ラックピニオンで板を動かすための、駆動モーターを…

Question

ラックピニオンで板を動かすための、駆動モーターを探しています。

板の後ろ側面にラックを取り付け、モーターで駆動されるピニオンとかみ合わせて板をスライドさせる機構を設計しています。板の上には搬送物が載り、板と搬送物の合計は約1300kgです。また板の下にはリニアガイドを設置し、スライドの際の摩擦係数は0.01です。スライド量は650mmで、位置決め精度はプラスマイナス1mm程度を考えています。
　最高移動速度は500～600mm/secを考えています。そして速度は任意に設定でき、ストローク中にも可変できるようにしたいです。（たとえば発進時は低速、ある所から高速で一定速を保ち、停止寸前になったらまた低速になるというようなことです。）
　ピニオンのピッチ円直径は、スペースの問題から150mm以下。停止から初速までの到達時間は1秒、長くても1.5秒にしたいです。（停止時も同じです。）
　どのくらいのトルクの出る、またはどのくらいの出力のモーターを選定すれば良いでしょうか。できれば途中の計算過程も教えて頂きたいと思っております。また、どこか良いメーカーがあれば教えてください。（モーターは外形寸法をなるべく小さくしたいです。）

スライド両端での位置保持が必要です。

Answer

サーボモーターを含むモーターメーカーで無料の容量選定ソフトが出ていますが、各種パラメーターの入り/切り（ON/OFF）操作を誤れば、選定ミスとなります。先ず、簡単に所要走行パワーを計算して於く事が大切です。パワー P(kW)は、リニアなら、力(F)kg×速度(v)m/sec÷102 で求まります。回転なら、2×π×回転数(N)rpm×トルク(T)kg・m÷(102×60)で求まります。どちらも、（力×距離÷時間）×kW 変換定数で、同じ内容です。本来は、（所要走行＋所要加速）パワーが必要ですが、目安計算になります。 <無料の容量選定ソフトを操作ミスしているか否かの> それと、リニアガイドの摩擦係数；0.01 ⇒ 1300kg×0.01 ＝ 13kgが力(F)となりますが、リニアガイドのシール抵抗も数百?あるので、荷重が1/10の130kg 程度だったら、考慮が必要です。<容量選定ソフトで、摩擦係数；0.02 とかに> 当然、移動は水平ですよね。後、サーボモーターは、瞬間的（1秒程度？)に、定格トルクの3倍程度のトルクが得られます。<1秒間程度ですが、3倍のワット数モーターになります> 自動車で例えると、ターボ付きエンジン車でしょうか。約1秒で600mm/sec（最高移動速度）に達する仕様であれば、所要走行パワーの 2倍が所要加速パワーにむけられるのが、サーボモーターです。一般的な使用の場合は、容量選定ソフトの結果 ≒ 所要走行パワーとなります。 <あくまでも、目安ですが…> 蛇足ですが、停止時に、モーターは瞬間的に発電機となります。 <垂直軸なら、下降する時に、> それで、回生抵抗が必要か否かが、選定ソフトに表示されます。推測ですが、条件からサーボモーターを選定しましたか？小型になり、スライド両端での位置保持力も充分にあり最適でしょう。メーカーは、Ｍ社（PLC絡みで）かＹ社（パフォーマンスで）になりましたか？未だ、選定中ですか？

Answer

サーボモーターメーカーで無料の容量選定ソフトが出ています。
私の使っているのは、三菱電機のものですが、各社同じような物が有ると思います。
ちなみに、その物ズバリのラック・ピニオン駆動の計算も出ていますので、数値を入れるだけで容量を選定してくれます。
また、計算の途中経過も出すことが出来ます。
減速機付きもあります。

サーボモーターまでは使いたくないということでも、それで計算した最大トルクとか、実効トルクを元に、インダクションモーター（ブレーキ付き）＋インバーター＋エンコーダーという駆動でも対応できると思いますが。

参考ＵＲＬから「ダウンロード」のところに行き「サーボ容量選定ソフトウェア（フリーウェア）」をダウンロードしインストールして使います。
ただし、ダウンロードするには会員登録をしなければいけませんが・・・（無料です）

Answer

ダイレクトドライヴのモーターでは辛そうな気がします。
かなりシステム設計ですので、モーターだけの選定では無理です。
設計条件やパラメータが多くて、たとえば摩擦係数の読み違いや　停止位置決め精度　移動速度要求　速度コントロール　位置保持のための不可逆ギヤ？選定と減速効率　などです。　もっとも　予算があって大きくて立派なモーターが使えるのであれば　よいですが、小さくするとなるとその目標も必要です。つまり　要求間のトレードオフを設計しなくてはなりません。

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