ST-Servo伺服步進馬達

ST-Servo 是搭載高效能編碼器閉迴路控制的步進系統,具位置、速度、扭力、壓制四種控制模式並可瞬間切換,扭力可 100% 全輸出而不失步。因應負載即時調整電流,達成超低發熱、低振動與低噪音。提供 BSL 驅動器、NTL 驅動器與 CMB 一體式馬達三種型式。

原廠:Vanguard Systems|類別:步進控制|可選型號:BSL 系列(驅動器)、NTL 系列(驅動器)

採用伺服閉迴路控制系統

搭載高效能編碼器封閉回路控制的步進系統。
超低發熱、極省能源、低振動小容量、高輸出的構成元件。
在位置控制、速度控制、扭力控制、壓制控制、低轉速高扭力、旋轉安定性上表現非常優越。

超低發熱 ‧ 極省能源

因應負載需求控制最適宜電流

低噪音

實現業界中首屈一指低噪音,對應醫療應用與安靜環境的最佳方案

4種控制模式

位置控制、速度控制、扭力控制、壓制控制的四種模式能夠瞬間驅動切換。

彈性化程式控制

內建32~64組程式控制,可通過Modbus控制
ST-Servo 伺服步進馬達與驅動器產品外觀

低耗能

*有外力產生時,會因應外力的狀態即時增加/減少電流的輸出,降低能耗損失,同時不影響應有之性能

全效能

ST-SERVO是透過編碼器計數後與步進數對比,根據實際位置輸出相應的電流大小與相位,實現高性能的控制技術,扭力輸出可以直接100%輸出(位置/速度150%)設定並不會發生失步。

一般開迴路步進馬達因不帶編碼器,因此無法得知馬達位置,也不知失步何時會發生,因此扭力輸出只敢設定極限的60%上下,藉以防止失步的問題產生。

閉迴路式步進馬達因帶編碼器的關係,雖然知道馬達的位置,但對馬達的驅動仍是固定電流的方式,無法應負荷來隨時改變扭力的輸出,雖說有編碼器可得知失步狀態再作馬達的重啟,失步位置的修正,但仍無法達到100%全輸出的控制。

ST-Servo 與一般開迴路步進馬達的驅動特性比較圖

扭力控制

可針對所需要驅動物件進行“指定扭力”設定,作動中一旦扭力達到指定扭力值時,即立刻停止。
ST-Servo 扭力控制應用示意圖(一)
亦可對所需要驅動物件進行“扭力上限”設定,作動中扭力最多只會到達扭力上限不會超過,對此可進行特定動作之達成(如上緊螺絲扭力)。
ST-Servo 扭力控制應用示意圖(二)

超靜音

*此測試於Pitch 2mm的滑台上,安裝ST-Servo與一般步進馬達,於運轉時的噪音差異

超低震動

*此測試於Pitch 2mm的滑台上,安裝ST-Servo與一般步進馬達,於運轉時的噪音差異

低發熱

可針對所需要驅動物件進行“指定扭力”設定,作動中一旦扭力達到指定扭力值時,即立刻停止。

*透過熱感應儀作的馬達發熱狀態測試。測試的馬達為運轉後2小時的狀態。可以看到的是ST-SERVO明顯較市面上其它品牌的馬達發熱來的低。

ST-Servo 與市售步進馬達運轉 2 小時後的發熱狀態熱感應測試比較

運作中切換開/閉迴路

可用轉速在運行間切換開迴路與閉迴路的控制,利用開迴路與閉迴路不同的屬性減少整定時間的浪費
ST-Servo 於運行中切換開迴路與閉迴路控制的示意圖
也可以進行全時開迴路或全時閉迴路的控制動作。以符合不同的使用需求
ST-Servo 全時開迴路或全時閉迴路控制的示意圖

電動夾爪應用示範

透過ST-Servo的扭力偵測感應物件大小,並給予合適的夾持力道。 過程無需透過額外感應器即可控制到讓蓋玻片不會碎裂,節省機構,控制精準,可自行設計或搭配夾爪。

扭力控制(張力控制示範)

透過單邊ST-Servo馬達,達成張力控制的需求

產品型號與規格參數

ST-Servo 伺服步進馬達 各型號規格參數對照表
參數項目BSL 系列(驅動器)NTL 系列(驅動器)
輸入電壓DC24V ±10%、DC48V ±10%DC24V ±10%、DC48V ±10%
控制模式位置、速度、扭力、壓制位置、速度、扭力、壓制
額定輸出電流峰值 2.0A峰值 2.0A
最大輸出電流峰值 3.0A峰值 3.0A
適用馬達特定馬達(25mm、28mm、42mm、56mm)特定馬達(25mm、28mm、42mm、56mm)
輸入介面(數位訊號)68
輸入介面(類比訊號)1
輸入介面(感測器)+LM、-LM、ORG
輸出介面(數位訊號)48
輸出介面(編碼器訊號)A、B、Z
輸出介面(剎車)
監視介面(類比訊號)M1、M2、SGM1、M2、SG
脈衝控制
內建程序32 組步驟64 組步驟
通訊介面USB 2.0(Virtual COM Port)USB 2.0(Virtual COM Port)、RS-485(RJ-45 Receptacle)
通訊協定ASCIIModbus ASCII/RTU
顯示Power LED/Alarm LED/Servo Ready/In PositionPower LED/Alarm LED/Servo Ready/In Position
尺寸(mm)117(W)× 73(D)× 23(H)127(W)× 78.5(D)× 23.5(H)
重量150g170g
工作溫度與濕度0~50°C,低於 85%RH(無凝結水氣)0~50°C,低於 85%RH(無凝結水氣)
儲存溫度與濕度-20~85°C,低於 85%RH(無凝結水氣)-20~85°C,低於 85%RH(無凝結水氣)

BSL 與 NTL 為驅動器,需搭配適用馬達使用。

完整規格與外觀尺寸圖請參閱 ST-Servo 閉迴路步進系統 型錄(PDF)

CMB 系列(驅動器與馬達一體式)

ST-Servo 伺服步進馬達 CMB 系列(驅動器與馬達一體式)
參數項目CMB42C100ACMB42C101ACMB56C100A
輸入電壓DC24V ±10%DC24V ±10%DC24V ±10%
控制模式位置、速度、扭力、壓制位置、速度、扭力、壓制位置、速度、扭力、壓制
額定輸出電流峰值 2.0A峰值 2.0A峰值 2.0A
最大輸出電流峰值 3.0A峰值 3.0A峰值 3.0A
輸入介面(數位訊號)555
輸入介面(感測器)+LM、-LM、ORG(與數位訊號輸入共用)+LM、-LM、ORG(與數位訊號輸入共用)+LM、-LM、ORG(與數位訊號輸入共用)
輸出介面(數位訊號)333
輸出介面(剎車)
內建程序64 組步驟64 組步驟64 組步驟
通訊介面RS-485RS-485RS-485
通訊協定Modbus ASCII/RTUModbus ASCII/RTUModbus ASCII/RTU
尺寸(mm)42(W)× 72(D)× 54(H)42(W)× 83(D)× 54(H)56(W)× 84.5(D)× 69(H)
重量350g450g700g

典型應用場景

需要全扭力輸出的定位軸

編碼器閉迴路控制使扭力可 100% 全輸出而不失步(位置與速度模式下可達 150%),可在不換成伺服系統的前提下提高可用扭力。

以扭力控制取代感測器的夾持

扭力模式可設定指定扭力或扭力上限,透過扭力偵測感應物件大小並給予合適夾持力;原廠示範可控制到蓋玻片不碎裂,且不需額外感測器。

捲繞與張力控制

以單邊 ST-Servo 馬達即可達成張力控制需求,適合薄膜、線材等需要維持固定張力的製程。

醫療與安靜環境的設備

因應負載即時控制電流,發熱、振動與噪音皆低於一般步進馬達,適合醫療應用與對噪音敏感的場所。

常見問題

閉迴路控制和一般開迴路步進馬達差在哪?

開迴路步進不帶編碼器,無法得知實際位置,也無從判斷何時失步,因此扭力輸出通常只敢設定到極限的六成左右預留餘裕。ST-Servo 透過編碼器計數與步進數持續比對,依實際位置輸出對應的電流大小與相位,扭力可 100% 全輸出(位置與速度模式下可達 150%)而不失步。市面上部分閉迴路式步進雖帶編碼器可知位置,但驅動仍採固定電流,只能在失步後修正;ST-Servo 則是即時依負載調整電流,因此同時達成低發熱與全輸出。

BSL、NTL、CMB 三個系列要怎麼選?

BSL 與 NTL 為驅動器,需搭配適用馬達(25mm、28mm、42mm、56mm);CMB 則是驅動器與馬達一體式。BSL 具脈衝控制、內建程序 32 組步驟、通訊為 USB 2.0(Virtual COM Port)搭配 ASCII 協定,輸入介面 6 點數位加 1 點類比,尺寸 117 × 73 × 23mm、150g。NTL 無脈衝控制但內建程序增至 64 組,通訊加入 RS-485(RJ-45 Receptacle)並支援 Modbus ASCII/RTU,輸入輸出各 8 點數位,尺寸 127 × 78.5 × 23.5mm、170g。CMB 一體式提供 CMB42C100A、CMB42C101A、CMB56C100A 三款,重量 350~700g,通訊為 RS-485/Modbus ASCII/RTU。

四種控制模式各用在什麼場合?

位置、速度、扭力、壓制四種模式可瞬間驅動切換。位置與速度用於一般定位與輸送。扭力模式可設定「指定扭力」,作動中一旦達到指定值即立刻停止;也可設定「扭力上限」,作動中最多只到上限而不超過,適合鎖緊、壓合等需要力量管理的動作,也可用於張力控制。壓制模式用於需要持續施力的場合。此外可在運行中切換開迴路與閉迴路控制,利用兩者不同屬性減少整定時間,亦可全時開迴路或全時閉迴路。

發熱、噪音與能耗表現如何?

因應負載即時控制最適宜電流,有外力產生時會即時增減電流輸出以降低能耗損失,同時不影響應有性能。實測以熱感應儀量測運轉 2 小時後的狀態,發熱明顯低於市面上其他品牌馬達。噪音方面實現業界中相當低的水準,適合醫療應用與需要安靜的環境;振動亦較一般步進馬達低。以上比較測試皆於 Pitch 2mm 滑台上安裝 ST-Servo 與一般步進馬達進行。

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