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サーボモータ/サーボドライバ サーボモータの選定


サーボモータは、サーボドライバとセットで使用し、サーボシステムを構成し、負荷を駆動するモータ部と、位置検出器(エンコーダなど)で構成されます。ここではサーボモータ、サーボドライバの選定を解説します。

サーボモータの選定 

関連情報

サーボモータ選定ソフト

サーボモータの選定をパソコンで行える
「モータ選定プログラム for Windows版」

「サーボモータの選定は計算が複雑で難しい」と、 いつもお悩みではないですか?
手計算の方法は、「計算式」と、「計算例」にありますが、
このソフトを使えば誰でも間単にモータ選定が可能になります。

動作パターン設定画面

モータ選択・判定画面

ドライバ選択画面

特長

  • モータを使用する機械系の構造が標準で用意されています。
     標準機械組み合わせ例:ボールネジ、ラック&ピニオン、台車など
    また、 個別に機械要素を1つずつ組み合わせる方法もあります。
     要素例:減速機、ギヤ、ベルト、ローラ、直動負荷、偏心円板負荷、外力など
  • 動作パターンが簡単に設定可能です。
    また、 モータ選択後、回転数やトルクのグラフ表示も可能です。
  • サーボモータ/ドライバの機種データをデータベースとして組み込んでいますので、機種毎のデータを入力することなく、 最適なモータを自動的に選定できます。
  • 選定したモータに組み合わせ可能なドライバを自動的に一覧表示し、ドライバの回生能力の判定も自動的に行えます。

動作環境

項目システム要件
オペレーティング
システム(OS)
Microsoft Windows2000 (Service Pack 4以降)/XPMicrosoft Windows Vista(32ビット/64ビット)
Microsoft Windows 7 (32ビット/64ビット)
必須ソフトウェア等Visual Basic 5.0 ランタイムライブラリ.NET Framework 3.5 SP1
.NET Framework Language Pack SP1
CPUPentium Ⅱ 333MHz以上のプロセッサを搭載した、
DOS/V(IBM AT互換機)パーソナルコンピュータ。
Pentium V 1GHz以上を推奨。
Microsoftが推奨するプロセッサを搭載した、
DOS/V(IBM AT互換機)パーソナルコンピュータ。
1GHz以上を推奨
メモリ256MB以上を推奨1GB以上を推奨
ハードディスクインストール時に10MB以上の空き容量が必要
ディスプレイSVGA(800×600)以上の高解像度ディスプレイ、256色以上の表示が必要

入手方法

  • モータ選定に便利な「モータ選定プログラム」をご用意しています。ぜひご活用ください。
    以下のURLよりアクセスしてください。
     www.fa.omron.co.jp/member/product/selection/14/download.htm
サーボモータ選定のフローチャート
計算式

■動作パターンの計算式

三角形
台形
速度勾配指定時の
立上り時
速度勾配指定時の
台形パターン
速度勾配指定時の
三角形パターン
回転体のとき

■イナーシャの計算式

円筒のイナーシャ
偏心円板の
イナーシャ
(回転の中心が
ずれた場合の円筒)
回転角柱の
イナーシャ
直線運動する物体の
イナーシャ
物体をプーリで
巻き上げる時の
イナーシャ
ピニオン/ラックで
動かすときの
イナーシャ
カウンタバランスが
ついているときの
イナーシャ
ベルトコンベアで
物体を運ぶ時の
イナーシャ
ワークがローラに
挟み込まれた状態の
イナーシャ
モータ軸換算負荷
イナーシャ

■負荷トルクの計算式

外力に対するトルク
摩擦力に対する
トルク
回転体に外力付加の
時のトルク
ベルトコンベア上の
物体に外力付加の時
のトルク
ピニオン/ラックで
物体に外力付加の時
のトルク
ななめにワークを
上げる時のトルク
モータ軸換算負荷
トルク

■加減速トルクの計算式

■瞬時最大トルク、実効トルクの計算式

■位置決め精度

■直線運動体の速度とモータの回転数

計算例

@機械系の決定

・負荷質量 M=5(kg)
・ボールネジピッチP=10(mm)
・ボールネジ直径 D=20(mm)
・ボールネジ質量 MB=3(kg)
・ボールネジ摩擦係数 μ=0.1
・減速機がないので G=1、η=1

A動作パターンの決定

・1段変則
・負荷移動速度 V=300(mm/s)
・ストローク L=360(mm)
・ストローク移動時間 tS=1.4(s)
・加減速時間 tA=0.2(s)
・位置決め精度 AP=0.01(mm)

Bモータ軸換算負荷イナーシャの計算

ボールネジの
イナーシャJB
負荷の
イナーシャJW
モータ軸換算負荷
イナーシャJL

C負荷トルクの計算

摩擦力に対する
トルクTW
モータ軸換算負荷
トルクTL

D回転数の計算

回転数 N

Eモータの仮選定〔OMNUC Uシリーズからの仮選定例〕

モータのロータ・イナー
シャを負荷の1/30*以上
とするモータの選定

形R88M-U20030(JM=1.23×10−5)を仮選定する。
モータの定格トルク×0.8
がモータ軸換算負荷トル
クより大とするモータの
選定
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)

*この値はシリーズにより違いますのでご注意ください。

F加減速トルクの計算

加減速トルク TA

G瞬時最大トルク、 実効トルクの計算

必要な瞬時最大トルクT1
実効トルクTrmsは

H検討

負荷イナーシャ〔負荷イナーシャJL=1.63×10−4(kg・m2)〕
≦〔モータのロータイナーシャJM=1.23×10−5〕×〔適用イナーシャ比=30〕
条件満足
実効トルク〔実効トルクTrms=0.0828(N・m)〕<〔モータの定格トルク0.637(N・m)×0.8〕条件満足
瞬時最大トルク〔瞬時最大トルクT1=0.173(N・m)〕<〔モータの瞬時最大トルク1.91(N・m)×0.8〕条件満足
最大回転数〔必要な最大回転数N=1800(r/min)〕≦〔モータの定格回転数3000(r/min)〕条件満足
エンコーダ
分解能
ポジショナの逓倍値を1としたときの要求されるエンコーダ分解能は

Uシリーズのエンコーダ仕様2048(パルス/回転)をエンコーダ分周比設定にて
1000(パルス/回転)で使用する。
条件満足

注. 本例では、回生エネルギー、使用環境、ポジショナ特性の検討は省略しています。