液相色譜儀的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿方案與傳統(tǒng)凸輪方案的比較

       步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪泵的恒流泵方案

      伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿的恒流泵方案

     液相色譜儀恒流泵系統(tǒng)傳統(tǒng)方式是：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、用皮帶帶動(dòng)凸輪驅(qū)動(dòng)柱塞桿的方式。

    其結(jié)構(gòu)特征：步進(jìn)電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)凸輪（偏心輪）運(yùn)轉(zhuǎn)，凸輪旋轉(zhuǎn)擠壓柱塞桿作水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這種擠壓力，不是完全的水平方向推力，會(huì)造成柱塞桿偏離水平方向運(yùn)行。
    我們深圳通用儀器公司的新方案是：采用高精度的伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲桿，推動(dòng)柱塞桿的方式。液相色譜儀的高壓恒流泵輸液系統(tǒng)技術(shù)方案屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。 【查新報(bào)告編號(hào)：201636000L260325   查新機(jī)構(gòu)：教育部科技查新工作站（L26）】 

    其結(jié)構(gòu)特征：采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲桿，去推動(dòng)柱塞桿作水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺帽滑塊做水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，滑塊推動(dòng)柱塞桿的作用力是完全水平的，這樣使泵的壓力穩(wěn)定性提高，壓力波動(dòng)減小。 
    采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲桿的恒流泵輸液系統(tǒng)，一方面交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)，另一方面在驅(qū)動(dòng)柱塞桿作水平直線(xiàn)運(yùn)行上，采用精密滾珠絲桿的方式要大大優(yōu)于凸輪傳動(dòng)方式，使用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲桿的恒流泵輸液系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高，系統(tǒng)精度提高，壓力波動(dòng)由0.2MPa減小0.02MPa，同時(shí)也提高了系統(tǒng)可靠性、耐用性。 該項(xiàng)技術(shù)，只是國(guó)外技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)所采用，如：沃特世、安捷倫等公司，而國(guó)內(nèi)企業(yè)仍然都采用傳統(tǒng)的凸輪驅(qū)動(dòng)方式。  
     伺服電機(jī)優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)，具體表現(xiàn)在： 
     a、控制精度更高更精密。步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)越多，它的精確度就越高，伺服電機(jī)取塊于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高。一般步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8°伺服電機(jī)為0.036°伺服電機(jī)比步進(jìn)電機(jī)的控制精度高50倍。
     b、控制方式要好，使穩(wěn)定性提高；步進(jìn)電機(jī)是開(kāi)環(huán)控制，伺服電機(jī)是閉環(huán)控制，穩(wěn)定性大大提高。
     c、低頻特性要好，沒(méi)有低速振動(dòng)現(xiàn)象；步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)它工作在低速時(shí)一般采用阻尼技術(shù)或細(xì)分技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)便于系統(tǒng)調(diào)整。
     d、矩頻特性更好；步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速升高而下降，交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出。
     e、過(guò)載能力更強(qiáng)；步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力，而交流電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。
     f、運(yùn)行性能更好更可靠；步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象，交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。
     g、速度響應(yīng)更快；步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速需要上百毫秒，而交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，一般只需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。    

    (5)  新方案帶來(lái)其它方面的改進(jìn)提高：國(guó)內(nèi)品牌采用的傳統(tǒng)方案，都含有緩沖器和梯度混合器，由于緩沖器和梯度混合器，都會(huì)集聚殘留3mL的死體積，死體積會(huì)降低系統(tǒng)的樣品檢測(cè)速度，降低系統(tǒng)檢測(cè)的重現(xiàn)性，本公司新的輸液系統(tǒng)去掉了傳統(tǒng)的緩沖器和梯度混合器，使系統(tǒng)死體積降到最小程度，提高了設(shè)備的重復(fù)性指標(biāo)。定性重復(fù)性由小于0.2%RSD 提高到小于0.05%RSD ，檢測(cè)速度提高20%，同時(shí)也盡可能地減少故障點(diǎn)，提高了設(shè)備使用的可靠性、耐用性。