正しいサーボモータのサイズと選び方

サーボモータのサイズ決定における考慮要素

適切なサーボモータを選択するには、負荷の機械的特性と動的特性、および使用環境を考慮することが不可欠です。主な要因は以下の通り：

トルク

トルクはサーボモータのサイズを決める重要な要素の一つである。これは、負荷を動かすのに必要な力を発生させるモータの能力を決定する。モータのサイズを正しく決めるには、始動、ストッパ、負荷運転を含む運転サイクル中に必要な最大トルクを計算することが不可欠です。適切なサイズのモータは、効率的に作動し、過負荷をかけず、早期故障を防ぎます。そのため、予期せぬ負荷のピークに対処するための安全マージンを含め、アプリケーションの要求に適合するトルクを持つサーボモータを選択することが重要です。

スピード

速度もサーボモータを選択する際の重要な要素である。モータがどれだけの速度で動作できるかを定義し、それがサイクルタイムと機械の生産性に直接影響する。サーボモータのサイズを決める際には、作業サイクルのさまざまな段階での変動も含め、アプリケーションで必要とされる最高速度も考慮に入れる必要があります。正しい回転数仕様であれば、モータはその限界を超えることなく運転要件を満たすことができ、摩耗の加速や故障の原因となることはありません。

慣性

負荷の慣性は、システムの効率的な加速・減速能力に影響する。モータのイナーシャと負荷のイナーシャの比は、迅速な応答と正確な制御を保証するために最適化されるべきである。
これらの慣性に大きな差があると、運動制御が不十分になり、振動や不安定性のリスクが高まる。したがって、最適な性能を保証するためには、システムの合計イナーシャを計算し、適合するイナーシャを持つモータを選択することが不可欠です。

電圧

サーボモータとそのサーボドライブローラを選択するとき、電圧は非常に重要な考慮事項です。モータと送電網または電源との間の電気的適合性を決定します。
適切な電圧のサーボモータを選択することは、電気的な過負荷を回避し、効率的な運転を確保するための基本です。サーボモータの電圧は、コントロールシステムと電源に適合させることが重要です。これにより、エネルギー効率を最大化し、モータを損傷するリスクを最小限に抑えることができます。

電流

DCモータはトルクとパワーに直接影響するため、サーボモータの動作において重要な役割を果たします。サーボモータを選定する際には、運転中にモータが必要とする最大電流を評価することが必須である。
モータの過熱を防ぎ、安全で信頼性の高い運転を実現するためには、制限を超えることなく必要な電流を供給できるサーボドライブローブを選択することも同様に重要です。適切な電流は、最適なモータ性能を可能にし、アプリケーションに必要なトルクを供給します。

温度

サーボモータを選択する際、温度管理は機械的・電気的に重要な考慮事項である。モータは運転中に熱を発生し、この熱を放散できるかどうかがモータの効率と寿命に影響します。
熱特性の良いサーボモータとサーボドライブコントローラを選ぶことで、温度を安全な範囲内に保つことができる。つまり、オーバーヒートを防ぎ、安定した性能を保証するためには、使用環境、利用可能な換気や冷却、モータとドライバの熱効率も考慮する必要がある。

出力

サーボモータの出力は、電圧と電流の組み合わせによって意志があり、モータの仕事遂行能力を示すインジケータである。
サーボモータを選ぶ際には、アプリケーションに適したパワーを持つものを選ぶことが重要である。非効率になることなくモータに必要な電力を供給できる、互換性のあるサーボドライブを選択することも、エネルギー効率だけでなくシステム性能を最適化する上で同様に重要です。

サーボドライブと通信ネットワーク

サーボモータの効率的な性能を決定するもう一つの側面は、サーボドライブコントローラと通信ネットワークである。ドライバは、制御コマンドを正確なモータの動作に変換できるものでなければならず、通信ネットワークは、モータ、ドライバ、制御システム（PLC）間でデータを迅速かつ確実に搬送できるものでなければならない。
これらのコンポーネント間の互換性は、操作上の要求に効果的に対応し、産業オートメーションに精度、効率、柔軟性を提供できる、まとまりのあるモーション・コントロール・システムをデザインする上で非常に重要です。

サーボモータのサイズ決定と選択のベストプラクティス

サーボモータのサイズ決定や選定を行う際には、特定のアプリケーションのニーズに対して最も効果的かつ効率的な選択を行うために、一連のベストプラクティスに従うことが望ましい。以下は推奨される練習方法：

使用可能な電圧を確認する：
サーボモータが取り付けの電源電圧に適合していることを確認してください。
モーションプロファイルを定義する：
加速段階と減速段階を含め、運転サイクル全体を通して必要な速度を分析する。
必要なトルクを計算する：
機構の慣性、摩擦、外力をベースに必要なトルクを決定する。
イナーシャ比を評価する：
負荷とモータロータ間の理想的なイナーシャ比を評価し、コントロールとシステム応答を改善する。
サーボモータの予備的選択：
押ボタンが決まったら、電源電圧、公称回転数、連続トルク、ピークトルク、イナーシャなどの条件を満たすモータを選択する。
ギアボックスを使って決定する：
用途が減速、トルクの増加、慣性比の改善を必要とする場合は、システムにギヤ（レデューサ）を追加することを検討する。
サーボモータの最終選定
減速比、必要トルク、イナーシャ比を調整し、最適なモータを見つけます。
サーボドライブコントローラによる完全なサイジング：
適切な入力電圧と十分な出力電流を持ち、適切な制御インタフェースを備えたサーボドライブコントローラを選択する。

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概要

適切なサーボモータを選択するには、アプリケーションの負荷、トルク、速度、および環境要件を十分に理解することから始めます。これらの要因を慎重に考慮し、サイジングと選択のベストプラクティスに従うことで、システムのニーズに合わせた正確で効率的、かつ信頼性の高いモーションコントロールを実現するサーボモータを確保することができます。

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