Der Motor ist eine sehr wichtige Antriebskomponente des3D-DruckerSeine Genauigkeit hängt mit dem guten oder schlechten Ergebnis des 3D-Drucks zusammen; im Allgemeinen wird beim 3D-Druck ein Schrittmotor verwendet.
Gibt es also 3D-Drucker, die Servomotoren verwenden? Das ist wirklich beeindruckend und präzise, aber warum verwendet man das nicht bei herkömmlichen 3D-Druckern?
Einziger Nachteil: Es ist zu teuer! Im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druckern lohnt es sich nicht. Für industrielle Drucker ist es mehr oder weniger gleichwertig, die Genauigkeit lässt sich aber etwas verbessern.
Hier werden wir diese beiden Motoren einer detaillierten Vergleichsanalyse unterziehen, um die Unterschiede herauszuarbeiten.
Unterschiedliche Definitionen.
Schrittmotorist ein diskretes Bewegungsgerät, es unterscheidet sich von gewöhnlichen Wechselstrom- undGleichstrommotorenNormale Motoren drehen sich durch Strom, Schrittmotoren hingegen nicht; sie erhalten einen Befehl, um einen Schritt auszuführen.
Der Servomotor ist der Motor, der den Betrieb der mechanischen Komponenten im Servosystem steuert. Er ermöglicht eine sehr genaue Steuerung von Geschwindigkeit und Position und wandelt das Spannungssignal in Drehmoment und Drehzahl um, um das Steuerobjekt anzutreiben.
Obwohl die beiden Systeme im Steuerungsmodus (Impulsfolge und Richtungssignal) ähnlich sind, bestehen wesentliche Unterschiede in ihrer Leistungsfähigkeit und ihren Anwendungsbereichen. Im Folgenden werden die beiden Systeme hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit verglichen.
Die Regelungsgenauigkeit ist unterschiedlich.
ZweiphasigHybrid-SchrittmotorDer Stufenwinkel beträgt im Allgemeinen 1,8° bis 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, der mit einem Standard-Drehgeber mit 2500 Linien ausgestattet ist, beträgt der Impulsäquivalentwert aufgrund der im Antrieb verwendeten Vierfachfrequenztechnologie 360°/10000 = 0,036°.
Bei einem Motor mit einem 17-Bit-Encoder empfängt der Antrieb 217 = 131072 Impulse pro Motorumdrehung, was bedeutet, dass sein Impulsäquivalent 360°/131072 = 9,89 Sekunden beträgt, was 1/655 des Impulsäquivalents eines Schrittmotors mit einem Schrittwinkel von 1,8° entspricht.
Unterschiedliche Niederfrequenzeigenschaften.
Schrittmotoren zeigen bei niedriger Drehzahl niederfrequente Vibrationen. Die Vibrationsfrequenz hängt von der Last und der Leistungsfähigkeit des Antriebs ab und beträgt im Allgemeinen die Hälfte der Leerlauf-Anlauffrequenz des Motors.
Dieses durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Schwingungsphänomen beeinträchtigt den normalen Maschinenbetrieb erheblich. Bei niedrigen Drehzahlen von Schrittmotoren sollte daher in der Regel eine Dämpfungstechnik eingesetzt werden, um dieses Phänomen zu minimieren. Dies kann beispielsweise durch den Einbau von Dämpfern am Motor oder durch die Verwendung einer Teilungstechnologie im Antrieb erfolgen.
Der AC-Servomotor läuft sehr ruhig und vibrationsfrei, selbst bei niedrigen Drehzahlen. Das AC-Servosystem verfügt über eine Resonanzdämpfung, die die mangelnde Steifigkeit der Maschine ausgleicht, und eine interne Frequenzauflösung, die den Resonanzpunkt der Maschine erkennt und die Systemjustierung erleichtert.
Unterschiedliche Betriebsleistung.
Die Schrittmotorsteuerung ist eine Steuerung im offenen Regelkreis. Eine zu hohe Anlauffrequenz oder eine zu große Last können zu Schrittverlusten oder Blockierungen führen, eine zu hohe Geschwindigkeit beim Anhalten kann ein Überschwingen verursachen. Um die Steuerungsgenauigkeit zu gewährleisten, muss daher das Problem der Drehzahlregelung berücksichtigt werden.
Bei einem AC-Servoantriebssystem für die Regelung mit geschlossenem Regelkreis kann der Treiber das Rückmeldesignal des Motor-Encoders direkt abtasten. Durch die interne Zusammensetzung des Positions- und Geschwindigkeitsregelkreises treten im Allgemeinen keine Schrittverluste oder Überschwingen des Schrittmotors auf, wodurch die Regelungsleistung zuverlässiger ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass AC-Servosysteme in vielerlei Hinsicht leistungsfähiger sind als Schrittmotoren. In weniger anspruchsvollen Anwendungen werden jedoch häufig auch Schrittmotoren eingesetzt. Da 3D-Drucker weniger anspruchsvolle Anwendungen darstellen und Servomotoren sehr teuer sind, wird hier in der Regel der Schrittmotor verwendet.
Veröffentlichungsdatum: 05.02.2023