Шаговый двигатель и сервопривод: плюсы и минусы

Шаговый двигатель является электромеханическим бесколлекторным устройством, характеризующимся наличием нескольких обмоток. Каждая обмотка активируется с помощью коротких электрических импульсов, которые подает драйвер устройства. При этом возникают угловые движения, характеризующиеся дискретностью. Такие перемещения называют шаговыми, из чего сразу становится понятным название самых двигателей.
Плюсы и минусы шагового электродвигателя
Это широко используемый вид устройства, которым оснащаются станки с ЧПУ, лазерное оборудование и так далее. Миниатюрный шаговый двигатель даже можно найти в детских игрушках.

Преимущества шаговых двигателей:
• они отличаются стабильностью и точностью работы в заданном диапазоне нагрузок и скоростей;
• стоят недорого;
• имеют длительный срок эксплуатации;
• могут функционировать в широком диапазоне температур;
• могут обеспечить точность позиционирования инструмента до 0,01 мм.
• не боятся реверса, принудительной остановки или любых других видов механических нагрузок;
• ними можно управлять любой программной оболочкой оборудования с ЧПУ.

Но из числа недостатков таких устройств стоит выделить повышенный уровень шума при работе, наличие вибраций при больших скоростях, а также ограничение по максимальной скорости разгона (до 120 оборотов в минуту). Что касается предельного значения скорости перемещения, то она также имеет ограничения: не более 9 м в минуту для фрезерных станков, и до 25 м в минуту для лазерно-гравировальных. Если скорость будет превышать допустимое значение, то появятся вибрации или будут пропускаться шаги.

Преимущества и недостатки сервоприводов
Сервоприводы используются на станках с ЧПУ наравне с шаговыми двигателями. Но они больше применяются для оборудования, характеризующегося высокой производительностью или большими скоростями обработки. Например, сервоприводами оснащаются лазерные и фрезерные станки, занимающиеся серийным производством продукции.
Применяются сервоприводы и в других отраслях: в робототехнике, в ювелирной сфере и в других видах производства, где главную роль играет прецизионная точность.

Преимущества серводвигателей:
1. Обеспечивают точный и плавный ход, а также точность перемещения вне зависимости от скорости и числа оборотов в минуту.
2. Работают практически бесшумно.
3. Могут обеспечить скорость перемещения инструмента до 70 м в минуту.
4. Характеризуются высокой мощностью при небольших размерах.
5. Могут работать с широким диапазоном мощности и скорости.
6. Обеспечивают быстрый разгон и торможение (до 500 об/мин за 1 секунду).
7. Не создают вибраций или рывков при работе.
8. Обеспечивают минимизацию брака благодаря наличию датчика, отслеживающего точность движения по заданным траекториям.

Но, несмотря на такое большое количество преимуществ, сервоприводы все же имеют и недостатки.

Во-первых, это дорогостоящий ремонт. Порой его стоимость может быть сопоставима со стоимостью нового двигателя.
Во-вторых, в случае принудительной остановки он может выйти из строя ил-за перегрева. Кроме этого, бесколлекторный вариант стоит почти в 2 раза дороже шагового. Если же приобрести более дешевый двигатель со щетками, то здесь также есть нюанс: щетки придется менять, как только будет наработано 5000 часов.

Таким образом, нельзя сказать, что сервопривод и шаговый двигатель – это конкуренты. Далеко не всегда экономически целесообразно покупать дорогой сервопривод, если можно обойтись более дешевым шаговым аналогом. Но при этом, в зависимости от требований, касающихся скорости и точности обработки, может потребоваться именно сервопривод.