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閉環步進電機為伺服電機性能帶來更高精度和效率

瀏覽次數:175       日期:2018-11-24
         技術進步正在改變步進電機和伺服電機之間的性價比,以滿足各種苛刻的工業自動化應用。 通過采用閉環技術,較便宜的步進電機正在進入到一些被認為只有更昂貴的伺服電機才適用的領域中。
 
傳統觀點認為,對于要求速度大于每分鐘800轉以及要求高度動態響應的應用場合,伺服控制系統是具有優勢的。對于在低速運行的、產生中低加速度的、以及要求高保持轉矩的應用場合,步進電機是更好的選擇。
 
閉環步進電機
 
當閉環步進電機過載到失速狀態時,它們會保持住而不會失去轉矩。移除了阻塞負載之后,它們會繼續運行。在位置傳感器保證不會丟失步數的情況下,可以保證任何設定速度下的最大轉矩。因此,閉環步進電機的選型可以與它們的應用場合的轉矩要求密切匹配,而不需要40%的額外余量。
 
對于開環步進電機,由于失去步數的風險使得高的瞬時轉矩的要求很難實現。閉環步進電機可以實現很快的加速度,可以靜音運行,與傳統步進電機相比共振更少,并能在更高的帶寬下運行。步進電機的設計師將電子系統與電機集成在一起,可以減少電纜接線,簡化實施過程、以及實現無柜體機器。
 
一家全球自動化公司,將其生產和銷售的用于窗戶木框加工的精密CNC機床做了改進,不再使用伺服電機,轉而采用閉環步進電機。在轉變之前,制造木框的應用和工藝要求在每個機器內使用20到30個氣動的和電子的伺服電機。伺服電機的成本對于每臺機器的總體成本來說是主要的影響因素。單體的、安裝在柜體內的伺服編碼器所需的額外的電纜數量延長了安裝時間,并且讓維護工作更加復雜。
 
在一個降低成本的試點項目中,在一臺木材加工機器中使用閉環回路步進電機取代伺服電機,以此看看步進電機是否達到性能目標。僅僅改變電機,運動控制器和通訊協議仍保持不變。幾個月之后,在獲得技術支持的情況下,該公司確定其基于步進電機的機器完成了實施的目標。由于步進電機與電子系統集成在一起,需要的電纜更少,因此維護工作也更加簡單。
 
接下來,是確定安裝步進電機的機器是否能夠滿足精度、加速度、能耗以及其他性能指標。經過了一個月的試運行,該公司發現閉環步進電機讓其機器滿足了所有技術規范以及機器性能要求,同時降低了復雜性并將每臺機器的成本降低超過5%。
 
閉環步進電機可以改變運動控制的性價比。出眾的精度和能源效率讓步進電機可以在那些更貴的伺服電機占主導的領域里運行。閉環步進電機可以工作在多軸應用場合、負載變化時的定位任務,以及需要靜音運行、穩定時間短和精度要求高的應用場合。
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