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选择驱动电机时参考哪些因素?

信息来源:直线步进电机供应商嘉扬科技    添加时间:2018-01-19

  在选择驱动电机时,应结合电机的特点,考虑精密工件台的运动模式、负载情况和精度要求。

  (1)精密工件台的运动模式

  ①步进运动  在步进运动模式中,输入的命令使步进电机以步进的形式运动,使工件台从一个位置步进到另一个位置,在这个过程中电机处在经常的加速一减速的运行状态。  以步进重复电子束曝光的作图方式为例,当电子束完成一个场的曝光后,工件台移动一个场的距离,再进行另一个场的曝光。在这个过程中,步进重复电子束曝光机中电机的运动曲线通常分成四个部分,如图3-4所示,I为加速区;II为全速运行区,在这个区中工件台以最大速度运动;i为减速运行区;W为振荡稳定区,最后直到电机停止运行。

  ②连续运动  在连续运动的模式中,保持输出速度恒定不变,并且根据输入命令而改变运动的方向。相对于步进运动方式来说,连续运动不需要频繁的启动、停止,因而连续运动方式的工作效率比步进运动方式的工作效率要高。但以连续运动方式工作时,需要控制系统能够克服运动过程中的内外干扰而保持恒速,这对控制系统的要求是较高的。

  在目前扫描光刻方式中,常常采用一个方向连续运动,另外一个方向步进运动。如,光栅扫描式电子束曝光机采用了连续光姗扫描曝光方式,即工件台在X方向连续高速运行的同时,电子束在Y方向高速偏转,这种作图方式克服了惯性对定位精度的影响,可以提高曝光作图的效率。在X方向的运动曲线如图3-5所示,工为正向的加速区;H为正向全速运行区,即工件台运行在正的最大速度区;m为正向减速区;W为反向加速运行区,直到电机加速到负的最大速度,工件台运行在负的最大速度区V ; VI为反向减速区。不管精密工件台是以步进运动模式还是以连续运动模式运行,在工作过程中其运动都具有频繁加减速的特点。

  (2)精密工件台的负载

  在选择驱动电机时,负载情况是必须考虑的一个因素。所有负载可以用转动惯量、摩擦及粘性阻尼三个特征参数来表示。其中,摩擦负载直接影响系统的控制精度,当要求工件台做低速跟踪时,由于摩擦负载的存在,系统将出现所谓的“爬行”现象。为了便于计算,在工程上常将摩擦负载视为常数。为了提高系统的精度和改善低速平稳性,多采取以下措施减少摩擦:改善润滑条件,尽量避免干摩擦;采用滚动摩擦代替滑动摩擦,如,采用滚动导轨支承和滚珠丝杠传动等;采用动摩擦代替静摩擦;用粘性摩擦代替干摩擦。对要求高的地方,可以采用静压轴承、空气轴承和静压导轨等技术,使摩擦系数减少到1.0x 10-4-4.0x 10`40转动惯量可以通过计算获得。因为负载和电机往往通过中间的机械环节祸联到电机轴上,所以在分析负载的影响时必须将负载的所有参数折算到电机轴上。

  (3)精度要求

  精度是精密工件台的重要指标,精度可分为短时精度和长期精度两类。短时精度在系统设计时就可确定。影响精密工件台短时精度的因素主要包括:反馈元件精度、电机特性等。长期精度则在很大程度上受系统中元件抗温度及其他环境条件的稳定性影响。对于精密工件台来说,一般在温度、湿度、大气压力严格控制的环境下工作,可以保持其长期精度,而且可以通过激光干涉仪来实现高的反馈精度。因此,电机的特性成为选择电机的重要因素。

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