CNC makineleri, robotik sistemler ve endüstriyel otomasyon hatlarında en kritik performans parametrelerinden biri tork değeridir. Tork, motorun yükü döndürebilme gücünü belirler. Ancak servo motor ile step motorun tork karakteristikleri birbirinden farklıdır. Bu farkları anlamak doğru motor seçiminde kritik öneme sahiptir.
Başlangıçta Yüksek Tork: Step motorlar düşük devirlerde yüksek tutma torkuna sahiptir. Bu nedenle pozisyon sabitleme gereken uygulamalarda avantajlıdır.
Devir Arttıkça Tork Düşer: Step motorlarda hız yükseldikçe manyetik alanın senkronizasyonu bozulur ve tork hızla düşer.
Açık Çevrim Çalışma: Step motorlar genellikle geri beslemesiz çalışır. Yük aşıldığında veya yüksek hızda kayma olduğunda adım kaybı yaşanır.
Titreşim Eğilimi: Rezonans bölgelerinde titreşimli çalışabilir, bu da efektif torku azaltır.
Geniş Hız Aralığında Sabit Tork: Servo motorlar nominal hızına kadar sabit tork üretebilir. Bu özellik onları yüksek hızlı uygulamalarda üstün kılar.
Nominalin Üzerinde “Peak Tork”: Servo motorlar kısa süreliğine nominalin 2–3 katı tepe tork üretebilir. Bu sayede ani yüklenmelerde zorlanmaz.
Kapalı Çevrim Kontrol: Encoder geri beslemesi sayesinde servo motor torkunu sürekli ayarlar, adım kaybı olmaz.
Yüksek Verim: Daha düşük akımla daha yüksek efektif tork üretebilir.
| Özellik | Step Motor | Servo Motor |
|---|---|---|
| Düşük Hız Torku | Yüksek (özellikle 0–300 rpm arası) | Orta-yüksek |
| Yüksek Hız Torku | Hız arttıkça hızla düşer | Geniş aralıkta sabit tork |
| Peak Tork | Yok, sabit tork sınırı var | Nominalin 2–3 katı kısa süreli |
| Kontrol | Açık çevrim, adım kaybı riski | Kapalı çevrim, hassas ve güvenilir |
| Verimlilik | Orta, ısınma fazladır | Yüksek, enerji daha verimli kullanılır |
| Titreşim | Rezonans bölgelerinde yüksek | PID ayarıyla minimize edilir |
Step Motor Kullanım Alanları:
3D yazıcılar
Küçük CNC makineleri
Paketleme makineleri
Hassasiyet orta, maliyet düşük uygulamalar
Servo Motor Kullanım Alanları:
CNC router ve işleme merkezleri
Robotik kollar
Yüksek hızlı konveyörler
Otomotiv ve savunma sanayi
Nema 34 Step Motor (6 Nm):
0–300 rpm’de 6 Nm’ye yakın tork verir.
600 rpm’de tork 2–3 Nm’ye düşer.
1000 rpm üzerinde kullanımı verimsizleşir.
1 kW Servo Motor (3,2 Nm nominal, 9 Nm peak):
0–2000 rpm arası sabit 3,2 Nm tork üretir.
3000 rpm’de hala 3,2 Nm tork verir.
Ani yüklenmede kısa süreli 9 Nm peak tork sağlar.
Step motorlar düşük hızda yüksek tork üretir ancak hız arttıkça tork kaybı yaşanır.
Servo motorlar ise geniş hız aralığında sabit tork sağlar ve kısa süreli peak tork üretebilir.
Hassasiyet, hız ve enerji verimliliği açısından servo motorlar daha üstün olsa da maliyet olarak step motorlar daha ekonomiktir.
Doğru seçim yaparken uygulamanın hız, yük ve hassasiyet ihtiyaçları dikkate alınmalıdır:
Düşük maliyet + düşük hız = Step motor
Yüksek hız + yüksek hassasiyet = Servo motor
Her motorun datasheet’inde tork-hız eğrisi bulunur.
Step Motor: Eğri dik başlar, düşük hızda tork yüksektir. Ancak hız arttıkça eğri hızla düşer ve yüksek devirlerde motorun neredeyse hiç torku kalmaz.
Servo Motor: Eğri yatay başlar, nominal hıza kadar sabit tork sağlar. Nominal hızdan sonra “constant power region” başlar, burada güç sabit kalırken tork lineer olarak azalır.
Özetle:
Step motor → Düşük hızda güçlü, yüksek hızda güçsüz.
Servo motor → Geniş hız aralığında kararlı.
Step Motor: Pulse sinyali geldiği anda manyetik kutuplar hareketi zorlar. Ancak rezonans bölgelerinde tork dalgalı olabilir.
Servo Motor: PID kontrollü olduğundan tork talebine milisaniyeler içinde cevap verir. Yük değişiminde dahi konum kaçırmaz.
Step Motor: Maksimum torku “holding torque” olarak sabittir. Motor bu torku geçemez, geçerse adım kaybı yaşar. Peak tork üretemez.
Servo Motor:
Nominal tork (sürekli üretebildiği değer) vardır.
Ayrıca “peak torque” (2–3 katı) kısa süreli üretilebilir. Bu, CNC freze gibi ani yük artışlarında büyük avantajdır.
Step motorlar yüksek akımı sabit şekilde çeker, boşta çalışsa bile ciddi ısınır.
Servo motorlar ihtiyaca göre akım çeker. Yük azsa daha az enerji tüketir, bu yüzden enerji verimliliği daha yüksektir.
Step Motor: Açık çevrim çalışır. Tork sınırı aşıldığında motor senkronizasyondan çıkar, adım kaybı olur.
Servo Motor: Kapalı çevrim encoder geri beslemesiyle çalışır. Yük arttığında sürücü akımı yükseltip torku artırır. Hata tespit edilirse otomatik telafi yapılır.
Step Motor (Nema 34 – 6 Nm):
0–200 rpm → 6 Nm tork
500 rpm → 3 Nm tork
1000 rpm → 1,5 Nm tork
Yüksek hızlarda verimsizdir, ağır işler için uygun değildir.
Servo Motor (1,5 kW – 4,7 Nm nominal, 14 Nm peak):
0–2000 rpm → 4,7 Nm sabit tork
3000 rpm → hâlâ 4,7 Nm nominal tork
Ani yüklenmede 14 Nm peak tork
Yüksek hızda ağır işlerde bile güvenilir performans sağlar.
Step Motor Tercih Edilecek Durumlar:
Düşük maliyet öncelikli uygulamalar
Düşük hızda çalışan makineler (3D yazıcı, küçük CNC, etiketleme makineleri)
Orta hassasiyet gerektiren işler
Servo Motor Tercih Edilecek Durumlar:
Yüksek hız + yüksek hassasiyet gereken CNC router ve freze tezgâhları
Robotik kollar (tekrarlanabilirlik şarttır)
Ağır yük taşıma veya yüksek ivme gerektiren otomasyon hatları
Enerji verimliliğinin kritik olduğu tesisler
Step motorlar, basit ve düşük maliyetli sistemlerde idealdir ancak hız arttıkça tork kaybı yaşanır ve adım kaybı riski vardır.
Servo motorlar, kapalı çevrim yapısı sayesinde geniş hız aralığında sabit tork sunar, peak tork üretebilir, enerji verimliliği daha yüksektir ve hassasiyet üst düzeydedir.
Bu nedenle:
Hobi makineleri ve küçük uygulamalar → Step motor
Endüstriyel CNC router, robotik ve profesyonel otomasyon → Servo motor
