伺服电机的选定与选择计算

圆筒的惯量
M˖೚ㄦⱘ䋼䞣˄kg˅
᮴㒓䆒໛
D2˖೚ㄦⱘ‫ݙ‬ᕘ˄mm˅ D1˖೚ㄦⱘ໪ᕘ˄mm˅
JW˖೚ㄦⱘᛃ䞣 ˄kggm2˅
JW
M(D12+D22) 8
h10-6(kggm2)
ৃ㓪⿟ 㒜ッ
,7g䕃ӊ 㒘ӊ
ѻક㒘
Ԏ᳡㋏㒳
偏 心 圆 板 的 惯 量（旋 转中心偏移时的圆 筒）
ব乥఼
JC˖ೈ㒩೚᷅ⱘЁᖗC JC ᤶ䕀ⱘᛃ䞣
P˖⒮⦴ϱᴴ㡖䎱˄mm˅
᮴㒓䆒໛
对摩擦力的转矩
ৃ㓪⿟ 㒜ッ
,7g䕃ӊ 㒘ӊ
ѻક㒘
Ԏ᳡㋏㒳
在旋转体上施加外力 时的转矩
上升时间
tA
v0üv1 α
在上升时间内移动的距离
XA
1 2
αgtA2v1gt A
XA+
1 2
(v0 Bv1)2 α
+v1gt
A
上升后的速度
v0 v1αgt A
1314
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
伺服电机的选定
形成梯形动作模式的条件
v0
X0˘t024gα
最高速度
形成三角形动作模式的条件
X0ı
t02gα 4
最高速度
v0 αgX0
上升沿时间
tA
X0 α
vǒmm/sǓ
X ǒmmǓ
Ⳉ䖯㋏㒳
©ǒradǓ
如下所示，进行单位的转换
直线运动
旋转运动
X：距离（mm） θ：角度（rad）
v：速度（mm/s）
2π·N 60
N：转数（r/min）
ωǒrad/sǓ Nǒr/minǓ
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。
• OS • 处理器 • 内存 • 硬盘 • 显示器 • 碟片装置
：Microsoft Windows 98/2000/XP 日语版 ：486DX/66MHz以上 （推荐Pentium处理器） ：16MB以上 （推荐32MB以上） ：安装时，需要有10MB以上的未使用空间 ：可使用分辨率为640×480以上的设备 （推荐800×600以上） ：CD-ROM驱动器 （仅安装时需要）
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。
·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 ·瞬时最大转矩、有效转矩的计
动作模式的各区间的必要转矩。
算公式
·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。
1312
2
1
计算再生能量
NO
分辨率
是否OK？
YES
NO
特性检查的项目
是否全部OK？
YES
选定 END
伺服电机的选定
ৃ㓪⿟ ᥻ࠊ఼
ৃ㓪⿟ 㒜ッ
,7g䕃ӊ 㒘ӊ ѻક㒘
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 瞬时最大转矩
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﹤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。
YES 计算换算到电机轴
的负载惯量
ব乥఼ RFID
计算换算到电机轴 的负载相加转矩
䇏ⷕ఼ ▔‫ܝ‬
ᷛ䆚఼ ᴃ䇁㾷䇈
ᡔᴃᣛफ
ֵᙃ
初步选定电机
计算加减速转矩
确认瞬时最大 转矩并计算有效转矩
Ԏ
᳡
⬉
ᴎ2
1
ⱘ
䗝
ᅮ
说明
·决定所有由伺服电机的旋转带动的部分的尺
NO
寸、质量、摩擦系数及外力等。
参见项目
——
·决定控制对象部分的动作模式（时间与速度的 ·动作模式的计算公式
最高速度
v0
X0 t 0ütA
加减速时间
tA˙t 0 ü
X0 v0
全部移动时间
t0
t Aˇ
X0 v0
恒速部分的移动时间
tB=t 0ü2gt A= 2
2vg0 X0üt 0=
X0 v0
üt
A
全部移动距离
X0 =v0(t 0üt A)
加减速部分的移动距离 XA
v0gt A v0gt 0üX0
2
2
恒速部分的移动距离 XB v0gt B 2gX0üv0gt 0
M˖೚ㄦⱘ䋼䞣˄kg˅
M C
JW˖ᛃ䞣 ˄kggm2˅
re˖ᮟ䕀ञᕘ(mm)
ᮟ䕀ⱘЁᖗ
JW JC+Mgre2h10-6(kggm2)
RFID
䇏ⷕ఼
▔‫ܝ‬ ᷛ䆚఼
旋转棱柱的惯量
ᴃ䇁㾷䇈
M˖ễ᷅ⱘ䋼䞣˄kg˅
M
b˖催ᑺ˄mm˅
L˖䭓˄mm˅
JW˖ᛃ䞣 ˄kggm2˅
a˖ᆑ˄mm˅
JW
M(a2+b2) 12
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。
Ԏ᳡㋏㒳 ব乥఼ RFID 䇏ⷕ఼ ▔‫ܝ‬ ᷛ䆚఼ ᴃ䇁㾷䇈 ᡔᴃᣛफ ֵᙃ
Ԏ ᳡ ⬉ ᴎ ⱘ 䗝 ᅮ
ֵᙃ
速度梯度指定时 的上升沿
Ԏ ᳡ ⬉ ᴎ ⱘ 䗝 ᅮ
䗳 ᑺ
v0 v1 vg
tg
tA
䗳ᑺẃᑺ α
vg tg
ᯊ䯈
最高速度 加减速时间 移动距离
v0 =
X0 tA
tA =
X0 v0
X0 v0gt A
X0˖೼ᯊ䯈t 0鼠ࡼⱘ䎱行(mm) v0 ˖᳔催䗳ᑺ(mm/s) t 0 ˖‫އ‬ᅮԡ㕂ⱘᯊ䯈(s) t A ˖ࡴ‫ޣ‬䗳ᯊ䯈(s)
ৃ㓪⿟ ᥻ࠊ఼ ໪ೈᎹ‫݋‬
⦄എ㔥 㒰䆒໛ ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
᮴㒓䆒໛
ৃ㓪⿟ 㒜ッ ,7g䕃ӊ 㒘ӊ ѻક㒘 Ԏ᳡㋏㒳
ব乥఼
RFID
䇏ⷕ఼
▔‫ܝ‬ ᷛ䆚఼
ᴃ䇁㾷䇈
ᡔᴃᣛफ
ֵᙃ
Ԏ ᳡ ⬉ ᴎ ⱘ 䗝 ᅮ
1315
伺服电机的选定
ৃ㓪⿟
᥻ࠊ఼ ■惯量的计算公式
໪ೈᎹ‫݋‬
⦄എ㔥 㒰䆒໛
ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
获得方法
• 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。
伺服电机的选定
ৃ㓪⿟ ᥻ࠊ఼
໪ೈᎹ‫݋‬
⦄എ㔥 㒰䆒໛ ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
᮴㒓䆒໛
ৃ㓪⿟ 㒜ッ ,7g䕃ӊ 㒘ӊ ѻક㒘 Ԏ᳡㋏㒳
• 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。
运行环境
1313
伺服电机的选定
计算公式
ৃ㓪⿟
᥻ࠊ఼ ■动作模式的计算公式
໪ೈᎹ‫݋‬
⦄എ㔥 㒰䆒໛
ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
᮴㒓䆒໛
ৃ㓪⿟ 㒜ッ
,7g䕃ӊ 㒘ӊ
ѻક㒘
三角形
䗳 ᑺ v0
tA
tA
t0 X0
ᯊ䯈
Ԏ᳡㋏㒳 ব乥఼
䗳 ᑺ
v0
RFID
梯形
䇏ⷕ఼
▔‫ܝ‬ ᷛ䆚఼
ᴃ䇁㾷䇈
ᯊ䯈
tA
tB
tA
t0
XA
XB
XA
X0
ᡔᴃᣛफ
J1˖೚ㄦⱘᛃ䞣˄kggm2˅
J2˖⠽ԧ‫އ‬ᅮⱘᛃ䞣˄kggm2˅
M2˖⠽ԧⱘ䋼䞣˄kg˅ JW˖ᛃ䞣˄kggm2˅
JW J1J2
˄ ˅ M18gD2+
M2gD2 4
h106(kggm2)
1316
伺服电机的选定
ৃ㓪⿟ ᥻ࠊ఼
M
໪ೈᎹ‫݋‬
用齿轮/ 齿条传动时 的惯量
JW˖ᛃ䞣 ˄kggm2˅
ব乥఼
RFID
䇏ⷕ఼
▔‫ܝ‬ ᷛ䆚఼
ᴃ䇁㾷䇈
ᡔᴃᣛफ
ֵᙃ
Ԏ ᳡ ⬉ ᴎ ⱘ 䗝 ᅮ
1311
伺服电机的选定
伺服电机选定的流程图
ৃ㓪⿟ ᥻ࠊ఼
选定 START ໪ೈᎹ‫݋‬
⦄എ㔥 㒰䆒໛
ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
᮴㒓䆒໛
ৃ㓪⿟ 㒜ッ
,7g䕃ӊ 㒘ӊ
ѻક㒘
Ԏ᳡㋏㒳
是否决定 机械系统?
YES
是否决定 动作模式?
⬉ᴎ
JL˖ᤶㅫࠄ⬉ᴎ䕈ⱘ䋳䕑ᛃ䞣 ˄kggm2˅
JL J1G2(J2+JW)(kggm2)
ব乥఼ RFID 䇏ⷕ఼ ▔‫ܝ‬ ᷛ䆚఼ ᴃ䇁㾷䇈 ᡔᴃᣛफ ֵᙃ
Ԏ ᳡ ⬉ ᴎ ⱘ 䗝 ᅮ
1317
伺服电机的选定
ৃ㓪⿟
᥻ࠊ఼ ■负载转矩的计算公式
໪ೈᎹ‫݋‬
⦄എ㔥 㒰䆒໛
对外力的转矩
ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
JW˖ᛃ䞣 ˄kggm2˅ M1˖೚ㄦ1ⱘ䋼䞣˄kg˅
D2˖೚ㄦ2ⱘⳈᕘ˄mm˅ M2˖೚ㄦ2ⱘ䋼䞣˄kg˅
JW J1J2J3J4
˄ JW
M1gD12 8

M2gD22 8g
D12 D22

˅ M3gD12 4

M4gD12 4
h10-6
˄kggm2˅
工件处于被滚轴夹入 状态时的惯量
JW˖㋏㒳ᭈԧⱘᛃ䞣˄kggm2˅ J1 ˖ ⒮䕈1ⱘᛃ䞣 ˄kggm2˅ J2 ˖ ⒮䕈2ⱘᛃ䞣˄kggm2˅ D1˖ ⒮䕈1ⱘⳈᕘ˄mm˅ D2˖ ⒮䕈2ⱘⳈᕘ˄mm˅ M ˖Ꮉӊⱘㄝᬜ䋼䞣˄kg˅
J1 ⒮䕈1 D1 JW
M
D2
⒮䕈2 J2
˄ ˅ JW J1
D1 D2
2
J2
MgD12 4
h10-6
˄kggm2˅
换算到电机轴的负载 惯量
䋳䕑
JW˖䋳䕑ᛃ䞣 ˄kggm2˅
Z1˖⬉ᴎջ啓䕂啓᭄ J1˖⬉ᴎջ啓䕂ᛃ䞣 ˄kggm2˅
ব䗳Ӵࡼ↨G˙Z1/ Z2
啓䕂
Z2˖䋳䕑ջ啓䕂啓᭄
J2˖䋳䕑ջ啓䕂ᛃ䞣 ˄kggm2˅
ৃ㓪⿟ 㒜ッ
,7g䕃ӊ 㒘ӊ
ѻક㒘
Ԏ᳡㋏㒳
ব乥఼
RFID
工作模式的设定画面
䇏ⷕ఼
▔‫ܝ‬ ᷛ䆚఼
ᴃ䇁㾷䇈
ᡔᴃᣛफ
ֵᙃ
电机选择·判定画面
Ԏ ᳡ ⬉ ᴎ ⱘ 䗝 ᅮ
1310
驱动器选择画面
特长
• 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
,7g䕃ӊ 㒘ӊ ѻક㒘
Ԏ᳡㋏㒳
M3˖⠽ԧⱘ䋼䞣˄kg˅ M4˖Ӵ䗕ᏺⱘ䋼䞣˄kg˅
用传送带运送物体时 的惯量
JW˖ᛃ䞣˄kggm2˅ J1 ˖೚ㄦ1ⱘᛃ䞣˄kggm2˅ J2 ˖೚ㄦ2᠔ѻ⫳ⱘᛃ䞣˄kggm2˅ J3 ˖⠽ԧ᠔ѻ⫳ⱘᛃ䞣˄kggm2˅ J4 ˖Ӵ䗕ᏺ᠔ѻ⫳ⱘᛃ䞣˄kggm2˅
D1˖೚ㄦ1ⱘⳈᕘ˄mm˅
说明
·根据每个动作区间的转矩计算再生能量
参见项目
·再生能量的计算请参见各商品 的使用说明书。
໪ೈᎹ‫݋‬
⦄എ㔥 㒰䆒໛
·确认编码器的脉冲数是否满足系统要求规格 ·定位的精度 的分辨率。
ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
᮴㒓䆒໛
·确认计算结果和初步选定的电机的规格是否 ·下表 相符。 与规格不相符时，变更临时选定的电机后，再 次计算。
v0
t0gα 2
(1-
1-
4X0 t0gα
)
tA
t A ᯊ䯈
t0
上升沿时间
tA
v0 α
t0 2
(1-
1-
4X0 t0gα
)
X0˖‫އ‬ᅮԡ㕂ⱘ䎱行(mm) t 0 ˖‫އ‬ᅮԡ㕂ⱘᯊ䯈(s) t A ˖ࡴ‫ޣ‬䗳ᯊ䯈(s) v0 ˖᳔催䗳ᑺ(mm/s) α ˖䗳ᑺẃᑺ
䗳 ᑺ
v0
tA
tA
t0 X0
ᯊ䯈
h10-6(kggm2)
ᡔᴃᣛफ
ֵᙃ
直线运动物体的惯量
Ԏ ᳡ ⬉ ᴎ ⱘ 䗝 ᅮ
将物体用滑轮提升时 的惯量
M˖䋳䕑䋼䞣˄kg˅
P˖⒮⦴ϱᴴⱘ㡖䎱˄mm˅
JB˖⒮⦴ϱᴴⱘᛃ䞣 ˄kggm2˅
JW M
P 2±
2h10-6+JB(kggm2)
JW˖ᛃ䞣 ˄kggm2˅
D˖Ⳉᕘ˄mm˅
JW
M1˖೚ㄦⱘ䋼䞣˄kg˅
伺服电机的选定
伺服电机的选定软件
ৃ㓪⿟ ᥻ࠊ఼
可用电脑进行伺服电机选定的
໪ೈᎹ‫݋‬
「选定的电机(Motor Selection Programmer)选定程序for Windows版」
⦄എ㔥
㒰䆒໛ 「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？
ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
᮴㒓䆒໛
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。
NO
关系）。
·将控制对象的动作模式换算为电机轴上的动
作形式。
·对于所有由伺服电机的旋转带动的部分，为了 ·惯量的计算公式 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。
·摩擦转矩的计算
·负载转矩的计算公式
对于各要素，如有必要，可计算摩擦力、并换
M˖䋼䞣˄kg˅
D Hale Waihona Puke Baidu啓䕂Ⳉᕘ˄mm˅
啓ᴵ
JW D
JW Mg4 D2h10-6˄kggm2˅
⦄എ㔥 㒰䆒໛
ⳕᏗ㒓 ⳕᎹᯊ䆒໛
᮴㒓䆒໛
带配重时的惯量
D˄mm˅ JW
M2 M1
JW˖ᛃ䞣˄kggm2˅ M1˖䋼䞣˄kg˅ M2˖䋼䞣˄kg˅
JW
D2(M1M2) 4
h10-6˄kggm2˅
ৃ㓪⿟ 㒜ッ