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選擇驅動電機時參考哪些因素?

信息發布來源:直線步進電機供應商振合機電

在選擇驅動電機時,應結合電機的特點,考慮精密工件臺的運動模式、負載情況和精度要求。

(1)精密工件臺的運動模式

①步進運動  在步進運動模式中,輸入的命令使步進電機以步進的形式運動,使工件臺從一個位置步進到另一個位置,在這個過程中電機處在經常的加速一減速的運行狀態?! ∫圆竭M重復電子束曝光的作圖方式為例,當電子束完成一個場的曝光后,工件臺移動一個場的距離,再進行另一個場的曝光。在這個過程中,步進重復電子束曝光機中電機的運動曲線通常分成四個部分,如圖3-4所示,I為加速區;II為全速運行區,在這個區中工件臺以最大速度運動;i為減速運行區;W為振蕩穩定區,最后直到電機停止運行。

②連續運動  在連續運動的模式中,保持輸出速度恒定不變,并且根據輸入命令而改變運動的方向。相對于步進運動方式來說,連續運動不需要頻繁的啟動、停止,因而連續運動方式的工作效率比步進運動方式的工作效率要高。但以連續運動方式工作時,需要控制系統能夠克服運動過程中的內外干擾而保持恒速,這對控制系統的要求是較高的。

在目前掃描光刻方式中,常常采用一個方向連續運動,另外一個方向步進運動。如,光柵掃描式電子束曝光機采用了連續光姍掃描曝光方式,即工件臺在X方向連續高速運行的同時,電子束在Y方向高速偏轉,這種作圖方式克服了慣性對定位精度的影響,可以提高曝光作圖的效率。在X方向的運動曲線如圖3-5所示,工為正向的加速區;H為正向全速運行區,即工件臺運行在正的最大速度區;m為正向減速區;W為反向加速運行區,直到電機加速到負的最大速度,工件臺運行在負的最大速度區V ; VI為反向減速區。不管精密工件臺是以步進運動模式還是以連續運動模式運行,在工作過程中其運動都具有頻繁加減速的特點。

(2)精密工件臺的負載

在選擇驅動電機時,負載情況是必須考慮的一個因素。所有負載可以用轉動慣量、摩擦及粘性阻尼三個特征參數來表示。其中,摩擦負載直接影響系統的控制精度,當要求工件臺做低速跟蹤時,由于摩擦負載的存在,系統將出現所謂的“爬行”現象。為了便于計算,在工程上常將摩擦負載視為常數。為了提高系統的精度和改善低速平穩性,多采取以下措施減少摩擦:改善潤滑條件,盡量避免干摩擦;采用滾動摩擦代替滑動摩擦,如,采用滾動導軌支承和滾珠絲杠傳動等;采用動摩擦代替靜摩擦;用粘性摩擦代替干摩擦。對要求高的地方,可以采用靜壓軸承、空氣軸承和靜壓導軌等技術,使摩擦系數減少到1.0x 10-4-4.0x 10`40轉動慣量可以通過計算獲得。因為負載和電機往往通過中間的機械環節禍聯到電機軸上,所以在分析負載的影響時必須將負載的所有參數折算到電機軸上。

(3)精度要求

精度是精密工件臺的重要指標,精度可分為短時精度和長期精度兩類。短時精度在系統設計時就可確定。影響精密工件臺短時精度的因素主要包括:反饋元件精度、電機特性等。長期精度則在很大程度上受系統中元件抗溫度及其他環境條件的穩定性影響。對于精密工件臺來說,一般在溫度、濕度、大氣壓力嚴格控制的環境下工作,可以保持其長期精度,而且可以通過激光干涉儀來實現高的反饋精度。因此,電機的特性成為選擇電機的重要因素。

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