέθοδοι ελέγχου
Ο ένας είναι έλεγχος ανοιχτού βρόχου και ο άλλος έλεγχος κλειστού βρόχου.
Χαρακτηριστικά χαμηλής συχνότητας
Οι βηματικοί κινητήρες είναι επιρρεπείς σε κραδασμούς χαμηλής συχνότητας σε χαμηλές ταχύτητες. Γενικά, η τεχνολογία απόσβεσης ή υποδιαίρεσης χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση των κραδασμών χαμηλής συχνότητας, ενώ οι σερβοκινητήρες δεν δονούνται σε χαμηλές ταχύτητες. Το σερβο σύστημα AC έχει λειτουργία καταστολής συντονισμού, η οποία μπορεί να καλύψει την έλλειψη ακαμψίας της μηχανής CNC και το σύστημα διαθέτει λειτουργία ανάλυσης συχνότητας (FFT) μέσα στο σύστημα, η οποία μπορεί να ανιχνεύσει το σημείο συντονισμού της μηχανής CNC για να διευκολύνει τη ρύθμιση του συστήματος.
Χαρακτηριστικά Συχνότητας Ροπής
Η ροπή εξόδου του βηματικού κινητήρα θα μειωθεί με την αύξηση της ταχύτητας και ο σερβοκινητήρας AC έχει σταθερή έξοδο ροπής.
Χωρητικότητα υπερφόρτωσης
Οι βηματικοί κινητήρες δεν έχουν ικανότητα υπερφόρτωσης, ενώ οι κινητήρες AC έχουν μεγαλύτερη ικανότητα υπερφόρτωσης.
Λειτουργική απόδοση
Ο βηματικός κινητήρας υιοθετεί έλεγχο ανοιχτού βρόχου. Εάν η συχνότητα εκκίνησης είναι πολύ υψηλή ή το φορτίο είναι πολύ μεγάλο, είναι εύκολο να χάσετε βήματα ή να σταματήσετε. Όταν η ταχύτητα είναι πολύ υψηλή, είναι εύκολο να υπερβείτε. Το σερβο σύστημα είναι έλεγχος κλειστού βρόχου. Ο ηλεκτροκινητήρας μπορεί να δοκιμάσει απευθείας το σήμα ανάδρασης του κωδικοποιητή κινητήρα. Ο βρόχος θέσης και ο βρόχος ταχύτητας σχηματίζονται μέσα. Γενικά, δεν θα υπάρξει απώλεια βήματος ή υπέρβαση του βηματικού κινητήρα και η απόδοση ελέγχου είναι πιο αξιόπιστη.
Απόδοση ταχύτητας απόκρισης
Χρειάζονται εκατοντάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου για να επιταχυνθεί ένας βηματικός κινητήρας από στάση σε ταχύτητα λειτουργίας, ενώ το σερβο σύστημα AC έχει καλύτερη απόδοση επιτάχυνσης, γενικά μόνο λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταστάσεις ελέγχου που απαιτούν γρήγορη εκκίνηση και διακοπή.
Το σερβο σύστημα AC είναι ανώτερο από τον βηματικό κινητήρα σε πολλές πτυχές απόδοσης. Ωστόσο, οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται συχνά ως εκτελεστικοί κινητήρες σε ορισμένες λιγότερο απαιτητικές περιπτώσεις. Ως εκ τούτου, στη διαδικασία σχεδιασμού του συστήματος ελέγχου, διάφοροι παράγοντες όπως οι απαιτήσεις ελέγχου και το κόστος θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πλήρως και να επιλεγεί ένας κατάλληλος κινητήρας ελέγχου.
