ทำไมเครื่องพิมพ์ 3 มิติไม่ใช้เซอร์โวมอเตอร์? เซอร์โวมอเตอร์กับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ต่างกันอย่างไร?

มอเตอร์เป็นส่วนประกอบพลังงานที่สำคัญมากบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติความแม่นยำนั้นสัมพันธ์กับผลการพิมพ์ 3 มิติที่ดีหรือแย่ โดยทั่วไปการพิมพ์ 3 มิติจะใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์

มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้มอเตอร์เซอร์โวบ้างไหม มันยอดเยี่ยมและแม่นยำมาก แต่ทำไมถึงไม่ใช้มอเตอร์เซอร์โวกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปล่ะ

ข้อเสียอย่างหนึ่งคือมันแพงเกินไป! เมื่อเทียบกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปแล้วไม่คุ้มค่าเลย หากดีกว่าสำหรับเครื่องพิมพ์อุตสาหกรรมก็เท่าๆ กัน สามารถเพิ่มความแม่นยำได้เล็กน้อย

ต่อไปนี้เราจะทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบมอเตอร์ทั้งสองตัวนี้โดยละเอียด เพื่อดูว่ามีความแตกต่างกันอย่างไร

ความหมายที่แตกต่างกัน

มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นอุปกรณ์เคลื่อนที่แบบแยกส่วน แตกต่างจากไฟฟ้ากระแสสลับธรรมดามอเตอร์กระแสตรงมอเตอร์ธรรมดาทำหน้าที่หมุนด้วยไฟฟ้า แต่มอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำหน้าที่รับคำสั่งให้ทำงานตามขั้นตอนต่างๆ

มอเตอร์เซอร์โวคือเครื่องยนต์ที่ควบคุมการทำงานของส่วนประกอบกลไกในระบบเซอร์โว ซึ่งสามารถทำให้ความเร็วในการควบคุม ความแม่นยำของตำแหน่งมีความแม่นยำสูงมาก และสามารถแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเป็นแรงบิดและความเร็วเพื่อขับเคลื่อนวัตถุควบคุมได้

แม้ว่าทั้งสองจะมีความคล้ายคลึงกันในโหมดควบคุม (สตริงพัลส์และสัญญาณทิศทาง) แต่ก็มีความแตกต่างที่สำคัญในการใช้งานประสิทธิภาพและโอกาสการใช้งาน ตอนนี้ การเปรียบเทียบการใช้งานประสิทธิภาพทั้งสอง

ความแม่นยำในการควบคุมแตกต่างกัน

สองเฟสมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดมุมก้าวโดยทั่วไปคือ 1.8°, 0.9°

ความแม่นยำในการควบคุมของมอเตอร์เซอร์โว AC ได้รับการรับประกันโดยตัวเข้ารหัสแบบหมุนที่ด้านหลังของเพลามอเตอร์ สำหรับมอเตอร์เซอร์โว AC แบบดิจิทัลเต็มรูปแบบของ Panasonic ตัวอย่างเช่น สำหรับมอเตอร์ที่มีตัวเข้ารหัส 2500 ไลน์มาตรฐาน พัลส์ที่เทียบเท่าคือ 360°/10000=0.036° เนื่องจากเทคโนโลยีความถี่สี่เท่าที่ใช้ภายในไดรฟ์

สำหรับมอเตอร์ที่มีตัวเข้ารหัส 17 บิต ไดรฟ์จะรับ 217=131072 พัลส์ต่อการหมุนรอบของมอเตอร์ 1 รอบ ซึ่งหมายความว่าพัลส์เทียบเท่าคือ 360°/131072=9.89 วินาที ซึ่งเป็น 1/655 ของพัลส์เทียบเท่าของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่มีมุมสเต็ป 1.8°

ลักษณะความถี่ต่ำที่แตกต่างกัน

มอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ความเร็วต่ำจะปรากฏปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ ความถี่การสั่นสะเทือนนั้นสัมพันธ์กับสภาพโหลดและประสิทธิภาพของไดรฟ์ และโดยทั่วไปจะถือว่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของความถี่เริ่มต้นแบบไม่มีโหลดของมอเตอร์

ปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำที่กำหนดโดยหลักการทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์นั้นส่งผลเสียอย่างมากต่อการทำงานปกติของเครื่อง เมื่อมอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำงานด้วยความเร็วต่ำ โดยทั่วไปแล้วควรใช้เทคโนโลยีการหน่วงเพื่อเอาชนะปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ เช่น การเพิ่มตัวหน่วงให้กับมอเตอร์ หรือใช้เทคโนโลยีการแบ่งย่อยบนไดรฟ์

มอเตอร์เซอร์โว AC ทำงานได้อย่างราบรื่นมากและไม่สั่นสะเทือนแม้ในความเร็วต่ำ ระบบเซอร์โว AC มีฟังก์ชั่นการระงับการสั่นพ้อง ซึ่งสามารถครอบคลุมการขาดความแข็งแกร่งของเครื่องจักรได้ และระบบมีฟังก์ชั่นการแก้ไขความถี่ภายใน ซึ่งสามารถตรวจจับจุดสั่นพ้องของเครื่องจักรและอำนวยความสะดวกในการปรับระบบ

ประสิทธิภาพการทำงานที่แตกต่างกัน

การควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นการควบคุมแบบวงเปิด ความถี่เริ่มต้นที่สูงเกินไปหรือโหลดที่มากเกินไปมีแนวโน้มที่จะเกิดปรากฏการณ์ของการสูญเสียขั้นตอนหรือการปิดกั้น ความเร็วที่สูงเกินไปเมื่อหยุดมีแนวโน้มที่จะเกิน ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าการควบคุมมีความแม่นยำ ควรจัดการกับปัญหาความเร็วขึ้นและลง

ระบบเซอร์โวไดรฟ์ AC สำหรับการควบคุมแบบวงปิด ไดรเวอร์สามารถสุ่มตัวอย่างสัญญาณข้อเสนอแนะของตัวเข้ารหัสมอเตอร์ได้โดยตรง องค์ประกอบภายในของวงตำแหน่งและวงความเร็ว โดยทั่วไปแล้วจะไม่เกิดการสูญเสียการก้าวหรือการเกินของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ทำให้ประสิทธิภาพการควบคุมมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

โดยสรุปแล้ว ระบบเซอร์โว AC มีประสิทธิภาพดีกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ในหลาย ๆ ด้าน แต่ในบางโอกาสที่ไม่ต้องใช้ความพยายามมาก มักใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์เพื่อทำงานแทนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เครื่องพิมพ์ 3 มิติมีงานไม่ต้องใช้ความพยายามมาก และมอเตอร์เซอร์โวก็มีราคาแพงมาก ดังนั้นมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงเป็นทางเลือกทั่วไป