巻き上げ機保持の時の消費電力について

Question

初歩的な質問ですが教えてください。
現在ワイヤーを使ったキャリッジの巻き上げ装置を設計しています。
巻き上げモータACサーボモータを使用しています。
巻き上げモータは機械の上部に設置し、ワイヤーを巻き取ることによる駆動をさせます。（バランスウェイトなどはありません、キャリッジの負荷がもろに巻き取りプーリにかかります）

キャリッジを保持するのはACサーボモータで、保持の際はサーボ保持（サーボロック）を使用し、外部の電磁ブレーキは使いません。

以上の前提で質問ですが、このサーボ保持の際に電力は消費するのでしょうか？

消費電力＝機械出力+α　機械出力＝FXV　or　Tｘ回転数　と考えると保持の際はｖ＝0　or　回転数＝0となるので、機械出力は0になるので消費電力としては+α分しかかからないと思うのですが、感覚的には保持している間も保持するためのトルクがモータにかかっているので、相応の消費電力はあると思うのですが。。　計算で消費電力をだしたいのですがこのあたりが分からなくなってしまいました。

すいませんがどなたか教えてください。

Answer

回答（３）の補足をします。

ACサーボモータは、瞬間的に回転数やトルクが定格域を超えての使用も
可能ですが、
一般的に、モータ容量と定格回転数、定格トルク（電流値でも記載）での
確認をします。
それは、定格トルクに対して、負荷保持トルクが何％かを計算で割り出し
ますと、定格トルクを電流値でも記載している性能表を基にして、
保持する電流値を算出する事ができます。
電流値が判れば、ACサーボモータの使用電圧は既に判っているので、
消費電力が判ります。

Answer

エネルギーは、機械屋なら
※ 直線運動
　 力と速度の積×定数
※ 回転運動
　 トルクと回転数の積×定数
　 （結局、円を直線に直し速度化して、力を掛けた事と同じです）
で求めます。
電気屋なら、電圧と電流の積×定数で求めます。
今回、電圧が一定なので、電流を測れば静止時のトルクが判ります。

詳細な内容は、モータカタログで確認するか、モータのメーカーに
問い合わせするかして、調べて下さい。

Answer

最近のＡＣサーボモータはゼロｒｐｍで３００％トルクを発生できます
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/servo/lineup/mr_j3/mrj3001l.htm
つまり停止時でも３００％の電力を消費させる事は可能になります
但し、３００％トルクは短時間定格であり連続で掛けれる負荷では有りません
連続で掛けれるのは１００％までです
又、ゼロｒｐｍでは冷却効率が悪いので１００％トルクで長時間かかると過熱する恐れはあります
従って概ね３０％トルク程度が実用限界とはよく言われます

>保持の際はサーボ保持（サーボロック）を使用し、外部の電磁ブレーキは使いません。
停電すると当然の如く落下しますがそれでも構わないのでしょうか？

>その際に発生するトルクは計算上60％を予定しています。
単純に定格電流の６０％＋α程度で良いと思います
どーせ厳密に計算したところで計算が合う事は無いだろうから　
誤差の方が大きいし　
実測したところでハンチングと言うかパラパラ動いて計測不能だし

ただ、６０％負荷を掛けたまま長時間放置すると過熱する心配は消えない
強制空冷ファンとか付ける覚悟はしておいた方が良いと思う
（取り敢えず予算的に付けないにしても）

Answer

使用するサーボの特性表に書いてある

>>消費電力＝機械出力+α　機械出力＝FXV　or　Tｘ回転数…

サーボは止まっているわけでなく微妙に動いてます
しかし力はないのでその使い片だと脱調しますよ

>>モータの定格トルク
私もそう思って選定したら見事に脱調しました
停止時のトルクもカタログのどこかに書いてある
わからないときはメーカに聞いた方がいいです

サーボとステッピングモータの違いは
フィードバックがあるかないかです

某モーター屋いわく
今どこ？がわかるのがサーボ　
わからないのがステッピングと言う区分らしい

実際サーボモータ主軸を外力でフニフニすると暴走します

ステッピングでいいのなら
http://www.orientalmotor.co.jp/products/st/index.html
相当保持力は強いです

巻き上げ機保持の電力消費について