伺服電機和行星減速機在焊接設備中的應用

2022-10-04

概要：現代工業設備應用中在高精度應用場合隨著伺服馬達技術的發展，從高扭矩密度乃至于高功率密度，使轉速的提升高過3000rpm，由于轉速的提升，使得伺服馬達的功率密度大幅提升。這意謂著伺服馬達是否需要搭配減速機，其決定因素主要是從應用的需求上及成本的考慮來審視。

現代工業設備應用中在高精度應用場合隨著伺服馬達技術的發展，從高扭矩密度乃至于高功率密度，使轉速的提升高過3000rpm，由于轉速的提升，使得伺服馬達的功率密度大幅提升。這意謂著伺服馬達是否需要搭配減速機，其決定因素主要是從應用的需求上及成本的考慮來審視。

然而，到底在什么樣的應用場合需求必須搭配伺服行星齒輪減速機?

1、重負何高精度：必須對負載做移動并要求精密定位時便有此需要。一般像是醫療、晶圓設備、機器人等自動化設備。他們的共同特征在于將負載移動所需的扭矩往往遠超過伺服馬達本身的扭矩容量。而透過減速機來做伺服馬達輸出扭矩的提升，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，馬達還要有更強壯的結構，扭矩的增大正比于控制電流的增大，此時采用比較大的驅動器，功率電子組件和相關機電設備規格的增大，又會使控制系統的成本大幅增加。

3、增加使用效率：理論上，提升伺服馬達的功率也是輸出扭矩提升的方式，可藉由增加伺服馬達兩倍的速度來使得伺服系統的功率密度提升兩倍，而且不需要增加驅動器等控制系統組件的規格，也就是不需要增加額外的成本。而這就需透過行星減速機的搭配來達到提升扭矩的目的了。所以說，高功率伺服馬達的發展是必須搭配應用減速機，而非將其省略不用。

4、提高使用性能：據了解，負載慣量的不當匹配，是伺服控制不穩定的大原因之一。對于大的負載慣量，可以利用減速比的平方反比來調配佳的等效負載慣量，以獲得佳的控制響應。所以從這個角度來看，行星減速機為伺服應用的控制響應的佳匹配。

5、增加設備使用壽命：行星減速機還可有效解決馬達低速控制特性的衰減。由于伺服馬達的控制性會由于速度的降低，導致產生某程度上的衰減，尤其在對于低轉速下的訊號擷取和電流控制的穩定性上，特別容易看出。因此，采用減速機能使馬達具有較高轉速。

6、降低設備成本：從成本觀點，假設0.4KW的AC伺服馬達搭配驅動器，需耗費一單位設備成本，以5KW的AC伺服馬達搭配驅動器必須耗費 15單位成本，但是若采用0.4KW伺服馬達與驅動器，搭配一組減速機就能夠達到前述耗費15個單位成本才能完成的事，在操作成本上節省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產品。一般而言，在機臺運轉上有低速、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。