تبدیل موتور DC معمولی به سروموتور
مقایسه سرووها و استپرها
اگرچه من با ده ها موتور پله ای مختلف و بیش از چند کنترل کننده پله ای آزمایش کردم، متوجه شدم که سروموتورها رویکرد بسیار بهتری برای کنترل حرکت برای میز X-Y روی مته آسیاب هستند.
استپرها چه مشکلی دارند؟
استپرها جذاب هستند زیرا در مقایسه با سرووها ارزان به نظر می رسند. اما مزیت قیمت فقط برای گشتاور و سرعت مورد نیاز کم کار می کند. اگر نیازهای جابجایی یک میز بزرگ X-Y را با سرعت و نیروی مطلوب تجزیه و تحلیل کنید، سرووها می توانند با تقریباً همان قیمت کار بهتری انجام دهند. آزمایش‌های موتور پله‌ای من با این تصور شروع شد که می‌توانم کنترل‌کننده‌های پله‌ای ارزان‌قیمت خودم را با چند ترانزیستور بسازم، که توانستم به آن برسم. با این حال، کنترل‌کننده‌های پله‌ای ساده نمی‌توانند یک موتور بزرگ را راه‌اندازی کنند و نمی‌توانند هیچ موتوری را سریع‌تر از چند ۱۰۰ دور در دقیقه کار کنند. کنترلرهای پیچیده ای که به سرعت پله بالاتر (۱۰۰۰ دور در دقیقه یا بیشتر) و گشتاور دست می یابند به قدری گران هستند که با سروو کنترلرهای ارزانتر رقابت نمی کنند. اگر هزینه بازخورد انکودر را برای محافظت در برابر گام‌های از دست رفته اضافه کنید، سیستمی گران‌تر خواهید داشت.
من متوجه شدم که نوآوری‌های نسبتاً اخیر، سروو موتورها را ارزانتر از همیشه می‌کند، به‌ویژه اگر بتوانید برخی از بداهه‌پردازی‌های خودتان را داشته باشید. این نوآوری‌ها عبارتند از (۱) سروو کنترل‌کننده‌های ارزان قیمت Geckodrive و (۲) رمزگذارهای مربعی ارزان قیمت از Agilent و Renco، که می‌توانند برای مقاوم‌سازی یک موتور معمولی به سروو کار استفاده شوند.
کنترل‌کننده Geckodrive که من استفاده می‌کنم G320 است که برای کنترل سروموتور DC با آهنربای دائمی (PMDC) طراحی شده است که دارای رمزگذار مربعی است. در حالی که چنین سروموتورهایی گران هستند، می توان یک موتور DC معمولی را با افزودن شفت عقب و رمزگذار به سروو تبدیل کرد. حفاری دقیقی وجود دارد، اما این فقط به یک مته معمولی یا یک مته آسیاب نیاز دارد.
افزودن انکودر به موتور DC
شکل فوق یک موتور را نشان می دهد. قیمت چنین موتورهایی حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ دلار است. آنها معمولاً با یک کنترل کننده سرعت با عرض پالس برای کاربردهایی مانند اجرای تسمه های نقاله که به گشتاور خوب در تمام سرعت ها نیاز دارند استفاده می شوند. موتورهای PMDC از ۱/۴ اسب بخار یا بیشتر تا چند اسب بخار در اندازه معمولاً برای کار با ولتاژ اسمی ۹۰ یا ۱۸۰ VDC استاندارد شده اند. اینها ولتاژهای نسبتاً بالایی برای درایوهای الکترونیکی هستند، اما نقطه مقابل این است که نیازهای فعلی بسیار کمتر است. این موتور دارای جریان اسمی ۳.۲ آمپر است، اما این برای کار مداوم است. ما در زیر تجزیه و تحلیل خواهیم کرد که چگونه جریان ممکن است در حدود ۲۰ آمپر به حداکثر برسد.
این موتور خاص دارای ارتفاع شفت ۳ اینچی است که با اندازه قاب NEMA 48T مطابقت دارد (۴۸ عدد ۱/۱۶ اینچ ارتفاع شفت است و “T” نشان دهنده تجدید نظر استاندارد NEMA در دهه ۱۹۶۰ است). قطر بدنه ۴.۵ اینچ در طول ۱۰ اینچ است و شفت آن ۵/۸ اینچ با شکاف کلید ۳/۱۶B است که ۲ اینچ از صورت بیرون می زند. وزن آن حدود ۲۰ پوند است که یک کالای سنگین است. من پایه ریخته گری را برداشتم و از پیچ های صفحه برای اتصال صورت به براکت نصب استفاده کردم. من ترجیح می دادم یک صفحه رویی دایره ای داشته باشم، اما این تمام چیزی بود که ارزان از منابع مازاد در دسترسم بود. یکی از کلیدهای بداهه‌سازی راه‌حل‌های ارزان‌قیمت، توانایی اصلاح چیزهایی است که متناسب با آنها که معمولاً مناسب نیستند.
برای اضافه کردن یک انکودر به موتور، نیاز به یک شفت عقب با قطری برای مطابقت با چرخ انکودر، معمولاً ۱/۴ است.در انتهای شافت ۵/۸ اینچی موتور یک سوراخ ۱/۴ اینچی در آن ایجاد کرده ام. سوراخ در عمق ۰.۵۷۰ اینچ در شفت حفاری شده است. این عمق حفاری تصمیم گرفته شده است که حدود ۰.۵ اینچ عمق را به شفت مناسب وارد کند، زیرا انتهای شفت کمی در داخل محفظه انتهای موتور فرو رفته است. طول برجستگی محور انکودر باید ۰.۷۴ اینچ باشد و بنابراین طول میله مته ۱.۳۱ اینچ است. انکودرهای Agilent از پسوند کمی کوتاه‌تر استفاده می‌کنند، اما می‌توانند پسوند طولانی‌تری را در خود جای دهند. و کوتاه کردن برجستگی پس از نصب آسان تر است، در مقابل قرار دادن فلز به عقب!
برای بدنه انکودر، Renco دو سوراخ نصب رزوه ای UNC 4-40 به عمق ۰.۲ اینچ روی دایره پیچ ۱.۸۱۲، برای هر دو انکودر RM21 (قطر کلی ۲.۱ اینچ) و RM15 (قطر کلی ۱.۵ اینچ) تعیین می کند. این سوراخ ها باید حفاری شده و به قاب انتهایی موتور ضربه زده است. رمزگذارهای چابک آداپتور نصب اختیاری را برای همین پیکربندی می‌پذیرند. اگر قاب انتهایی موتور این سوراخ‌ها را نمی‌پذیرد، باید یک صفحه آداپتور بسازید و از یک محور رمزگذار طولانی‌تر استفاده کنید. Renco RM15 رمزگذار نیز می تواند ما را e 2-56 سوراخ UNC به عمق ۰.۲ اینچ روی دایره پیچ ۱.۲۸ اینچی.سوراخ باید دقیقاً اندازه شود، و به طور دقیق در مرکز و تراز محور شفت قرار گیرد، در غیر این صورت، امتداد شفت بیش از حدی که رمزگذار می تواند تحمل کند، دچار فرسایش یا تلاطم خواهد شد. بنابراین برای سوراخ کردن این سوراخ، موتور را روی صورتش قرار دادم، شفت ۵/۸ اینچی را در یک بلوک ضایعاتی UHMW (پلاستیک پلی اتیلن) قرار دادم که در آن یک سوراخ ۵/۸ اینچی (با استفاده از یک آسیاب انتهایی ۵/۸ اینچی) ایجاد شد. این بلوک پلاستیکی روی میز مته آسیاب بسته شده بود و سوراخ آن دقیقاً در زیر دوک قرار داشت. با یک مته ۱/۴ اینچی که در دوک مته آسیاب چفت شده بود، موتور را به شکلی به کار انداختم. که شفت در بلوک (خود روان کننده) UHMW چرخیده است. یک واقعیت مهم در مورد شفت موتور این است که در اصل با چرخاندن ماشین تراش با استفاده از یک مرکز زنده تولید می شود، به طوری که در انتهای دم خود فرورفتگی متمرکز شده است. اکنون می‌توانیم مته را بر روی این گودی در شفت موتور چرخان متمرکز کنیم و یک سوراخ دقیقاً در مرکز ایجاد کنیم، دقیقاً مانند روش حفاری سوراخ مرکزی با دم تراش. دوک مته آسیاب و مته، به جز حرکت رو به پایین، ثابت می مانند. گمان می‌کنم می‌توان کل روتور (یا حتی کل موتور) را در ماشین تراش فشار داد (اما مینی‌لت من برای این کار به اندازه کافی طولانی نیست) با روشی برای ثابت کردن انتهای دم (مانند استراحت ثابت) حفاری مرکزی وجود دارد.
برای حذف ضایعات از یاتاقان موتور و داخل، مجبور شدم صفحه انتهایی و مجموعه برس کموتاتور را جدا کرده و آنها را تمیز کنم. طراحی فرورفته انتهای شافت عقب و یاتاقان اجازه نمی‌دهد که در حین حفاری گیره را بگیرد. دو پیچ ۱۲ اینچی از روی صفحه عبور می کنند و تمام طول موتور را از بدنه موتور عبور می دهند و از صفحه عقب بیرون می آیند و دو صفحه را به بدنه استوانه ای موتور نگه می دارند. آهنرباهای دائمی بسیار قوی در بدنه موتور روتور شل را محکم بکشید، بنابراین یک لوله از ورق مایلار (پلاستیک PET) یا کاغذ سنگین را هنگام برداشتن یا وارد کردن روتور دور آن بچرخانید تا از آسیب دیدن روتور یا آهنرباهای شکننده جلوگیری کنید. من یک آستین از ۰.۰۱۰ اینچ ساختم. ورق پلاستیکی PET (بریدن یک بطری نوشابه ۲ لیتری مواد مشابهی را تامین می کند) که دور روتور چسبانده شده است. قبل از مونتاژ مجدد، تکه‌های باقی مانده در موتور را با دقت انتخاب کنید. برس ها دارای فنر هستند و نیاز به دستکاری با یک کاوشگر دارند تا دوباره روی بلبرینگ روتور و کموتاتور جمع شوند.
ماشین‌کاران آگاه قبلاً حدس زده‌اند که یک مته ۱/۴ اینچی سوراخی با اندازه بزرگ ایجاد می‌کند. میله مته به خوبی در سوراخ شفت جدید قرار نمی‌گیرد، بلکه شل و لرزان خواهد بود. این با روش من برای چسباندن و درست کردن آن مطابقت دارد. امتداد شفت به داخل سوراخ؛ در واقع، مقداری شکاف برای ایجاد پیوند مناسب برای چسب سیانواکریلات و نفتا برای آماده شدن برای چسبندگی خوب لازم است. با انتهای دم موتور، یک قطره چسب سیانواکریلات (Super Glue) در سوراخ ریخته می شود، مراقب باشید که ناحیه بلبرینگ با چسب ریخته شده آلوده نشود و مته میله را وارد می کنند. سپس میله را برداشته و قطره دیگری از چسب به آن اضافه می شود، تا زمانی که چسب بالا بیاید و فقط یک فیله در بالا تراوش کند. انتهای شفت روتور /ثانیه، و با محکم شدن چسب، تکان دهید میله مته چرخان را به گونه ای که با بازرسی بصری به بهترین نحو ممکن تخمین زده شود، ریزش و لرزش از بین برود. وقتی چسب به اندازه‌ای محکم شد که میله مته را در موقعیت خود نگه دارد، اما هنوز کاملاً سفت نشده است، تراز را با ضربه‌های ملایم نهایی کنید و سپس یا صبر کنید تا چسب کاملاً ببندد یا یک شتاب‌دهنده چسب بزنید. بازرسی بصری و درستی امتداد محور چرخشی به خوبی در چارچوب الزامات خروجی رمزگذار است. چسب بسیار محکم است و چرخ رمزگذار آزادانه روی آن می چرخد، بنابراین آرایش باید کاملاً بادوام باشد.
یک روش بهبودیافته برای اتصال شفت رمزگذار این است که قسمتی از آن را که در شفت موتور محبوس می شود، حلقه کند. با بزرگ کردن مناسب سوراخ، می توان یک تناسب محکم ایجاد کرد که نیازی به چسب ندارد. کرنلینگ معمولاً حدود ۰.۰۰۵ اینچ (کمتر یا بیشتر، بسته به نیروی اعمال شده) قطر اضافی را افزایش می دهد، که می تواند اندازه بیش از اندازه یک مته خوب ۱/۴ اینچی را پر کند. همچنین اگر سبک قیچی گیره را دارید فقط با مته و گیره قابل انجام است.
میله مته ۰.۲۵۰ اینچی دقیق آسیاب شده، چند ۰.۰۰۱ اینچ آنقدر بزرگ است که به راحتی در چرخ رمزگذار جای می گیرد. قسمت بیرون زده میله باید زمین شود تا کمی کوچکتر شود. پس از اینکه چسب کاملاً سفت شد، در حالی که موتور مجدداً روشن شد، از یک سوهان صاف در دست استفاده کنید تا کمی قطر شفت را بتراشید، تا زمانی که چرخ رمزگذار به صورت آزمایشی جا بیفتد. سطح پر شده را با کمی ماسه ریز پولیش دهید. یکی ممکن است انجام دهد
این کم کردن اندازه روی ماشین تراش قبل از چسباندن قطعه، اما برش دادن آن در موقعیت نهایی به شما امکان می‌دهد تا چند هزارم خروجی باقی مانده را اصلاح کنید.
برای دریافت پیچ تنظیم از چرخ انکودر، یک ناحیه صاف کمی در کناره پسوند شفت آسیاب کنید. بدون این تخت، سوراخی که بر روی شفت به دلیل سفت کردن پیچ تنظیم در برابر آن ایجاد می‌شود، حذف بعدی چرخ رمزگذار شکننده را بدون خراب کردن چرخ غیرممکن می‌کند. داشتن فضای خالی برای برداشتن و نصب مجدد رمزگذار بسیار مهم است، زیرا اگر موتور نیاز به تعمیر یا تعویض برس داشته باشد، یا اگر می‌خواهید دوباره از رمزگذار پرهزینه در موتور دیگری استفاده کنید، جداسازی قطعات ضروری است. Renco تنها ۲۰ oz-in گشتاور روی پیچ تنظیم را توصیه می کند و هشدار می دهد که سفت شدن بیش از حد باعث برنل شدن شفت می شود.
نصب رمزگذار با پسوند شفت تکمیل شده نسبتاً ساده است. سوراخ های رزوه ای را برای نصب رمزگذار دریل کنید و ضربه بزنید. هم ترازی انکودر بستگی به قرارگیری صحیح این سوراخ ها دارد، بنابراین باید به طور دقیق قرار گیرند. قبل از سوراخ کردن گودی روتور، من از نقاط قطب نما و یک خط مستقیم برای ترسیم دقیق مرکز محل سوراخ ها و پانچ برای فرورفتن این مکان ها برای مرکزیت دقیق مته استفاده کردم. فاصله استاندارد دایره ای به قطر ۴۶ میلی متر با پیچ های #۴-۴۰ یا کوچکترین پیچ متریک بعدی است. برای جلوگیری از خراب شدن صفحه انتهایی، برای جلوگیری از خراب شدن صفحه انتهایی، یک شیر با کیفیت خوب لازم است (البته اگر اولین تلاش ناموفق بود، می‌توان سوراخ‌ها را در زوایای دیگر تکرار کرد).
من کانکتور الکترونیکی درستی برای این رمزگذار Agilent نداشتم، بنابراین با چند مخزن پین هدر ۰.۱ اینچی و لوله‌های انقباض حرارتی بداهه‌سازی کردم. از آنجایی که این مجموعه در معرض لرزش زیادی است (که به پایه آسیاب متصل است) ، به قطعات و تکنیک های ساخت و ساز الکترونیکی بادوام نیاز دارد. همچنین می توانید ببینید که من گیره های پیچ برقی موتور (+) و (-) را با ۱/۴ اینچ گیره های بیلک تطبیق داده ام تا اتصال آسان را قطع کنید.
ارزیابی عملکرد
تعدادی از عوامل با فعل و انفعالات پیچیده بر عملکرد سیستمی از این نوع حاکم است: گشتاور، سرعت، شتاب، هزینه منبع تغذیه. تجزیه و تحلیل عملکرد در دستیابی به یک طراحی و اجرای رضایت بخش حیاتی است. حدس زدن در مورد اندازه موتور، یا استفاده از قوانین سرانگشتی که ممکن است شنیده باشید، احتمالاً منجر به ماشین‌هایی می‌شود که خیلی کند هستند، قفل سروو را به دلیل کمبود گشتاور از دست می‌دهند، یا بیش از حد طراحی شده و قیمت بالایی دارند.
رتبه اسب بخار یک موتور DC مستقیماً به تخمین خوبی از گشتاور پیوسته منجر می شود. رتبه بندی HP یک موتور PMDC نشان دهنده خروجی پیوسته در سرعت نامی است که توسط اتلاف گرما و/یا خرابی عایق الکتریکی محدود می شود. انفجارهایی با قدرت و/یا گشتاور بسیار بیشتر برای دوره‌های کوتاه در دسترس هستند که به خوبی با ویژگی‌های شروع-ایست حرکت CNC مطابقت دارد.
نکته اصلی، گشتاور موجود برای غلبه بر اصطکاک چسبندگی میز و ناکارآمدی مکانیکی پیچ‌های میز است، با این حال کار را به ابزاری با واکنش نیرومند منتقل می‌کند. کنترلر G320 قبل از از دست دادن قفل سروو و خاموش شدن، حداکثر ۱۲۸ مرحله انحراف را تحمل می کند. با ۲۰۰۰ رمزگذار PPR، این به حداکثر خطای موقعیت یابی ۱۲۸/۲۰۰۰ دور * ۰.۱ “/rev = 0.006″ می رسد. دقت گام دور ۱/۲۰۰۰ بسیار کمتر از سایر خطاهای موقعیتی در سیستم است (غیر خطی بودن پیچ، عکس العمل). در عمل، ما اصرار داریم که سیستم بسیار سفت‌تری داشته باشد که خطای دینامیکی را تا ۰.۰۰۱” یا بیشتر نگه دارد. این “سفتی” ناشی از تنظیم نرخ گام‌های نرم‌افزاری است که بسیار کمتر از حداکثر گشتاور و سرعت موجود از سیستم باشد. ۱۷۵۰ دور در دقیقه، اما این است. در آن سرعت “قابل کنترل” نیست، زیرا “کنترل” به این معنی است که می توانید برای حفظ قفل سروو به طور خلاصه کمی سریع تر اجرا کنید؛ بنابراین ما باید نرم افزار را برای حداکثر سرعت گام با هدف قرار دادن حداکثر سرعت پایین تر پیکربندی کنیم.
کمی فیزیک و جبر، با توجه به اینکه ۱ اسب بخار = ۵۵۰ فوت پوند بر ثانیه، به فرمول گشتاور شفت موتور به عنوان تابعی از اسب بخار و سرعت چرخش منجر می شود:
گشتاور [oz-in] = HP / چرخش [rpm] * 10^6
که برای موتور Pacific Scientific در بالا نتیجه می دهد:
گشتاور پیوسته = ۰.۳۳ / ۱۷۵۰ * ۱۰^۶ = ۱۸۹ اونس اینچ
گشتاور استال بطور محافظه کارانه ۶ برابر این رقم یا بیش از ۱۰۰۰ اونس در اینچ (!) است. موتورهای DC گشتاور متناسب با جریان را ارائه می دهند، بنابراین ما می توانیم به همین ترتیب انتظار داشته باشیم که حداکثر جریان مورد نیاز تا ۶ برابر نرخ پیوسته ۳.۲ آمپر یا تقریبا ۲۰ آمپر باشد که به راحتی حداکثر خروجی Geckodrive G320 است و باید در دسترس باشد. از منبع تغذیه
در یک دور، شعاع ۱ اینچ از ۲ * پی = ۶.۲۸″ عبور می کند، در حالی که جدول ۰.۱ حرکت می کند. بنابراین مزیت مکانیکی پیچ ها در تبدیل گشتاور چرخشی به نیروی خطی حدود ۶۳:۱ است. بنابراین پیک ۱۰۰۰ oz-in ما. گشتاور در نیروی خطی ۶۳۰۰۰ اونس ضرب می شود.
یا حدود ۲ تن پیچ های ۵۰ درصدی آکم در مقابل پیچ های توپی با راندمان مکانیکی ۹۰ یا ۹۵ درصد، این نیرو را به حدود ۱ تن کاهش می دهند. این هنوز یک هدف خوب برای نیروی جدول خطی در کاربردهای فرز معمولی است.
موتورهای DC سرعت متناسب با ولتاژ را ارائه می دهند، در این مورد تا ۱۷۵۰ دور در دقیقه (بدون بار) در ۹۰ VDC. درایو G320 به حداکثر ۸۰ VDC محدود شده است، بنابراین ما نمی توانیم کاملاً به این حداکثر برسیم. برای به حداکثر رساندن عملکرد با توجه به محدودیت‌های همه اجزا، به منبع تغذیه‌ای نیاز داریم که بتواند ۸۰ VDC در ۲۰ آمپر را ارائه دهد. در حالی که به نظر می رسد این به معنای خروجی سنگین ۱۶۰۰ وات فقط برای این موتور تک محوری است، در عمل جریان های بالا فقط در سرعت های پایین تر مورد نیاز است، زیرا سرعت های بالاتر فقط برای پیمایش سریع و نه برای برش استفاده می شود.
یک منبع DC غیرقابل تنظیم ساده متشکل از یک اتوترانسفورماتور متغیر (“Variac”) که توسط یک یکسو کننده پل تمام موج یکسو شده و توسط یک خازن ۱۰۰۰ UDF یا بیشتر فیلتر شده است، در ارائه توان لازم کاملاً مؤثر است. اتوترانسفورماتورها توانایی عمیقی برای ارائه ۱۰ برابر جریان پیوسته خود برای دوره های کوتاه دارند، با امپدانس بسیار کم که از کاهش قابل توجه ولتاژ جلوگیری می کند. خروجی خرد شده و نمونه‌برداری شده از کنترل‌کننده‌های سروو دیجیتال به خوبی هرگونه توان تنظیم‌نشده یا موج‌دار را جبران می‌کند. سیم کشی و عایق بندی مناسب مهم است، زیرا ولتاژ خروجی ترانسفورماتور خودکار به خط خنثی AC ارجاع می شود.
توجه داشته باشید که Geckodrives باید منبع تغذیه ایزوله داشته باشد، زیرا کیس آنها نسبت به منبع تغذیه فعال است. بنابراین اگر می خواهید از یک ترانسفورماتور خودکار استفاده کنید، باید قبل از آن یک ترانسفورماتور ایزوله استفاده کنید. شما فقط می توانید از یک ترانسفورماتور حلقوی استفاده کنید که به ۸۰ ولت DC Geckodrives (80/sqrt(2) = 56 ولت AC) بدون اتوترانسفورماتور یکسو می شود، اما آنها نادر هستند. در عوض، می‌توانید از طیف وسیعی از ترانسفورماتورهای حلقوی که احتمالاً در eBay ارزان هستند، استفاده کنید و از ترانسفورماتور خودکار برای تنظیم خروجی به چیزی کمتر از ۸۰ ولت DC استفاده کنید.
اگر منبع تغذیه در ولتاژ و/یا جریان محدود باشد، باید محدودیت‌های مناسبی در پارامترهای تنظیم نرخ گام‌های نرم‌افزار CNC اعمال شود، نه اینکه قفل سروو عقب بماند.
سیستم محرک همچنین باید توانایی جذب نیروی مشابهی را در حین کاهش سرعت داشته باشد، به خصوص اگر پیچ های توپی تلفات اصطکاکی را به حداقل برسانند. از آنجایی که سرعت نامی ۱۷۵۰ دور در دقیقه ۹۰ VDC است، در ۸۰ VDC سرعت به حدود ۸۰/۹۰ * ۱۷۵۰ یا ۱۵۵۵ دور در دقیقه محدود می شود.
همچنین باید مقداری از دور موتور موجود را در تنظیم نرم افزار CNC ذخیره کنید. موتور برای حفظ مطمئن قفل سروو در موقعیت‌های عقب‌نشینی به فضای سر با سرعت بالقوه بسیار بالاتر از آنچه نرم‌افزار نیاز دارد نیاز دارد. بزرگی این “هداتوم” نیز خطای ردیابی بین موقعیت هدف و موقعیت واقعی جدول را تعیین می کند. بنابراین ممکن است حداکثر سرعت گام را در نرم افزار CNC روی ۱/۲ یا ۲/۳ از حداکثر ۱۵۵۵ دور در دقیقه موجود یا حدود ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ دور در دقیقه تنظیم کنیم. با ۰.۱ اینچ حرکت خطی در هر دور پیچ های Acme، حداکثر سرعت آهسته عملی حدود ۸۰ تا ۱۰۰ اینچ در دقیقه را ایجاد می کند. در حالی که چنین سرعت هایی در کلاس عملکرد صنعتی نیستند، مانند مراکز ماشینکاری CNC که معمولاً ۵۰۰ را ارائه می دهند. تا پیمایش سریع ۱۰۰۰ اینچ در دقیقه، این هنوز برای تبدیل ماشین های کوچک ارزان قیمت بسیار قابل احترام است.در واقع، ممکن است ۱۰۰ دلار برای تغذیه میز برقی با کیفیت بالا که حداکثر سرعت ۹۰ اینچ در دقیقه را ارائه می دهد، خرج کنید.
در این نوع تجزیه و تحلیل عملکرد، مزیت پیچ های توپ، هم از نظر اقتصادی و هم در عملکرد، مشاهده می شود. بال اسکروها گران هستند، اما معمولاً به عنوان یک مکانیسم حمل و نقل بدون واکنش توجیه می شوند که امکان درونیابی دایره ای دقیق را تحت کنترل CNC فراهم می کند، در مقابل پیچ های Acme که دارای عکس العمل قابل توجهی هستند و بنابراین به طور قابل توجهی انواع الگوهای قابل برش را محدود می کنند. اما یک مزیت اضافی برای بال‌اسکروها، راندمان مکانیکی آنها ۹۰ یا ۹۵ درصد در مقابل ۵۰ درصد برای پیچ‌های Acme است. پیچ های توپ تقریباً تمام گشتاور را از موتور به میز منتقل می کنند، در حالی که پیچ های Acme حدود نیمی از آن را در اصطکاک هدر می دهند. این به این معنی است که اگر پیچ‌های ۰.۱ اینچی Acme را با پیچ‌های ۰.۲ اینچی جایگزین کنیم، گشتاور مورد نیاز تقریباً بدون تغییر است، حتی اگر حرکت خطی دو برابر شود! در این مورد، این میزان سرعت را به ۱۶۰ یا ۲۰۰ اینچ در دقیقه دوبرابر می‌کند، که نوعی عملکرد است که قبلاً در تجهیزات گران قیمت CNC شناخته شده بود. از طرف دیگر، می‌توان این را این‌گونه تعبیر کرد که پیچ‌های Acme «ارزانتر» به دو برابر ظرفیت موتور و منبع تغذیه (با هزینه اضافی نامتناسب) برای هر عملکرد معین نیاز دارند، که شاید واقعاً «ارزانتر» نباشد.
یکی از مشکلات مهم عملکرد در تبدیل یک موتور DC بزرگ مانند این به یک سروموتور این است که ویژگی های اینرسی طراحی روتور برای شروع و توقف سریع بهینه نشده است. روتور بزرگ و سنگین است و به جای اینکه بتواند به سرعت سرعت را تغییر دهد، برای ارائه قدرت کارآمد در سرعت های ثابت بهینه شده است.
ds از نظر فیزیکی، نرخ شتاب این سروموتور بداهه بسیار کمتر از طراحی بهینه شده سروموتور با همان توان خروجی پیوسته است. این تا حدودی با این واقعیت جبران می شود که برای این موتور هیولا به هیچ دنده ای نیاز نیست تا نیازهای گشتاور را برآورده کند (نسبت دنده به طور متناسب شتاب و همچنین سرعت را کاهش می دهد). جبران دیگر این است که در کاربرد فرز CNC، در بیشتر مواقع میز به جای پریدن بین مکان های کاری، با سرعت آهسته ثابت حرکت می کند، اگرچه این البته به نوع کار انجام شده بستگی دارد. و شادترین جبران این است که هزینه موتور ۱/۱۰ طراحی بهینه شده سروو است. اما واقعیت این است که این موتور بیشتر شبیه یک خط‌باز فوتبال است تا یک پاس‌گیر. هر دو ورزشکار توانمندی هستند، اما هیچکدام در موقعیت دیگری عالی عمل نمی کنند. در طراحی ماشین، چابکی و قدرت به طور کلی اهداف متضاد هستند.
از بین سه نوع سروموتور، موتورهای DC برس خورده از نظر ظرفیت کسری اسب بخار ارزانترین هستند. دو نوع دیگر (بدون براش DC یا AC) به کنترلرهای بسیار گران تری نیاز دارند، اما عدم وجود برس باعث تعمیر و نگهداری کمتری می شود.
