運動平(ping)臺(tai)結構(gou)揭秘(mi) – 動力篇

運動平(ping)臺(tai)結構(gou)揭秘(mi) – 動力篇

在(zai)選擇(ze)運動平(ping)臺(tai)時，首(shou)先(xian)要考慮(lv)的(de)問(wen)題(ti)之(zhi)壹(yi)是(shi)選擇(ze)合適的(de)驅動方(fang)式(shi)。不同驅動方(fang)式(shi)決定了(le)平(ping)臺(tai)的性能，包括(kuo)大負(fu)載、精度、小(xiao)步進(jin)、速(su)度(du)和加速(su)度(du)等(deng)參數。Newport運動控(kong)制(zhi)提供了由(you)無刷(shua)直驅(qu)電機(ji)、直流電機(ji)和步進電機(ji)驅(qu)動(dong)的平(ping)臺(tai)，這(zhe)篇文(wen)檔將(jiang)介(jie)紹它(ta)們(men)的(de)特(te)性和區別，幫(bang)助您選擇(ze)合適的(de)產品。

直(zhi)流(liu)電(dian)機

使(shi)用(yong)直流電機(ji)的(de)Newport運動平(ping)臺(tai)產品：高精度GTS和VP-25系(xi)列、大負(fu)載MTN-CC和IMS-CC系(xi)列、高速(su)轉臺(tai)URB系(xi)列等(deng)。

步(bu)進(jin)電(dian)機

步(bu)進(jin)電(dian)機利(li)用(yong)磁極(ji)的(de)相互吸(xi)引(yin)和排斥工作(zuo)，將(jiang)電(dian)脈(mai)沖(chong)信號(hao)轉化(hua)為(wei)電(dian)機軸的(de)轉動。轉動量(liang)與(yu)脈(mai)沖(chong)的個(ge)數成正(zheng)比(bi)、轉速(su)與(yu)脈(mai)沖(chong)頻率(lv)成正(zheng)比(bi)。驅動(dong)平(ping)臺(tai)的步進電(dian)機(ji)定子(zi)由(you)多個(ge)小齒構(gou)成(cheng)，轉子由多極(ji)永(yong)磁(ci)鐵組(zu)成(cheng)。步進電機(ji)與(yu)直(zhi)流電(dian)機的(de)大區別在(zai)於：當給直流(liu)電機(ji)的(de)繞(rao)組(zu)加電壓時，會(hui)產生(sheng)扭矩和旋轉；但(dan)給步進(jin)電機(ji)加電壓時，只(zhi)有(you)扭矩產生(sheng)。為了(le)使(shi)電(dian)機旋轉，施(shi)加的電流(liu)必(bi)須換向。直(zhi)流電(dian)機(ji)由電(dian)刷(shua)換向，但(dan)步進(jin)電機(ji)本(ben)身(shen)沒(mei)有換向裝(zhuang)置，需(xu)要由電(dian)機(ji)驅(qu)動器(qi)來實現。

當(dang)給步進(jin)電機(ji)的(de)兩(liang)相繞組(zu)同(tong)時通(tong)電(dian)時，可以(yi)將(jiang)壹(yi)個(ge)整步細分(fen)為多個(ge)小步(bu)。這(zhe)種方法(fa)被(bei)稱為微步進(jin)，它(ta)可以(yi)提高分(fen)辨率(lv)和改(gai)善(shan)運動的(de)平(ping)穩(wen)性。盡管(guan)驅動(dong)器可以(yi)進行(xing)很(hen)多細分(fen)，但(dan)是對(dui)於某款(kuan)步(bu)進(jin)電機(ji)，有(you)意(yi)義(yi)的細分(fen)數量(liang)是(shi)有(you)上限的(de)，該上(shang)限(xian)決(jue)定(ding)了運動靈敏度(du)的(de)極(ji)限(xian)。在(zai)實際系(xi)統(tong)中，微步(bu)進並不等(deng)距，隨著電機和負(fu)載的(de)不同有5%到(dao)20%的(de)波(bo)動(dong)，對(dui)平(ping)臺(tai)低速(su)穩(wen)定性產生(sheng)影響。

步(bu)進(jin)電(dian)機經(jing)常(chang)被(bei)開環(huan)使(shi)用(yong)，成本(ben)低於閉環(huan)直(zhi)流(liu)伺服電機(ji)。當在(zai)設計(ji)扭矩和轉速(su)下(xia)使(shi)用(yong)時，步(bu)進(jin)電機可以(yi)穩(wen)定可靠(kao)的(de)工作。但(dan)當超出(chu)設計(ji)範(fan)圍時，丟(diu)步(bu)、多步(bu)甚至(zhi)堵(du)轉都可能會(hui)發生(sheng)。在(zai)電機(ji)軸(zhou)上(shang)安(an)裝(zhuang)位置傳(chuan)感器(qi)可以(yi)監測(ce)步進(jin)電機(ji)的運行狀(zhuang)態。此外，開環(huan)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)低速(su)響(xiang)應特(te)性較好，更(geng)有利(li)於提高小(xiao)步(bu)進（Minimum Incremental Motion）指(zhi)標(biao)。

使(shi)用(yong)步進電機(ji)的(de)Newport運動平(ping)臺(tai)產品：ILS-PP和IMS-PP直(zhi)線系列、高精度FMS-PPHA系(xi)列、PPV6系(xi)列真空版平(ping)臺(tai)、集成控(kong)制(zhi)器的(de)FCL和FCR系(xi)列等(deng)。

無(wu)刷(shua)直驅(qu)電機(ji)

無(wu)刷(shua)直驅(qu)結構(gou)與(yu)傳(chuan)統(tong)機(ji)械(xie)結構(gou)相比(bi)具(ju)有眾(zhong)多優(you)勢(shi)，逐(zhu)漸(jian)得(de)到(dao)更(geng)多應用(yong)。由於沒(mei)有傳動(dong)機(ji)構(gou)，系(xi)統(tong)摩擦力更(geng)小、無(wu)回程間(jian)隙(xi)、重(zhong)復(fu)性更(geng)好並且(qie)磨(mo)損更(geng)小，易(yi)於達到(dao)更(geng)高的(de)精度。該電(dian)機(ji)的(de)磁(ci)場由壹(yi)系(xi)列永磁極(ji)提供，線圈(quan)壹(yi)般(ban)由(you)三(san)相構(gou)成(cheng)。與(yu)步(bu)進(jin)電機類似(si)，驅動器必(bi)須具(ju)備換向能(neng)力。常見(jian)的驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)為正(zheng)弦(xian)形(xing)式(shi)，以(yi)保證運動的(de)平(ping)穩(wen)。驅動(dong)器(qi)或(huo)控(kong)制(zhi)器可以(yi)通(tong)過位於負(fu)載的(de)線性/旋(xuan)轉編碼(ma)器或(huo)位於線圈(quan)的(de)霍爾(er)傳感(gan)器反饋得(de)知相位信息(xi)，第yi種方(fang)式(shi)要求控(kong)制(zhi)器在(zai)每次(ci)加電後尋找相位。

直(zhi)驅(qu)電(dian)機有(you)兩(liang)種不同的設計(ji)：無鐵芯(xin)和鐵芯(xin)式(shi)。

鐵芯(xin)式(shi)無刷(shua)電機(ji)的主要優勢(shi)是(shi)效率(lv)高。與(yu)同(tong)尺(chi)寸的無(wu)鐵芯(xin)電(dian)機相比(bi)，發熱(re)大約少30%到(dao)40%、驅(qu)動(dong)力高10%到(dao)30%。需(xu)要註(zhu)意(yi)的(de)是(shi)，發(fa)熱(re)是高(gao)精度系(xi)統(tong)的(de)主要誤差(cha)來(lai)源。該設計(ji)的主要劣勢(shi)是(shi)由線圈(quan)和磁極(ji)吸(xi)引(yin)產(chan)生(sheng)的周期性力/力矩波(bo)動(dong)，對(dui)速(su)度(du)穩(wen)定性產生(sheng)壹(yi)定(ding)的(de)影響。但(dan)對(dui)於像(xiang)XPS的(de)高(gao)性能運動控(kong)制(zhi)器，當(dang)速(su)度(du)達(da)到(dao)100 mm/s時，這(zhe)種波(bo)動(dong)幾乎不可見。速(su)度(du)更(geng)高時，由(you)XPS控(kong)制(zhi)器驅(qu)動的(de)IMS-LM平(ping)臺(tai)可以(yi)實現(xian)±0.2%的(de)速(su)度(du)穩(wen)定性。

無(wu)鐵芯(xin)式(shi)無刷(shua)電機(ji)的磁(ci)極(ji)壹(yi)般(ban)呈U形(xing)安(an)裝(zhuang)，線圈(quan)在(zai)磁鐵間(jian)運動。這(zhe)種設計(ji)的速(su)度(du)穩(wen)定性更(geng)好，系統(tong)的(de)電(dian)氣(qi)時間(jian)常(chang)數更(geng)小，帶(dai)寬(kuan)更(geng)高，動(dong)態(tai)性能更(geng)好，微步進(jin)性能*。但(dan)是需(xu)要的永(yong)磁(ci)鐵數量(liang)更(geng)多，因(yin)此成本(ben)較高(gao)、重(zhong)量(liang)更(geng)高。XM系(xi)列平(ping)臺(tai)采(cai)用(yong)了這(zhe)種設計(ji)，小步(bu)進（Minimum Incremental Motion）低(di)至(zhi)1 nm。

使(shi)用(yong)無刷(shua)直驅(qu)電機(ji)的Newport運動平(ping)臺(tai)產品：超高精度XM系(xi)列、高速(su)工(gong)業(ye)級(ji)IDL系(xi)列、ILS-LM和IMS-LM系(xi)列、高速(su)轉臺(tai)RGV系(xi)列等(deng)。

森(sen)泉為您的科(ke)研事(shi)業(ye)添(tian)磚加瓦(wa)：

1）  激(ji)光(guang)控(kong)制(zhi)：激光(guang)電流(liu)源、激(ji)光(guang)器溫控(kong)器、激(ji)光(guang)器控(kong)制(zhi)、伺服設備與(yu)系統(tong)等(deng)等(deng)

2）  探(tan)測(ce)器：光(guang)電探(tan)測(ce)器、單(dan)光(guang)子計(ji)數器、單(dan)光(guang)子探(tan)測(ce)器、CCD、光(guang)譜分(fen)析系(xi)統(tong)等(deng)等(deng)

3）  定(ding)位與加工：納米(mi)定(ding)位系統(tong)、微(wei)納(na)運動系(xi)統(tong)、多維位移臺(tai)、旋轉臺(tai)、微型操(cao)作(zuo)器等(deng)等(deng)

4）  光(guang)源：半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)器、固(gu)體激光(guang)器、單(dan)頻(pin)激(ji)光(guang)器、單(dan)縱(zong)模(mo)激光(guang)器、窄(zhai)線寬激(ji)光(guang)器、光(guang)通(tong)訊波(bo)段(duan)激(ji)光(guang)器、CO2激(ji)光(guang)器、中紅外激光(guang)器、染(ran)料激光(guang)器、飛(fei)秒超快(kuai)激光(guang)器等(deng)等(deng)

5）  光(guang)機械(xie)件：用於光(guang)路(lu)系統(tong)搭(da)建(jian)的高(gao)品質(zhi)無應力光(guang)機械(xie)件，如光(guang)學調(tiao)整架、鏡(jing)架(jia)、支撐桿、固定(ding)底(di)座等(deng)等(deng)

6）  光(guang)學平(ping)臺(tai)：主動(dong)隔(ge)振平(ping)臺(tai)、氣浮(fu)隔(ge)振臺(tai)、實驗桌、剛(gang)性工作(zuo)臺(tai)、面(mian)包板、隔(ge)振、隔(ge)磁、隔(ge)聲綜合解決(jue)方案等(deng)等(deng)

7）  光(guang)學元件：各類晶(jing)體(ti)、光(guang)纖(xian)、偏(pian)轉鏡(jing)、反射(she)鏡(jing)、透(tou)射(she)鏡(jing)、半(ban)透(tou)半(ban)反鏡(jing)、濾(lv)光(guang)片(pian)、衰減片(pian)、玻片(pian)等(deng)等(deng)

8） 染(ran)料(liao)：激(ji)光(guang)染料(liao)、熒(ying)光(guang)染料(liao)、光(guang)致變(bian)色染料(liao)、光(guang)致發(fa)光(guang)染料(liao)、吸(xi)收染(ran)料(liao)等(deng)等(deng)