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伺服电机的选定

伺服电机的选定软件

 
 

可用电脑进行伺服电机选定的

选定的电机(Motor Selection Programmer)选定程序for Windows版」

 

「伺服电机的选定中,由于计算复杂而比较困难」,您是否一直苦恼于此?

手工计算的方法,虽然在1314~1320页有「计算公式」,在1321~1322页有「计算举例」,

但如果使用本软件,任何人都可以简单地进行电机的选定。

 

使用电机的机械系统的结构要按照标准进行准备。

标准机械组合举例:滚珠丝杆、齿条及齿轮、台车等

或者,还有将机械要素分别逐个组合的方法。

机械要素举例:减速机、齿轮、传送带、辊轴、直接作用负荷、偏心圆板负荷、外力等

 

可以容易地完成动作模式的设定。

此外,在选择电机后,可以用图形显示旋转数及转矩。

 

因为伺服电机/驱动器的机型数据是作为数据库编入的、

因此不是仅输出每个机型的数据,而是可以自动地选定出最适合的电机。

 

可自动地显示出可与选定的电机组合的驱动器一览、

并可自动地进行驱动器的再生能力的判定。

OS :Microsoft Windows 98/2000/XP 日语版

处理器 :486DX/66MHz以上(推荐Pentium处理器)

内存 :16MB以上(推荐32MB以上)

硬盘 :安装时,需要有10MB以上的未使用空间

显示器 :可使用分辨率为640×480以上的设备(推荐800×600以上)

碟片装置 :CD-ROM驱动器(仅安装时需要)

备有方便电机选定的「电机选定程序」。请务必使用。

请从欧姆龙的Industrial Web访问。

http://www.fa.omron.co.jp/

※ 进入I-Web成员目录。请登录后再使用。

伺服电机选定的流程图

说明

参见项目

决定所有由伺服电机的旋转带动的部分的尺寸、质量、摩擦系数及外力等。

――

决定控制对象部分的动作模式(时间与速度的关系)。

将控制对象的动作模式换算为电机轴上的动作形式。

动作模式的计算公式

对于所有由伺服电机的旋转带动的部分,为了能够进行惯量的计算,要将机械系统按要素进行分解。

对各要素进行惯量计算、计算换算到电机轴的全负载惯量。

惯量的计算公式

摩擦转矩的计算
对于各要素,如有必要,可计算摩擦力、并换算为电机轴上的摩擦转矩。

外力转矩的计算
对于各要素,如有必要,可计算外力、并换算为电机轴上的外力转矩。

计算换算到电机轴的全负载转矩。

负载转矩的计算公式

根据换算到电机轴的负载惯量、摩擦转矩、外力转矩及旋转数进行电机的初步选定。

――

根据负载惯量及动作模式来计算加减速转矩。

加减速转矩的计算公式

根据摩擦转矩、外力转矩及加减速转矩来计算动作模式的各区间的必要转矩。

确认每个动作区间的转矩最大值(瞬时最大转矩)在电机的瞬时最大转矩以下

根据动作区间的转矩计算有效转矩,并确认其在电机的额定转矩以下。

瞬时最大转矩、有效转矩的计算公式

说明

参见项目

根据每个动作区间的转矩计算再生能量

再生能量的计算请参见各商品的使用说明书。

确认编码器的脉冲数是否满足系统要求规格的分辨率。

定位的精度

确认计算结果和初步选定的电机的规格是否相符。
与规格不相符时,变更临时选定的电机后,再次计算。

下表


特性检查项目

检查内容

负载惯量

负载惯量电机的旋转惯量×适合的惯量比

有效转矩

有效转矩电机的额定转矩

请留有约20%的余量。*

瞬时最大转矩

瞬时最大转矩电机的瞬时最大转矩

请留有约20%的余量。*

电机的瞬时最大转矩,不是指电机单体的值,请使用与驱动器组合时的值。

最大旋转数

最大转数电机的额定转数

请尽量使之与电机的额定转数接近。这样电机的使用效率会提高。

计算公式请参见「直线运动体的速度与电机的旋转数」。

再生能量

再生能量驱动器的再生吸收能

再生能大的情况下,请连接再生吸收电阻,并提高驱动器的吸收能力。

编码器的分辨率

编码器的分辨率要满足系统的要求规格。

定位器特性

确认脉冲频率未超过定位器的最大响应频率及最大指令频率。

使用环境

使用环境温度・湿度,使用环境大气及振动冲击等项,要满足商品的规格要求。

在垂直负荷及外力转矩作用下,请保留约30%的余量。

计算公式

动作模式的计算公式

三角形

 

梯形

 

速度梯度指定时的上升沿

 

速度梯度指定时的梯形模式

速度梯度指定时的三角形模式

旋转体时

   

惯量的计算公式

 

圆筒的惯量

偏心圆板的惯量(旋转中心偏移时的圆筒)

 

旋转棱柱的惯量

 

直线运动物体的惯量

 

将物体用滑轮提升时的惯量

 

 

用齿轮/齿条传动时的惯量

 

带配重时的惯量

 

用传送带运送物体时的惯量

 

 

工件处于被滚轴夹入状态时的惯量

 

换算到电机轴的负载惯量

 

 

负载转矩的计算公式

对外力的转矩

 

 

对摩擦力的转矩

 

在旋转体上施加外力时的转矩

 

对传送带上的物体施加外力时的转矩

 

用齿轮/齿条对物体施加外力时的转矩

 

使工件倾斜上升时的转矩

 

转换到电机轴的负载转矩

 

 

加减速转矩的计算公式


瞬时最大转矩、有效转矩的计算公式

 

定位的精度

 

直线运动物体的速度与电机的旋转数

 
 

计算举例

①机械系统的决定

负载质量M=5(kg)

滚珠丝杠节距P=10(mm)

滚珠丝杠直径D=20(mm)

滚珠丝杠质量MB=3(kg)

滚珠丝杠摩擦系数 μ =0.1

因无减速器,所以G=1、η=1

 
 

②动作模式的决定

单一变化

负载移动速度V=300(mm/s)

行程L=360(mm)

行程时间tS=1.4(s)

加减速时间tA=0.2(s)

定位精度AP=0.01(mm)

 

③换算到电机轴负载惯量的计算

滚珠丝杠的惯量JB

 

 

负载的惯量JW

换算到电机轴负载惯量JL

 

④负载转矩的计算

对摩擦力的转矩Tw

 

 

换算到电机轴负载转矩TL

 

⑤旋转数的计算

转数N

 

 

 

⑥电机的初步选定[选自OMNUC U系列的初步选定举例]

定电机的转子惯量为负载的1/30*以上的电机

 

选定电机的额定转矩×0.8比换算到电机轴负载转矩大的电机

形R88M-U20030の定格トルクTM=0.637(N・m)より
TM=0.637(N・m)×0.8>TL=7.8×10−3(N・m)

此值因各系列而异,请加以注意。

 
 

⑦加减速转矩的计算

加减速转矩TA

 

 

 

⑧瞬时最大转矩、有效转矩的计算

必要的瞬时最大转矩为T1

 

 

 

 

有效转矩Trms为 

 

⑨讨论

负载惯量

[负载惯量JL=1.63×10-4(kg・m2)]

[电机的转子惯量JM=1.23×10-5]×[适用的惯量比=30]

条件满足

有效转矩

[有效转矩Trms=0.0828(N・m)][电机的额定转矩0.637(N・m)×0.8]

条件满足

瞬时最大转矩

[瞬时最大转矩T1=0.173(N・m)] [电机的瞬时最大转矩1.91(N・m)×0.8]

条件满足

最大转数

[必要的最大转数N=1800(r/min)] [电机的额定转数3000(r/min)]

条件满足

编码器分辨率

在设定定位器的倍增值时所要求的编码器分辨率为

U系列的编码器规格为2048(脉冲/转),经编码器分频比设定至1000(脉冲/转)的情况下使用。

条件满足

 

本例中,省略了再生能量、使用环境、定位器特性的讨论。

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