伺服電機(jī)和行星減速機(jī)在焊接設(shè)備中的應(yīng)用

2022-10-04

概要：現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備應(yīng)用中在高精度應(yīng)用場合隨著伺服馬達(dá)技術(shù)的發(fā)展，從高扭矩密度乃至于高功率密度，使轉(zhuǎn)速的提升高過3000rpm，由于轉(zhuǎn)速的提升，使得伺服馬達(dá)的功率密度大幅提升。這意謂著伺服馬達(dá)是否需要搭配減速機(jī)，其決定因素主要是從應(yīng)用的需求上及成本的考慮來審視。

現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備應(yīng)用中在高精度應(yīng)用場合隨著伺服馬達(dá)技術(shù)的發(fā)展，從高扭矩密度乃至于高功率密度，使轉(zhuǎn)速的提升高過3000rpm，由于轉(zhuǎn)速的提升，使得伺服馬達(dá)的功率密度大幅提升。這意謂著伺服馬達(dá)是否需要搭配減速機(jī)，其決定因素主要是從應(yīng)用的需求上及成本的考慮來審視。

然而，到底在什么樣的應(yīng)用場合需求必須搭配伺服行星齒輪減速機(jī)?

1、重負(fù)何高精度：必須對負(fù)載做移動并要求精密定位時便有此需要。一般像是醫(yī)療、晶圓設(shè)備、機(jī)器人等自動化設(shè)備。他們的共同特征在于將負(fù)載移動所需的扭矩往往遠(yuǎn)超過伺服馬達(dá)本身的扭矩容量。而透過減速機(jī)來做伺服馬達(dá)輸出扭矩的提升，便可有效解決這個問題。

2、提升扭矩：輸出扭矩提升的方式，可能采用直接增大伺服馬達(dá)的輸出扭矩方式，但這種方式不但必須使用昂貴大功率的伺服電機(jī)，馬達(dá)還要有更強(qiáng)壯的結(jié)構(gòu)，扭矩的增大正比于控制電流的增大，此時采用比較大的驅(qū)動器，功率電子組件和相關(guān)機(jī)電設(shè)備規(guī)格的增大，又會使控制系統(tǒng)的成本大幅增加。

3、增加使用效率：理論上，提升伺服馬達(dá)的功率也是輸出扭矩提升的方式，可藉由增加伺服馬達(dá)兩倍的速度來使得伺服系統(tǒng)的功率密度提升兩倍，而且不需要增加驅(qū)動器等控制系統(tǒng)組件的規(guī)格，也就是不需要增加額外的成本。而這就需透過行星減速機(jī)的搭配來達(dá)到提升扭矩的目的了。所以說，高功率伺服馬達(dá)的發(fā)展是必須搭配應(yīng)用減速機(jī)，而非將其省略不用。

4、提高使用性能：據(jù)了解，負(fù)載慣量的不當(dāng)匹配，是伺服控制不穩(wěn)定的大原因之一。對于大的負(fù)載慣量，可以利用減速比的平方反比來調(diào)配佳的等效負(fù)載慣量，以獲得佳的控制響應(yīng)。所以從這個角度來看，行星減速機(jī)為伺服應(yīng)用的控制響應(yīng)的佳匹配。

5、增加設(shè)備使用壽命：行星減速機(jī)還可有效解決馬達(dá)低速控制特性的衰減。由于伺服馬達(dá)的控制性會由于速度的降低，導(dǎo)致產(chǎn)生某程度上的衰減，尤其在對于低轉(zhuǎn)速下的訊號擷取和電流控制的穩(wěn)定性上，特別容易看出。因此，采用減速機(jī)能使馬達(dá)具有較高轉(zhuǎn)速。

6、降低設(shè)備成本：從成本觀點，假設(shè)0.4KW的AC伺服馬達(dá)搭配驅(qū)動器，需耗費一單位設(shè)備成本，以5KW的AC伺服馬達(dá)搭配驅(qū)動器必須耗費 15單位成本，但是若采用0.4KW伺服馬達(dá)與驅(qū)動器，搭配一組減速機(jī)就能夠達(dá)到前述耗費15個單位成本才能完成的事，在操作成本上節(jié)省50%以上。

因此使用者依其加工需求不同，決定選用的行星齒輪減速機(jī)產(chǎn)品。一般而言，在機(jī)臺運轉(zhuǎn)上有低速、高扭矩、高功率密度場合需求，絕大部分采用行星齒輪減速機(jī)。