서보모터 선정방법

서보 모터 선택 및 부하 토크 계산

관성 토크 계산

기계 제조업체에서는 모터 구매 시 절삭력 부족을 걱정하여 더 작은 A 모터를 선택하는 경우가 많습니다. 대형 모터는 공작 기계의 제조 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 크기를 증가시키고 구조적 레이아웃을 충분히 컴팩트하지 않게 만듭니다. 이 기사에서는 실제 적용을 통해 제조 비용을 제어하기 위해 최상의 사양 모터를 선택하는 방법을 설명합니다. ​​

1. 피드 구동 서보 모터의 선택

1. 원칙적으로 부하 조건에 따라 서보 모터를 선택해야 합니다. 모터 샤프트에는 댐핑 토크와 관성 부하라는 두 가지 유형의 부하가 있습니다. 두 부하 모두 올바르게 계산되어야 하며 해당 값은 다음 조건을 충족해야 합니다. 1) 공작 기계가 부하 없이 작동할 때 전체 속도 범위에서 서보 모터 샤프트에 추가되는 부하 토크는 연속 정격 내에 있어야 합니다. 모터의 토크는 범위 내, 즉 토크 속도 특성 곡선의 연속 작업 영역에 있어야 합니다. 2) 최대 부하 토크, 부하 주기, 과부하 시간은 모두 제공된 특성 곡선의 허용 범위 내에 있습니다. 3) 가감속 시 모터의 토크는 가감속 영역(또는 간헐적 작업 영역) 내에 있어야 합니다. 4) 빈번한 시동, 제동 및 주기적인 변경이 필요한 부하의 경우 한 사이클의 토크의 제곱 평균 제곱근 값을 확인해야 합니다. 그리고 모터의 연속 정격 토크보다 작아야 합니다. 5) 모터 샤프트에 추가된 부하 관성은 모터의 감도와 전체 서보 시스템의 정확도에 영향을 미칩니다. 일반적으로 부하가 모터 회전자 관성보다 작은 경우 위의 영향은 크지 않습니다. 그러나 부하 관성이 회전자 관성의 5배에 도달하거나 심지어 이를 초과하면 감도와 응답 시간이 크게 영향을 받습니다. 서보앰프가 정상적인 조정 범위 내에서 작동하지 못하게 될 수도 있습니다. 따라서 이러한 유형의 관성을 사용하는 것은 피해야 합니다.

서보 모터 관성 Jm과 부하 관성 Jl 사이의 권장 관계는 다음과 같습니다.

Jl<5×Jm

1.

부하 토크 계산 방법 서보 모터 축에 추가되는 부하 토크 계산 공식은 기계마다 다릅니다. 그러나 어떤 종류의 기계이든 모터 샤프트로 변환된 부하 토크를 계산해야 합니다.

일반적으로 서보 모터 샤프트로 변환되는 부하 토크는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

Tl=(F*L/2πμ)+T0　

공식 매체: Tl은 모터 샤프트의 부하 토크(N.M)로 변환됩니다.

F: 작업 테이블을 축 방향으로 이동하는 데 필요한 힘

L: 회전당 토크 모터 샤프트의 기계적 변위(M);

To: 볼 스크류 너트, 서보 모터 샤프트의 값으로 변환된 베어링 부품 마찰 토크(N.M)

M: 드라이브 시스템 효율성

F: 작업대의 무게, 마찰 계수, 수평 또는 수직 방향의 절단력, 균형추 사용 여부(수직 축에 사용)에 따라 달라집니다.

절단하지 않을 때: F=μ*(W+fg), ​​절단할 때: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf).

W: 슬라이더 중량(작업대 및 공작물)

M: 마찰 계수

Fc: 절삭력의 반력

p>

p>

Fg : 인서트 체결력

Fcf : 슬라이더 표면에 기대는 절삭력으로 인해 작업대에 작용하는 힘(kg), 즉 , 작업대는 가이드 레일 압력의 정방향을 누릅니다. 토크를 계산할 때 다음 사항에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

(a) 인서트에 의해 생성된 마찰 토크를 완전히 고려해야 합니다. 일반적으로 슬라이더의 무게와 마찰계수만으로 계산되는 토크는 매우 작습니다. 인서트의 조임에 따른 토크와 슬라이드면의 정도 오차에 특히 주의하시기 바랍니다.

(b) 베어링과 너트의 예압과 나사 예압의 볼 접촉면 마찰에 의해 생성되는 토크는 무시할 수 없습니다. 특히 작고 가벼운 장비. 이 토크 응답은 전체 토크에 영향을 미칩니다. 그러므로 특별한 주의를 기울이십시오.

(c) 절단력의 반력은 작업대의 마찰을 증가시키므로 일반적으로 절단 반력을 받는 지점과 추진력을 받는 지점을 분리합니다. 그림과 같이 큰 절삭 반력을 받는 순간 슬라이드면에 가해지는 하중도 증가합니다. 절단 중 토크를 계산할 때 이 하중으로 인한 마찰 토크의 증가를 고려해야 합니다.

(d) 마찰 토크는 이송 속도에 의해 크게 영향을 받으며 속도 테이블 지지대(슬라이더, 볼, 압력), 슬라이더 표면 재질 및 윤활 조건의 변화로 인해 연구되고 측정되어야 합니다. 마찰의 변화로 인해 발생합니다. 올바른 값이 도출되었습니다.

(e) 일반적으로 동일한 기계라도 조정 조건, 주위 온도, 윤활 조건 등의 요인에 따라 달라집니다. 부하 토크를 계산할 때 동일한 유형의 기계를 측정하여 축적된 매개변수를 사용하여 올바른 데이터를 얻으십시오.

2. 부하 관성 계산.

회전이든 선형이든 모터에 의해 구동되는 모든 움직이는 부품은 모터의 부하 관성이 됩니다. 모터 샤프트에 가해지는 부하의 총 관성은 각 구동 부품의 관성을 계산하고 특정 규칙에 따라 추가하여 얻을 수 있습니다.

1) 볼스크류, 기어 등과 같은 원통형 몸체의 중심축을 중심으로 회전할 때의 관성은 다음 공식에 따라 계산할 수 있습니다. J=(πγ/32)*D4L(kg cm2 ) 메커니즘이 강철로 만들어진 경우 다음 공식에 따라 계산할 수 있습니다. J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2) 여기서: γ재료의 밀도(kg/cm2) 재료의 직접 직경 D 원통(cm) L 원통의 길이(cm)　

2) 공작물, 작업대 등 축 방향으로 움직이는 물체의 관성은 다음 공식으로 구할 수 있습니다. J=W*(L/ 2π)2 (kg cm2) 공식 매체: W 선형으로 움직이는 물체의 무게(kg) L 1회전당 모터가 선형 방향으로 이동하는 거리(cm)

3) 실린더의 관성 중심을 중심으로 이동할 때 그림과 같습니다. 실린더가 중심을 중심으로 이동합니다. 이러한 상황의 예로는 이동 중 관성이 포함됩니다. 예를 들어 직경이 큰 기어의 경우 관성을 줄이기 위해 구멍이 고르게 분포되는 경우가 많습니다. 관성은 다음과 같이 계산할 수 있습니다. J=Jo+W*R2(kg cm2) 여기서: Jo는 중심선을 중심으로 회전할 때 실린더의 관성입니다(kgcm2) W는 실린더의 무게입니다. (kg) R 회전 반경 (cm)

4) 모터 축의 기계적 속도 변화에 대한 관성 위 그림에 표시된 부하 관성 Jo를 모터 축으로 환산하는 계산 방법 J=(N1/N2)2Jo 여기서: N1 N2는 기어의 잇수

3. 모터 가속 또는 감속 모터가 가속 또는 감속할 때의 토크

모터가 가속 또는 감속할 때의 토크

1) 선형 가속 및 감속 시의 가속 토크는 다음과 같이 계산됩니다. Ta=(2πVm/60*104) *1 /ta(Jm+JL) (1-e-ks.ta) Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta) Ta 가속 ​​토크 (N.M) 빠르게 움직일 때 Vm 모터 속도 (r /min) Ta 가속 ​​시간 (sec) Jm 모터 관성(N.m.s2) JL 부하 관성(N.m.s2) 가속 토크가 감소하기 시작하는 Vr 지점 Ks 서보 시스템 위치 루프 게인(sec-1)

지수에 따라 가속할 때 모터 가속 토크 곡선 이때 제로 속도에서의 토크 To는 다음 공식으로 구할 수 있습니다. To==(2πVm/60*104) *1/te(Jm+JL) Te 지수 곡선 가속 및 감속 시상수

2) 스텝 속도 명령이 입력된 경우. 이때의 가속토크 Ta는 To와 동일하며, 이는 다음 식(ts=ks), Ta==(2πVm/60*104)*1/ts(Jm+JL)으로 구할 수 있다.

3. 작업 기계가 자주 시동되고 제동 중에 필요한 토크가 필요합니다.

작업 기계의 시동과 제동이 자주 발생하는 경우 모터가 과열되었는지 확인해야 합니다. 이를 위해서는 한 사이클의 모터 토크의 제곱평균값을 계산해야 하며, 평균 제곱근 값은 모터의 연속 토크보다 작아야 합니다.

모터의 제곱 평균 제곱근 값:

Trms=√[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T주

공식에서: Ta 가속 ​​토크(N.M) | Tf 마찰 토크(N.M) | 정지 시 토크(N.

M)　t1t2t3t 주 알려진 시간. t1t2t3t 주 알려진 시간 다이어그램

4. 부하의 주기적 변화에 대한 토크 계산

또한 한 사이클의 토크 제곱 평균 Trms를 계산해야 합니다. 그리고 이 값은 정격 토크보다 작습니다. 이렇게 하면 모터가 과열되지 않고 제대로 작동합니다.

부하 관성은 모터의 반응 및 빠른 이동 ACC/DEC 시간과 밀접한 관련이 있습니다. 관성 부하가 큰 경우 속도 명령이 변경되면 모터가 이 속도에 도달하는 데 더 오랜 시간이 걸립니다. 아크 고속 절단에 2축 동기 보간을 사용하면 큰 관성 부하로 인한 오류가 더 커집니다. 작은 관성 부하입니다.

보통 부하 관성이 모터 관성보다 작을 때는 위에서 언급한 문제가 일반적으로 발생하지 않습니다. 모터 회전자 관성의 5배보다 높으면 일반적으로 서보는 역반응을 보입니다. 예를 들어 고속 레이저 절단 기계는 설계 중에 부하 관성이 모터 회전자 관성보다 낮다는 것을 고려해야 합니다.