Servo Motor Seçim Kılavuzu: Tork, Hız ve Doğruluğun Açıklaması

Endüstriyel bir makine için doğru servo motoru seçmek, motorun nominal gücünü kontrol etmekten daha karmaşık olabilir.

Bir servo motor yeterli beygir gücüne sahip olabilir ancak yine de hızlanma sırasında yeterli torku sağlayamayabilir. Gerekli maksimum hıza ulaşabilir ancak düşük hızda düşük performans gösterebilir. Ayrıca yüksek-çözünürlüklü bir kodlayıcıya da sahip olabilir, ancak makinenin tamamı yine de uygulamanın gerektirdiği konumlandırma doğruluğunu sağlayamıyor.

Nedeni basit: Tork, hız ve doğruluk birbiriyle bağlantılıdır.

Bir servo motor seçerken motora, enkodere, servo sürücüye, mekanik şanzımana ve gerçek yüke eksiksiz bir hareket kontrol sistemi olarak bakmanız gerekir.

Bu kılavuz en önemli üç konuyu açıklamaktadırservo motorseçim faktörleri-tork, hız ve doğruluk-ve endüstriyel uygulamalar için motor seçerken bunların birlikte nasıl kullanılacağını gösterir.

Servo Motor Seçiminde Tork, Hız ve Doğruluk Neden Önemlidir?

Farklı makinelerin servo motorlarından farklı talepleri vardır.

Bir paketleme makinesinin hızlı hızlanmaya ve hassas durdurmaya ihtiyacı olabilir.

Bir konveyörün kararlı, sürekli tork ve hız kontrolüne ihtiyacı olabilir.

Robotik bir eklem, kompakt bir pakette yüksek torka ihtiyaç duyabilir.

Bir CNC makinesi konumlandırma doğruluğuna ve düşük-hızda düzgün çalışmaya öncelik verebilir.

Bu nedenle her uygulama için "en iyi" olan tek bir servo motor yoktur.

Doğru motor aşağıdakilerin gerekli kombinasyonunu sağlamalıdır:

• Sürekli tork
• Tepe torku
• Çalışma hızı
• Maksimum hız
• Hızlanma
• Konumlandırma doğruluğu
• Kodlayıcı çözünürlüğü
• Yük ataleti
• Görev döngüsü

Bu parametreler arasında tork, hız ve doğruluk en önemli üç başlangıç ​​noktasıdır.

1. Tork: Servo Motor Yükünüzü Taşıyabilir mi?

Tork, servo motorun ne kadar dönme kuvveti üretebileceğini belirler.

Endüstriyel ekipmanlar için tork genellikle beygir gücüne bakmaktan daha önemlidir.

Bir servo motorun, makinenin mekanik direncini yenmek ve yükü hızlandırmak için yeterli torka ihtiyacı vardır.

Toplam tork gereksinimi şunları içerebilir:

Yük torku

Sürtünme torku

Hızlanma torku

Yerçekimi-ile ilgili tork

İletim kayıpları

Bu, motorun yalnızca yükün ağırlığına göre seçilmemesi gerektiği anlamına gelir.

Makinenin mekanik yapısı da bir o kadar önemlidir.

Sürekli Tork ve Tepe Torku

Bu, servo motor seçerken en önemli ayrımlardan biridir.

Sürekli Tork

Sürekli tork, motorun normal çalışma sırasında termal sınırlarını aşmadan sağlayabileceği tork miktarıdır.

Motorun uzun süre yük altında çalışması gerektiğinde önemlidir.

Örneğin:

Bir konveyör sürekli olarak 5 N·m torka ihtiyaç duyabilir.

Bu durumda seçilen motor, termal sınırında sürekli çalışmadan 5 N·m yükü kaldırabilecek yeterli sürekli torka sahip olmalıdır.

Tepe Torku

Tepe torku, kısa süreler için mevcut olan daha yüksek torktur.

Aşağıdaki durumlarda önemli hale gelir:

• Başlatmak
• Hızlanma
• Hızlı yavaşlama
• Yön değişiklikleri
• Ani yük değişiklikleri

Örneğin bir makine şunları gerektirebilir:

5 N·m sürekli tork

Ancak

10 N·m tepe torku

hızlanma sırasında.

Yeterli sürekli torka sahip ancak tepe torku yetersiz olan bir motor, sabit hızda normal şekilde çalışabilir ancak makinenin hızlı bir şekilde hızlanması gerektiğinde zorluk yaşayabilir.

Bu nedenle her iki sayının da kontrol edilmesi gerekir.

Ne Kadar Tork Marjı Bırakmalısınız?

Yaygın bir hata, nominal torku hesaplanan yüke tam olarak eşit olan bir motor seçmektir.

Gerçek makineler nadiren tamamen sabit koşullar altında çalışır.

Yükler şunlardan dolayı değişebilir:

• Ürün ağırlığı
• Mekanik sürtünme
• Sıcaklık
• Giymek
• Hızlanma
• İletim verimliliği
• Üretim koşulları
• Bu nedenle makul bir mühendislik marjı faydalıdır.

Ancak hesaplanan yükten birkaç kat daha büyük bir motor seçmek her zaman daha iyi değildir.

Büyük boyutlu bir motor şunları artırabilir:

• Motor maliyeti
• Servo sürücü maliyeti
• Sistem ataleti
• Kurulum alanı
• Enerji tüketimi

Amaç, sistemi gereksiz yere büyütmeden yeterli tork kapasitesi sağlamaktır.

2. Hız: Motorun Ne Kadar Hızlı Çalışması Gerekir?

Hız ikinci önemli husustur.

Servo motor seçerken yalnızca maksimum devir sayısına bakmayın.

Üç çalışma noktası belirlemelisiniz:

Minimum çalışma hızı

Normal çalışma hızı

Maksimum çalışma hızı

Önemli soru şu değil:

"Bu motor ne kadar hızlı dönebilir?"

Bu:

"Bu motor, makinemin gerçekte ihtiyaç duyduğu hızda gerekli torku sağlayabilir mi?"

Bu ayrım son derece önemlidir.

Bir servo motorun maksimum hızı 5.000 RPM olabilir, ancak bu onun maksimum torkunu 5.000 RPM'de sağlayabileceği anlamına gelmez.

Servo motorlar, seçim sırasında dikkate alınması gereken tork-hız özelliklerine sahiptir.

Yüksek Hız ve Yüksek Torku Birleştirmek Neden Zor Olabilir?

Motor hızı ve torku, motorun elektriksel ve mekanik özellikleriyle yakından ilgilidir.

Hız arttığında motor mevcut torkun azaldığı bir bölgeye girebilir.

Bu önemli bir seçim sorusu yaratır:

Yüksek torka, yüksek hıza veya her ikisine aynı anda mı ihtiyacınız var?

Örneğin:

Başvuru A

Çalışma hızı: 1.000 RPM

Gerekli tork: 10 N·m

Uygulama B

Çalışma hızı: 4.000 RPM

Gerekli tork: 10 N·m

Her iki uygulama da aynı torku gerektirmesine rağmen, Uygulama B çok daha zorludur çünkü motorun bu torku çok daha yüksek bir hızda koruması gerekir.

Bu nedenle yalnızca tork değerine bakmak yeterli değildir.

Her zaman motorun tork-hız eğrisini kontrol edin.

Hız Aynı zamanda Hızlanmayla da İlgilidir

Servo uygulamalarda maksimum hız denklemin yalnızca bir parçasıdır.

Hızlanma daha da önemli olabilir.

Şuradan taşınması gereken bir makine düşünün:

0 → 0,2 saniyede 3.000 devir/dakika

Bu, şunları alan bir makineden çok farklıdır:

3.000 RPM'ye ulaşmak için 10 saniye.

İlk uygulama çok daha yüksek dinamik performans gerektirir.

Motor, rotoru ve bağlı yükü gereken sürede hızlandırmak için yeterli tork sağlamalıdır.

Bu nedenle seçim sırasında motor tedarikçisine hızlanma gereklilikleri sağlanmalıdır.

3. Doğruluk: Servo Motor Yükü Ne Kadar Hassas Şekilde Konumlandırabilir?

Servo motor seçiminde doğruluk sıklıkla yanlış anlaşılır.

Birçok alıcı, yüksek kodlayıcı çözünürlüğünün otomatik olarak makinenin son derece yüksek konumlandırma doğruluğuna sahip olacağı anlamına geldiğini varsayar.

Bu mutlaka doğru değildir.

Gerçek sistem doğruluğu birden fazla bileşene bağlıdır:

• Kodlayıcı çözünürlüğü
• Servo kontrol algoritması
• Mekanik boşluk
• Mil sertliği
• Şanzıman doğruluğu
• Kaplin esnekliği
• Makine titreşimi
• Yük ataleti
• Mekanik imalat toleransı

Kodlayıcı tüm sistemin yalnızca bir parçasıdır.

Kodlayıcı Çözünürlüğü ve Gerçek Konumlandırma Doğruluğu

Bu iki terimi aynı şey olarak ele almamak gerekir.

Kodlayıcı Çözünürlüğü

Kodlayıcı çözünürlüğü, kodlayıcının şaft konumundaki değişiklikleri ne kadar hassas bir şekilde algılayabildiğini açıklar.

Daha yüksek çözünürlük, denetleyiciye daha fazla geri bildirim bilgisi sağlar.

Bu şunları geliştirebilir:

• Konum geri bildirimi
• Düşük-hız düzgünlüğü
• Hareket kontrolü
• Tekrarlanabilirlik

Ancak daha yüksek çözünürlük mekanik hataları otomatik olarak ortadan kaldırmaz.

Gerçek Konumlandırma Doğruluğu

Konumlandırma doğruluğu, gerçek mekanik konumun komut verilen konuma ne kadar yakın olduğunu açıklar.

Örneğin, bir makineye 100,00 mm'ye gitme komutu verildiyse ancak son konum 100,08 mm ise konumlandırma hatası 0,08 mm olur.

Bu hata aşağıdakilerden kaynaklanabilir:

• Şanzıman boşluğu
• Kemer esnekliği
• Vida ucu hatası
• Mekanik deformasyon
• Kodlayıcı montajı
• Yük hareketi

Bu nedenle, bir müşteri "Yüksek-hassasiyete sahip bir servo motora ihtiyacım var" dediğinde doğru soru şudur:

Komple makinenin gerçekte hangi hassasiyete ihtiyacı var?

Tekrarlanabilirlik ve Doğruluk

Bunlar da farklı kavramlardır.

Bir makine tekrar tekrar hemen hemen aynı konumda durabilir ancak yine de komut verilen konumdan biraz uzakta olabilir.

Örneğin:

• Hedef pozisyon: 100,00 mm
• Gerçek sonuçlar:
• 100,08mm
• 100,08mm
• 100,07 mm
• 100,08mm

Sistemin tekrarlanabilirliği iyidir ancak mutlak doğruluğu zayıftır.

Bu ayrım aşağıdaki gibi uygulamalarda önemlidir:

• CNC ekipmanı
• Robotik
• Muayene makineleri
• Yarı iletken ekipman
• Hassas montaj
• Otomatik konumlandırma sistemleri

Yük Ataleti: Servo Performansının Arkasındaki Gizli Faktör

Tork, hız ve doğruluk, yük ataletinden ayrı olarak değerlendirilemez.

Bir servo motor yeterli nominal torka sahip olabilir ancak bağlı yükün ataletinin çok yüksek olması durumunda yine de düşük performans gösterebilir.

Yüksek atalet şunlara neden olabilir:

• Yavaş hızlanma
• Aşım
• Titreşim
• Uzun yerleşme süresi
• Konumlandırma hataları
• Servo kararsızlığı

Yaygın olarak görülen yüksek-atalet yükleri şunları içerir:

• Büyük silindirler
• Döner tablalar
• Volanlar
• Büyük dişliler
• Ağır robotik kollar
• Yüksek-kütleli dönen düzenekler

Bu nedenle motor tedarikçisi mümkün olduğunca yaklaşık yük ataletini bilmelidir.

Servo Sürücü Neden Önemlidir?

Servo motor sistemin sadece bir parçasıdır.

Servo sürücü, elektrik gücünün motora nasıl iletileceğini ve geri besleme sinyalinin nasıl işleneceğini belirler.

Bir motor seçmeden önce aşağıdakiler arasındaki uyumluluğu doğrulayın:

• Motor voltajı
• Motor akımı
• Kodlayıcı
• Servo sürücü
• Denetleyici
• İletişim arayüzü

Mükemmel özelliklere sahip bir motor, sürücü uygun şekilde eşleştirilmediği takdirde yine de kötü sonuçlar verebilir.

Bu nedenle motor ve sürücü bir sistem olarak seçilmelidir.

Uygulamaya Göre Doğru Servo Motorun Seçilmesi

Farklı uygulamalar farklı spesifikasyonlara öncelik verir.

Bu nedenle basitçe "2 kW'lık bir servo motor" istemek, doğru seçim için yeterli bilgi sağlamaz.

24V vs 48V vs 220V Servo Motorlar

Gerilim bir diğer önemli seçim faktörüdür.

24V Servo Motorlu

24V servo motorlar genellikle aşağıdakiler için değerlendirilir:

AGV'ler

AMR'ler

Mobil robotlar

Pille-çalışan makineler

Kompakt otomasyon ekipmanları

Makine zaten 24V DC elektrik mimarisini kullandığında özellikle kullanışlıdırlar.

48V Servo Motorlu

48V sistemler 24V sistemlere göre daha düşük akımla daha fazla güç sağlayabilmektedir.

Bu aşağıdakiler için yararlı olabilir:

Mobil robotlar

Elektrik ekipmanları

Orta-güç otomasyonu

Pille-çalışan endüstriyel sistemler

Daha düşük akım, kablo boyutunun ve elektrik kayıplarının azaltılmasına da yardımcı olabilir.

220V Servo Motorlu

220V servo motorlar, daha yüksek güce ihtiyaç duyulan endüstriyel otomasyonda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tipik uygulamalar şunları içerir:

CNC makineleri

Endüstriyel robotlar

Paketleme makineleri

Otomatik üretim ekipmanları

Uygun voltaj, yalnızca motor tercihinden ziyade makinenin tüm elektrik mimarisine bağlıdır.

Ne Zaman Şanzımana İhtiyacınız Var?

Uygulama aşağıdakilere ihtiyaç duyduğunda bir dişli kutusu gerekli olabilir:

Yüksek çıkış torku

Düşük çıkış hızı

Yüksek konumlandırma doğruluğu

Daha iyi atalet eşleştirmesi

Örneğin, bir servo motor birkaç bin RPM'de verimli bir şekilde çalışabilirken makinenin yalnızca birkaç yüz RPM'ye ihtiyacı vardır.

Bir dişli kutusu çıkış torkunu artırırken hızı azaltabilir.

Ancak dişli kutuları aynı zamanda şunları da sunar:

Boşluk

Mekanik kayıplar

Ek maliyet

Ek bakım

Hassas uygulamalar için dişli kutusu boşluğunun doğruluk analizine dahil edilmesi gerekir.

Ne Zaman Yüksek Torklu Servo Motor Seçmelisiniz?

Uygulama şunları içerdiğinde yüksek torklu bir servo motor dikkate alınmalıdır:

Ağır yükler

Hızlı hızlanma

Sık çalıştırma ve durdurma

Yüksek atalet

Dikey kaldırma

Büyük döner ekipman

Ağır-iş robotları

Ancak yüksek tork "daha iyi" ile karıştırılmamalıdır.

Makineniz yalnızca az miktarda torka ihtiyaç duyuyorsa, önemli ölçüde büyük boyutlu, yüksek torklu bir motor kullanmak, performansı artırmadan sistem maliyetini artırabilir.

Motorun boyutu gerçek hareket profiline uygun olmalıdır.

Pratik Bir Servo Motor Seçim Süreci

İyi bir seçim süreci aşağıdaki adımlara indirgenebilir.

Adım 1 - Yükü Tanımlayın

Belirlemek:

Yük ağırlığı

Yük türü

Sürtünme

Yerçekimi etkileri

Mekanik şanzıman

Adım 2 - Torku Hesaplayın

Belirlemek:

Sürekli tork

Tepe torku

Başlangıç ​​torku

Hızlanma torku

Adım 3 - Hızı Tanımlayın

Tanımlamak:

Minimum hız

Normal hız

Maksimum hız

Hızlanma süresi

Adım 4 - Ataletin Hesaplanması

Aşağıdakilerin eylemsizliğini değerlendirin:

Motor

Kaplin

Vites kutusu

Kasnak

Rulo

Yük

Adım 5 - Doğruluğu Tanımlayın

Uygulamanın şunları gerektirip gerektirmediğini belirleyin:

Pozisyon doğruluğu

Tekrarlanabilirlik

Düşük-hız düzgünlüğü

Yüksek-çözünürlüklü geri bildirim

Adım 6 - Kodlayıcıyı Seçin

Gerekli kontrol performansına göre bir kodlayıcı seçin.

7 -. Adım Servo Sürücüyü Eşleştirin

Gerilim, akım, kodlayıcı, iletişim ve kontrol gereksinimlerini kontrol edin.

Adım 8 - Ortamı Değerlendirin

Sıcaklık, nem, toz, titreşim ve diğer çalışma koşullarını kontrol edin.

Adım 9 - Tüm Hareket Profilini Gözden Geçirin

Seçilen motorun yalnızca tek bir çalışma noktasını değil, gerçek döngüyü-işleyebildiğinden emin olun.

Alıcılar için Servo Motor Seçimi Kontrol Listesi

Teklif istemeden önce aşağıdaki bilgileri hazırlayın:

Mekanik

Yük ağırlığı

Yük ataleti

İletim türü

Dişli oranı

Şaft gereksinimleri

Montaj boyutları

Performans

Sürekli tork

Tepe torku

Nominal hız

Maksimum hız

Hızlanma süresi

Yavaşlama süresi

Görev döngüsü

Kesinlik

Gerekli konumlandırma doğruluğu

Gerekli tekrarlanabilirlik

Kodlayıcı tercihi

Boşluk gereksinimleri

Elektrik

Mevcut voltaj

Sürekli akım

Tepe akımı

Denetleyici türü

İletişim protokolü

Çevre

Ortam sıcaklığı

Toz

Nem

Titreşim

Kurulum koşulları

Bu bilgiler ne kadar eksiksiz olursa tedarikçinin doğru motoru önermesi de o kadar kolay olur.

Yaygın Servo Motor Seçimi Hataları

Sadece Watt Değerine Göre Seçim

Güç önemlidir ancak belirli bir hızdaki tork hakkında size yeterince bilgi vermez.

Tepe Torkunun Göz ardı Edilmesi

Bir motor sürekli yükü karşılayabilir ancak hızlanma sırasında başarısız olabilir.

Kodlayıcı Çözünürlüğünün Doğruluğa Eşit Olduğunu Varsayım

Mekanik boşluk ve deformasyon yine de nihai konumlandırma doğruluğunu sınırlayabilir.

Ataletin Göz ardı Edilmesi

Yüksek yük ataleti, doğru şekilde çalıştırılan bir motorun kontrolünü zorlaştırabilir.

Motorun Aşırı Boyutlandırılması

Daha büyük bir motor otomatik olarak daha güvenilir veya daha verimli değildir.

Sürücüden Önce Motorun Seçilmesi

Motor ve sürücünün başlangıçtan itibaren uyumlu olması gerekir.

Auric Doğru Servo Motoru Seçmenize Nasıl Yardımcı Olur?

Endüstriyel OEM'ler için katalogdan servo motor seçmek zor olabilir çünkü katalog, gerçek makinenin tüm ayrıntılarını nadiren açıklar.

AurikServo motor seçimine uygulama tarafından yaklaşılır.

Seçim sürecinde yalnızca motor gücünü istemek yerine aşağıdakiler dikkate alınabilir:

Gerekli tork

Tepe torku

Çalışma hızı

Hızlanma

Yük ataleti

Kodlayıcı gereksinimleri

Gerilim

Montaj boyutları

Mil konfigürasyonu

Fren gereksinimleri

Servo sürücü uyumluluğu

Bu, özellikle mevcut mekanik yapıya veya yeni bir makine tasarımına uyan bir servo motora ihtiyaç duyan ekipman üreticileri için kullanışlıdır.

Auric ayrıca standart katalog özelliklerinin yeterli olmadığı OEM uygulamaları için özelleştirilmiş gereksinimleri de değerlendirebilir.

Amaç sadece daha yüksek spesifikasyona sahip bir motor sağlamak değildir.

Makinenin gerçek hareket gereksinimlerine uygun şekilde eşleşen bir motor sağlamaktır.

Sıkça Sorulan Sorular

Servo motor seçerken en önemli özellik nedir?

En önemli tek bir spesifikasyon yoktur. Tork, hız, ivme, yük ataleti, doğruluk ve görev döngüsünün birlikte dikkate alınması gerekir.

Çoğu uygulama için sürekli tork ve tepe tork, hesaplanacak ilk spesifikasyonlardır.

Gerekli servo motor torkunu nasıl hesaplarım?

Yük torkunu, sürtünmeyi, hızlanma gereksinimlerini, yerçekimini ve mekanik iletim kayıplarını değerlendirerek başlayın. En kötü-durum çalışma koşulu hesaplamaya dahil edilmelidir.

Daha yüksek RPM'li bir servo motor daha iyi performans sağlar mı?

Mutlaka değil. Yüksek bir maksimum hız, yalnızca makinenin gerçekten buna ihtiyaç duyması durumunda faydalıdır. Ayrıca motorun o hızda ne kadar tork sağlayabildiğini de kontrol etmeniz gerekir.

Yüksek-çözünürlüklü kodlayıcı makinenin daha doğru olmasını sağlar mı?

Otomatik olarak değil. Kodlayıcı çözünürlüğü geri besleme çözünürlüğünü artırır ancak nihai makine doğruluğu aynı zamanda mekanik boşluğa, iletim doğruluğuna, sağlamlığa, titreşime ve kontrol performansına da bağlıdır.

Servo motorumla birlikte bir dişli kutusuna ihtiyacım var mı?

Her zaman değil. Daha düşük hızda daha yüksek çıkış torkuna veya daha iyi yük eşleşmesine ihtiyaç duyduğunuzda dişli kutusu kullanışlıdır. Doğrudan-tahrikli servo motorlar, uygulamanın hızın düşürülmesini gerektirmediği durumlarda uygun olabilir.

24V, 48V ve 220V servo motorlar arasında nasıl seçim yapabilirim?

Mevcut elektrik mimarisiyle başlayın ve gerekli güç. 24V ve 48V, düşük-voltajlı ve pille-çalışan sistemlerde yaygındır; 220V ise daha yüksek-güçlü endüstriyel makinelerde daha yaygındır.

Son Düşünceler

Servo motor seçmek, en yüksek torka, en yüksek RPM'ye veya en yüksek enkoder çözünürlüğüne sahip motoru bulmakla ilgili değildir.

Tork, hız ve doğruluk arasında doğru dengeyi bulmakla ilgilidir.

Motorun normal yükü kaldırabilecek yeterli sürekli torka, hızlanmayı kaldırabilecek yeterli tepe torka, gerekli çevrim için yeterli hıza ve gerekli konumlandırma performansını elde etmek için uygun geri bildirime ihtiyacı vardır.

Aynı zamanda yük ataleti, mekanik aktarım, görev döngüsü, servo sürücü uyumluluğu ve çalışma ortamı da dikkate alınmalıdır.

Bu nedenle en iyi servo motorun mutlaka en büyük veya en güçlü model olması gerekmez.

Makinenin hizmet ömrü boyunca güvenilir ve ekonomik kalarak, gerekli torku gerekli hızda ve gerekli doğrulukla sağlayabilen motordur.

Endüstriyel OEM'ler ve otomasyon ekipmanı üreticileri için bu gereksinimlerin satın almadan önce tanımlanması, maliyetli motor değiştirme işlemlerini ve daha sonra devreye alma sorunlarını önleyebilir.

Gerçek yükü, hızı, ivmeyi, doğruluğu, görev döngüsünü ve kurulum gereksinimlerini sağlayabilirseniz Auric gibi profesyonel bir servo motor tedarikçisi, genel bir motor spesifikasyonundan uygun şekilde eşleşen bir hareket kontrol çözümüne geçmenize yardımcı olabilir.