Der Motor ist eine sehr wichtige Antriebskomponente des3D-DruckerSeine Genauigkeit hängt mit dem guten oder schlechten 3D-Druckergebnis zusammen. Im Allgemeinen basiert der 3D-Druck auf der Verwendung eines Schrittmotors.
Gibt es 3D-Drucker mit Servomotoren? Das ist wirklich beeindruckend und präzise, aber warum sollte man sie nicht auch bei herkömmlichen 3D-Druckern verwenden?
Ein Nachteil: Es ist zu teuer! Im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druckern lohnt es sich nicht. Industriedrucker sind zwar mehr oder weniger gleichwertig, die Genauigkeit lässt sich jedoch etwas verbessern.
Hier werden wir diese beiden Motoren einer detaillierten Vergleichsanalyse unterziehen, um die Unterschiede zu sehen.
Verschiedene Definitionen.
Schrittmotorist ein diskretes Bewegungsgerät, es unterscheidet sich von der gewöhnlichen AC undGleichstrommotorenGewöhnliche Motoren benötigen Strom, um sich zu drehen, Schrittmotoren hingegen nicht. Schrittmotoren müssen einen Befehl empfangen, um einen Schritt auszuführen.
Der Servomotor ist der Motor, der den Betrieb mechanischer Komponenten im Servosystem steuert. Er kann die Steuergeschwindigkeit und Positionsgenauigkeit sehr genau machen und das Spannungssignal in Drehmoment und Geschwindigkeit umwandeln, um das Steuerobjekt anzutreiben.
Obwohl sich die beiden in der Ansteuerung (Impulsfolge und Richtungssignal) ähneln, gibt es große Unterschiede in der Leistungsnutzung und den Einsatzmöglichkeiten. Hier ein Vergleich der Leistungsnutzung der beiden.
Die Regelgenauigkeit ist unterschiedlich.
ZweiphasigHybrid-SchrittmotorSchrittwinkel ist in der Regel , 1,8 °, 0,9 °
Die Regelgenauigkeit eines AC-Servomotors wird durch den Drehgeber an der Rückseite der Motorwelle gewährleistet. Bei einem volldigitalen AC-Servomotor von Panasonic, beispielsweise einem Motor mit einem Standard-2500-Zeilen-Encoder, beträgt das Impulsäquivalent 360°/10000 = 0,036° aufgrund der im Antrieb verwendeten Vierfachfrequenztechnologie.
Bei einem Motor mit 17-Bit-Encoder erhält der Antrieb 217=131072 Impulse pro Motorumdrehung, d.h. sein Impulsäquivalent beträgt 360°/131072=9,89 Sekunden, also 1/655 des Impulsäquivalents eines Schrittmotors mit 1,8° Schrittwinkel.
Unterschiedliche Niederfrequenzeigenschaften.
Bei niedriger Drehzahl treten bei Schrittmotoren niederfrequente Vibrationen auf. Die Vibrationsfrequenz hängt vom Lastzustand und der Leistung des Antriebs ab und beträgt im Allgemeinen die Hälfte der Leerlauf-Startfrequenz des Motors.
Dieses niederfrequente Vibrationsphänomen, das durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingt ist, beeinträchtigt den normalen Betrieb der Maschine erheblich. Bei langsam laufenden Schrittmotoren sollte grundsätzlich eine Dämpfungstechnologie eingesetzt werden, um das niederfrequente Vibrationsphänomen zu überwinden, beispielsweise durch den Einbau von Dämpfern in den Motor oder die Verwendung einer Unterteilungstechnologie im Antrieb.
Der AC-Servomotor läuft sehr ruhig und vibriert selbst bei niedrigen Drehzahlen nicht. Das AC-Servosystem verfügt über eine Resonanzunterdrückungsfunktion, die die mangelnde Steifigkeit der Maschine kompensieren kann. Das System verfügt über eine interne Frequenzauflösungsfunktion, die den Resonanzpunkt der Maschine erkennt und die Systemeinstellung erleichtert.
Unterschiedliche Betriebsleistung.
Die Schrittmotorsteuerung erfolgt im offenen Regelkreis. Eine zu hohe Startfrequenz oder eine zu große Last kann zu Schrittverlusten oder Blockierungen führen, eine zu hohe Stoppgeschwindigkeit kann zum Überschwingen führen. Um die Steuerungsgenauigkeit sicherzustellen, muss man sich daher mit dem Problem der Geschwindigkeitserhöhung und -verringerung auseinandersetzen.
AC-Servoantriebssystem für geschlossene Regelkreise. Der Treiber kann das Rückkopplungssignal des Motorgebers direkt abtasten. Durch die interne Zusammensetzung des Positions- und Geschwindigkeitsregelkreises tritt im Allgemeinen kein Schrittverlust- oder Überschwingungsphänomen des Schrittmotors auf und die Regelungsleistung ist zuverlässiger.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das AC-Servosystem in vielerlei Hinsicht leistungsfähiger ist als der Schrittmotor. In weniger anspruchsvollen Anwendungen wird jedoch häufig auch ein Schrittmotor eingesetzt. Der 3D-Druck ist weniger anspruchsvoll, und der Servomotor ist teuer, daher wird in der Regel ein Schrittmotor gewählt.
Beitragszeit: 05.02.2023