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サーボモータの選定のポイント
2013/02/12 21:45
こんばんは、機械設計をしています。今まであまりモーターを使用したことがなく困っています。サーボモーターの選定ポイントは、どこにあるのでしょうか、ローラードライブにつけるモーターとカム軸につけるモーターがあります。計算はメーカーに頼めば良いと思うのですが、自分のスキルを上げたいので、できるだけ自分で選定したいと思っています。よろしくお願いいたします。
質問者が選んだベストアンサー
モーターの動力選定は、モーター各社の動力算出計算ソフトを使用すると便利です。
その理論は、概ね、
? 定速走行パワーを仕事量から計算する
回転数×トルク×定数 にて求める手法です
? 加速走行パワーをイナーシャー（GD2）から計算する
そして、?と?を加えるとモーターの動力が算出できます。
また、トルク等の確認をすると、回生抵抗等の有無も確認できます。
（自動車のハイブリッドでもお馴染のモーターが発電機になり、電流が流れるのを防止する…）
また、カム機構への使用は、
ア）カムが突っ込み（カムレバーに圧縮応力が加わる）側の組み合わせ
イ）カムが流れ（カムレバーに引張応力が加わる）側の組み合わせ
でも異なりますが、
結局は、カム機構で動作する物体の上述?と?を確認し、各カム機構動作がラップするかしない
かで、各カム機構動作の?と?の和を合算するかしないかで、カム動力部の動力を算出します。
以上、
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その他の回答 （4件中 1～4件目)
こんにちは、私はオリエンタルモータさんにFAXで時々計算を依頼します。
オリエンタルモータさんでは容量がそんなに大きいものがないのですが、公式等は同じですので、参考になるかと思います。
私も機械の設計をしていますが、専門的なことは書けなくてすみませんが、
◎ 例として、汎用インダクションモータで回るボール盤で穴を明けるとして、
負荷をかけ過ぎると、モーターのスピードが落ちます。(Vベルトの滑りは考えない)
モーター側で1800rpm(60Hz)が900rpmに下がったとしても、ある意味支障ないかと思いますが
(一応仕事は出来る)、サーボではそれが許されません。
(入力側の周波数／パルス数と回転数が合わないこと)
上記の場合、何としてでも1800rpmで回そうとして電力が上がって保護機能が
働くと思います。
何というか、レスポンスが良すぎてある意味融通が利きません。
それで、減速機付きの場合、出口回転数と容量が共に等しい サーボ と インダクション
を比べた場合、カタログ上サーボの方が低速トルクがあるのに
実際には、インダクションの方が高負荷に耐えられるという様なことになります。
◎ また、他の回答にある様に、慣性(イナーシャ)も問題になってきます。
0発進の加速トルクの話だとゆっくり加速させればいいのですが、
上記「ボール盤にサーボ」で負荷で回転が落ちた時は瞬時に回転を戻そうとしますので、
仮にその時点で負荷が開放されていたとしても、慣性が大きいと上記の様に保護機能が働く
のではと思います。
◎ それから、減速の時は、慣性が大きいと回生エネルギーも大きいのでそれも踏まえて
メーカーは許容量を決めていると思われます。
◎ 憶測が入りますが、慣性が大きく、速度の追従がしんどい時は、オーバーシュートして、
それを更に修正しようとして… で、電力が大きく変化すると思われます。
そうなると変な振動が出て、フレームなどと共鳴して...状態になることともあるか思います。
(もちろん根本的な強度不足の場合もある)
◆ 上記は、設定などで結構変わってくると思います、
基本的にはサーボゲイン(レスポンス)の調整と思います。
○ あと、サーボモータの場合、汎用モータ(インダクションモータ)に比べ定格回転数が高いことが
多いので当たり前ですが、同容量だとトルクが小さくなります。(減速機付ならあまり関係ないですが…)
○ パルスモータ(ステッピングモータ)、ブラシレスDCモータでもほぼ同様です。
サーボメーカ各社それぞれで選定ソフトがあります
http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/index.html
http://www.e-mechatronics.com/support/tool/servo/index.jsp
http://www.fujielectric.co.jp/products/servo/download/index.html
http://www.fa.omron.co.jp/products/family/2003/download/software.html
サーボモータではなくて汎用モータの選定
http://cyclo.shi.co.jp/apps/power-calculation/
http://www.nissei-gtr.co.jp/gtr/sentei/keisan.php
サーボと汎用モータの選定で大きく異なるのはイナーシャ計算の重要性
汎用モータの選定ではイナーシャは必ずしも重要項目とは限りません
http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2005/00130/contents/0027.htm#004
6・5・1 補機用電動機
ここにある動力計算にはイナーシャは出てきません
（昔の機械設計の教科書そのまんまでもある）
何故、サーボの計算にはイナーシャが重要なのか？
そもそも、何故汎用モータでなくてサーボにしなければならないのか？
その理由は大きく分けて２つ
位置決め精度と速度安定性
ボールネジテーブルで位置決め精度が１ｍｍくらいで速度が遅ければ汎用モータででも可能
位置決め精度０．１ｍｍ未満で高速動作を保証するためにはサーボにする
コンベアローラとかで速度を気にする必要が無ければ汎用モータでも可能
多くの場合、複数のローラを誤差なく同期運転させるためにサーボにする
例えば汎用モータ０．７５ｋｗで動かしていた装置をサーボに換装
単純に計算しないで０．７５ｋｗ相当のサーボを付けて運転すると
汎用モータと同様に鈍い動作しかしない
「サーボなのになんで鈍いのや？」と怒る ＜当然の結果でもある
俊敏な加速させるには２．２ｋｗくらいのサーボが必要な場合もあります
しかもそれにあわせて機械のフレーム剛性も上げる必要も出てきます
サーボを知らない機械設計者の機械フレームは剛性が低い場合は少なくない
「なんでこんなにフレームが揺れるんや？」
ただ、単にフレーム剛性が足りないだけなのに電気担当の調整が悪いせいにされたりする
負荷イナーシャを計算し、動作のサイクル線図を作成し、
デューティを設定する．．．のが基本と思いますが、その他
使用する対象によって色々と検討しなければなりません。
導入メーカに選定方法の資料を貰って勉強するのが最善です。
WEBサイト上で選定ソフトを提供しているメーカも有ります
http://www.orientalmotor.co.jp/search/selectservice/index_softdl.html?utm_source=yahoo&utm_medium=listing&utm_campaign=ssdl_
