ทำไมเครื่องพิมพ์ 3 มิติไม่ใช้เซอร์โวมอเตอร์? ต่างจากสเต็ปเปอร์มอเตอร์ยังไง?

มอเตอร์เป็นส่วนประกอบพลังงานที่สำคัญมากในเครื่องพิมพ์ 3 มิติความแม่นยำนั้นขึ้นอยู่กับผลการพิมพ์ 3 มิติที่ดีหรือไม่ดี โดยทั่วไปแล้วการพิมพ์ 3 มิติจะขึ้นอยู่กับการใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์

แล้วมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้มอเตอร์เซอร์โวบ้างไหมครับ มันยอดเยี่ยมและแม่นยำมาก แต่ทำไมไม่ใช้กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปล่ะ?

ข้อเสียอย่างหนึ่งคือ ราคาแพงเกินไป! เมื่อเทียบกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปแล้วไม่คุ้มค่าเลย หากเครื่องพิมพ์อุตสาหกรรมดีกว่า ก็น่าจะพอๆ กัน ความแม่นยำก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อย

ในครั้งนี้เราจะนำมอเตอร์ทั้งสองตัวนี้มาวิเคราะห์เปรียบเทียบกันอย่างละเอียด เพื่อดูว่ามีความแตกต่างกันอย่างไร

ความหมายที่แตกต่างกัน

มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นอุปกรณ์เคลื่อนที่แบบแยกส่วน แตกต่างจาก AC ทั่วไปมอเตอร์กระแสตรงมอเตอร์ธรรมดาทำหน้าที่รับไฟฟ้าเพื่อหมุน แต่มอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำหน้าที่รับคำสั่งให้ทำงานตามขั้นตอนต่างๆ

มอเตอร์เซอร์โวคือเครื่องยนต์ที่ควบคุมการทำงานของส่วนประกอบทางกลในระบบเซอร์โว ซึ่งสามารถทำให้ความเร็วในการควบคุม ความแม่นยำของตำแหน่งมีความแม่นยำสูงมาก และสามารถแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเป็นแรงบิดและความเร็วเพื่อขับเคลื่อนวัตถุควบคุมได้

แม้ว่าทั้งสองจะมีความคล้ายคลึงกันในโหมดควบคุม (พัลส์สตริงและสัญญาณทิศทาง) แต่ก็มีความแตกต่างที่สำคัญในด้านประสิทธิภาพการใช้งานและโอกาสการใช้งาน ต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้งานของทั้งสอง

ความแม่นยำในการควบคุมแตกต่างกัน

สองเฟสมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดมุมก้าวโดยทั่วไปคือ 1.8 °, 0.9 °

ความแม่นยำในการควบคุมของมอเตอร์เซอร์โว AC รับประกันโดยตัวเข้ารหัสแบบหมุนที่ด้านหลังของเพลามอเตอร์ สำหรับมอเตอร์เซอร์โว AC แบบดิจิทัลทั้งหมดของ Panasonic เช่น มอเตอร์ที่มีตัวเข้ารหัส 2500 เส้นมาตรฐาน ค่าเทียบเท่าพัลส์คือ 360°/10000=0.036° เนื่องจากเทคโนโลยีความถี่สี่เท่าที่ใช้ภายในไดรฟ์

สำหรับมอเตอร์ที่มีตัวเข้ารหัส 17 บิต ไดรฟ์จะรับพัลส์ 217=131072 พัลส์ต่อการหมุนรอบของมอเตอร์ ซึ่งหมายความว่าพัลส์เทียบเท่าคือ 360°/131072=9.89 วินาที ซึ่งเป็น 1/655 ของพัลส์เทียบเท่าของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่มีมุมสเต็ปเปอร์ 1.8°

ลักษณะความถี่ต่ำที่แตกต่างกัน

มอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ความเร็วต่ำจะเกิดปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ ความถี่การสั่นสะเทือนสัมพันธ์กับสภาวะโหลดและประสิทธิภาพของไดรฟ์ โดยทั่วไปจะถือว่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของความถี่เริ่มต้นขณะไม่มีโหลดของมอเตอร์

ปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำนี้ซึ่งกำหนดโดยหลักการทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์นั้นส่งผลเสียอย่างมากต่อการทำงานปกติของเครื่อง เมื่อมอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำงานที่ความเร็วต่ำ โดยทั่วไปแล้วควรใช้เทคโนโลยีการหน่วงเพื่อแก้ไขปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ เช่น การเพิ่มแดมเปอร์ให้กับมอเตอร์ หรือการใช้เทคโนโลยีการแบ่งย่อยในระบบขับเคลื่อน

มอเตอร์เซอร์โว AC ทำงานได้อย่างราบรื่นและไม่สั่นแม้ที่ความเร็วต่ำ ระบบเซอร์โว AC มีฟังก์ชันลดแรงสั่นสะเทือน ซึ่งช่วยชดเชยการขาดความแข็งแรงของเครื่องจักร และระบบยังมีฟังก์ชันวิเคราะห์ความถี่ภายใน ซึ่งสามารถตรวจจับจุดเรโซแนนซ์ของเครื่องจักรและอำนวยความสะดวกในการปรับแต่งระบบ

ประสิทธิภาพการทำงานที่แตกต่างกัน

การควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นการควบคุมแบบวงเปิด ความถี่เริ่มต้นที่สูงเกินไปหรือโหลดที่มากเกินไปมีแนวโน้มที่จะเกิดปรากฏการณ์ของการสูญเสียขั้นตอนหรือการบล็อก ความเร็วที่สูงเกินไปเมื่อหยุดมีแนวโน้มที่จะเกิน ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าการควบคุมมีความแม่นยำ ควรจัดการกับปัญหาความเร็วขึ้นและลง

ระบบเซอร์โวไดรฟ์ AC สำหรับการควบคุมแบบวงปิด ไดรเวอร์สามารถสุ่มตัวอย่างสัญญาณป้อนกลับของตัวเข้ารหัสมอเตอร์ได้โดยตรง ส่วนประกอบภายในของวงตำแหน่งและวงความเร็ว โดยทั่วไปแล้วจะไม่เกิดการสูญเสียขั้นหรือการเกินของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ทำให้ประสิทธิภาพการควบคุมมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

โดยสรุปแล้ว ระบบเซอร์โว AC มีประสิทธิภาพดีกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ในหลายด้าน แต่ในบางกรณีที่มีความต้องการน้อยกว่า มักใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นมอเตอร์ประมวลผล เครื่องพิมพ์ 3 มิติมีความต้องการน้อยกว่า และมอเตอร์เซอร์โวก็มีราคาแพงมาก ดังนั้นมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงเป็นทางเลือกที่นิยม