伺服选型流程.ppt

課程大綱,伺服選用,伺服使用,故障排除,伺服選用流程,伺服選定 注意事項,伺服選定 計算,伺服接線,參數調整,異常處理,回生計算,選用何種馬達,1、性能要求：定位、定速、定扭力 2、速度要求：高速、低速 3、定位要求 4、尺寸 5、價格,馬達選用的規格 1、馬達容量（W） 2、馬達額定轉速（rpm） 3、額定扭矩及最大扭矩（N m） 4、轉子慣量（kg ） 5、是否需要煞車（制動器） 6、體積、重量、尺寸,如何選定伺服馬達（13 ）,馬達選用考慮因素 1、負載機構 2、動作模式 3、負載速度 4、定位精度 5、使用環境,如何選定伺服馬達（23 ）,減速機構的影響 1、回轉速度：NM = Nt ×R 2、扭力：TL = T ×（1÷R） 3、慣量（GD²）：GD² L = GD² L ×（1÷R）²,1、負載扭力 加速扭力馬達最大扭力 連續實效負載扭力馬達額定扭力 消耗回生電力驅動器內回生容量 負載扭力馬達額定扭力 2、負載慣性矩35倍馬達轉子慣性矩 3、最大移動速度馬達最大轉速 4、負載率在85以下 5、馬達的扭矩特性,如何選定伺服馬達（33 ）,AC伺服馬達的選用流程（12）,伺服機構的確認 （含減速比）,製作運轉曲線（速度曲線）,計算回轉速度 計算負載慣量（GDL²） 計算負載扭力（TL）,選擇伺服馬達,負載慣量 （GDL²）是否低於馬達轉子慣量 的35倍,1、增加減速機構 2、降低瞬間負載慣量 （GDL²） 3、更改為容量更大的 馬達 4、變更運轉曲線（速度 曲線）,YES,NO,計算加減速扭力（TaTd）,加速扭力（Ta）與 負載扭力（TL）合計在瞬間最大扭 力（Tmax）以下,YES,NO,AC伺服馬達的選用流程（22）,計算實效負載扭力（Trms）,實效負載扭力（Trms） 在額定扭力（TM）以下,YES,NO,決定使用馬達,機械傳動方式,1、滾珠螺桿傳動,2、齒條及小齒輪傳動,應用場合：短距離移動，高精度,齒條,小齒輪,應用場合：較長距離移動,機械傳動方式,3、時規皮帶傳動,時規齒輪,時規皮帶,齒,應用場合：大型搬運及精密機械,4、鏈條傳動,應用場合：長距離及高速位移,機械傳動方式,5、滾輪送料傳動,送料滾輪直徑,送料滾輪,應用場合：衝床機械定尺寸送料及切割機,6、台車傳動,運動方向,2、水平運動,1、旋轉運動,3、垂直運動,通常應用於分度盤,通常應用於滾珠螺、齒輪、皮帶、鏈條傳動元件,通常應用於機械升降軸、機械手臂上下軸,伺服馬達容量計算步驟及公式,V,速度線,TP,TL,Ts,ta,tc,td,tm,tcy,扭力線,1、繪製速度曲線圖,伺服馬達容量計算步驟及公式,2、計算回轉速度 A、負載端回轉速度（ N ） N=依據機械構成而變化 B、馬達端回轉速度（ NM ） NM = N×R 3、計算負載扭力（TL） TL 依據機械構成而變化 4、計算負載慣量（JL） JL 依據機械構成而變化,伺服馬達容量計算步驟及公式,5、計算負載運行能量（Po） Po ,60,2 ×NM ×TL,6、計算負載啟動能量（Pa） Pa （ ×NM）² ×,60,2,ta,JL,7、選定伺服馬達條件 負載扭力（TL）馬達額定扭力 Pa Po 1.52倍馬達額定輸出功率 NM馬達最大轉速 負載慣量（JL ）35倍馬達轉子慣量,伺服馬達容量計算步驟及公式,8、檢查所選定的伺服馬達 A、啟動扭力檢查（TP） TP TL 啟動扭力（TP）瞬間最大扭力 B、停止扭力檢查（TS） Ts TL 停止扭力（TS）瞬間最大扭力,60 ×ta,2 ×NM ×（JMJL ）,60 ×td,2 ×NM ×（JMJL ）,伺服馬達容量計算步驟及公式,C、實效扭力檢查（Trms） Trms 實效扭力（Trms）額定扭力,tcy,TP² ×taTL² ×tcTs² ×td,伺服馬達容量計算相關公式,1、移動量 （m）,= ×,V ,60,ta2tctd,2,當 ta td,= ×（tmta）,V ,60,2、馬達軸回轉速度NM（r/min）,NM = N×R,60 ×（TPMTL）,2 ×NM ×（JMJL ）,3、最小啟動時間tam（s）,tam =,60 ×（TPMTL）,2 ×NM ×（JMJL ）,4、最小制動時間tdm（s）,tdm =,負載扭力及負載慣量計算公式,1、回轉體,A、負載扭力TL（N m ）,TL,R ×,T,B、負載慣量JL（ ）,實心圓柱,空心圓柱,L（m）,D（m）,L（m）,D0 （m）,D1 （m）,（以馬達軸換算回轉運動部份的慣量）,減速機入力側的回轉運動部份 × ×L ×D（實心圓柱）,32,JK × ×L ×（D0 D1）（空心圓柱）,32,減速機出力側的回轉運動部份 JL1,R²,JK,JL JKJL1,1/R,N,JK ×MK ×D²,8,1,負載扭力及負載慣量計算公式,2、螺桿（水平）,A、負載扭力TL（N m ）,TL,2 ×R ×,9.8 ××M×PB,B、負載慣量JL（ ）,JL JKJL1 JL2,V ,M,1/R,PB,直線運動部份 JL2M ×（ ）²,2R,PB,C、負載軸回轉速度N（r/min）,N,PB,V ,負載扭力及負載慣量計算公式,2、螺桿（垂直）,A、負載扭力TL（N m ）,TL,2 ×R ×,9.8 ×（MMC）×PB,B、負載慣量JL（ ）,JL JKJL1 JL2,V ,M,1/R,PB,直線運動部份 JL2（M MC ） ×（ ）²,2R,PB,C、負載軸回轉速度N（r/min）,N,PB,V ,MC,伺服馬達容量選擇範例,Ex1:,負 載 速 度：V =10 m/min,伺服馬達,聯軸器,直線運動機構,滾珠螺桿,直線運動機構質量：M =200 ,滾 珠 螺 桿 長 度：LB =1.4 m,滾 珠 螺 桿 直 徑：DB =0.04 m,滾 珠 螺 桿 導 程：PB =0.01 m,聯 軸 器 質 量：Mc =1 ,聯 軸 器 外 徑：Dc =0.06 m,動 作 次 數：n = 40 次/min,動 作 距 離： = 0.15 m,動 作 時 間：tm = 1.0 s以下,摩 擦 係 數：= 0.2,機 械 效 率：= 0.85（85）,1、速度圖,V,10,速 度 （m/min）,ta,td,tc,1.0,tcy,時間（s）,t = = = 1.5 （ s ）,n,60,60,ta = td,ta = tm = （s）,V,60 ×,60 ×,tc = ta ×2 = （s）,伺服馬達容量選擇範例,2、回轉速度,負載端回轉速度 N （r/min）,PB,V ,負載端回轉速度 N M N ×R（直結）= × = （r/min）,3、負載扭力,TL （Nm）,2 ×R ×,9.8 ××M×PB,2 × ×,×××,4、負載慣量,馬達軸換算負載慣量JL JBJC JL1 （）,直線運動部份JL1M ×（ ）² ×（ ）² = （）,2R,PB,螺桿部份 JB ××L×D ×7.87×10¯³× ×（ ）,32,32, （ ）,2×,聯軸器部份,JC ×MC×D² = ×1 ×（ ）² （）,8,1,8,1,伺服馬達容量選擇範例,5、負載運行能量（Po） Po （W）,60,2×NM×TL,60,2× × ,6、負載啟動能量（Pa） Pa （ ×NM）² × （ × ） ² × （W）,60,2,ta,JL,60,2,7、選定伺服馬達條件 負載扭力（TL）馬達額定扭力 Pa Po 12倍馬達額定輸出功率 NM馬達最大轉速 負載慣量（JL ）35倍馬達轉子慣量 依條件選定： ,伺服馬達容量選擇範例,選定馬達規格（ ） 馬達額定輸出功率 （W） 馬達額定轉速 （rpm） 馬達額定扭力 （Nm） 瞬間最大扭力 （Nm） 馬達轉子慣量 （）,8、檢查所選定的伺服馬達 A、啟動扭力檢查（TP） TP TL （Nm） B、停止扭力檢查（TS） Ts TL （Nm）,60 ×ta,2 ×NM ×（JMJL ）,60 ×td,2 ×NM ×（JMJL ）,60 ×,2× ×（ ）× ,伺服馬達容量選擇範例,C、實效扭力檢查（Trms） Trms （Nm）,tcy,TP² ×taTL² ×tcTs² ×td,（ ）² × ² × （）² × ,外部回生電阻的選定,是由負載率，負載inertia，動作波形的三個對象 來算出回生電阻之概略值。 1、依馬達実効負荷率來推定回生容量。 P（×TC×NM×Pf ²× ）÷（2 ×60 ×） TP ÷TC Ta=Tp ×Tc,2、依負載慣量來推定回生容量 Ta （ 2×NM×（JMJL）÷（60×Ta）TL Td （ 2×NM×（JMJL）÷（60×Ta）TL Pf Trms ÷TC ER（1÷2）×（JMJL）× （ 2×NM÷60）² EC （1÷2）×C×（VS²（2×VC）² ） E ER× EC P E÷tcy,3、依動作波形來推定回生容量 Pf Trms ÷TC Eb（1÷2）× 2×NM ×TL ÷60×Td EC （1÷2）×C×（VS²（2×VC）² ） E ER× EC P E÷tcy,外部回生電阻的選定,4、求出回生阻抗值 RMIN=VS÷I NM （NM²（60÷ 2）² ×2×EC÷（ J×） PMAX 2×NM ×Td ÷60× RMAXVS ²÷PMAX VS V HO VS V EO I P A HO I P A EO,安裝方式外部配線,電源與馬達連接圖,位置命令接線方式,PLC,24V,P,GND,DG 48,PP 14,PN 15,A.,PLC,+24V 45,P,GND,DG 48,PP 14,PN 15,B.,（外部電源）,HO,HO,Controller,GND,DG 48,DG 48,HO1,HO2,所有的控制線以並連方式接到兩台驅動器上， 且DG一定要串接。,Controller,IN,PA,PA,Line Driver 轉TTL準位 （此方式較好）,HO,A.,Controller,IN,PA,PA,HO,B.,DG,GND,2K,安裝方式外部配線,安裝方向以及間隔,CN1及CN2端子說明,參數說明及調整,參數說明及調整,40,故障排除,故障排除,故障排除,雜訊對策：,將動力線（電源線、馬達線等的強電迴路） 與信號線相距30公分以上來配線，不要在同 一配線管（duct）配線。 信號線編碼器輸入線請使用雙絞對線(含隔離) ，配線的長度，指令輸入線為3公尺，編碼器 輸入線20尺以內為宜。 接地請以使用第3種接地（接地電阻值為100 以下）為宜，而且必須單點接地 輸入電源外接雜訊濾波器,驅動器,R,S,FG,AC輸入,濾波器,故障排除,在信號線上連接電容（但會降低響應頻率）,PLC,24V,P,GND,DG 48,PP 14,PN 15,（外部電源）,HO,2K,104 or 103,PLC,24V,P,GND,DG 48,PP 14,PN 15,（外部電源）,HO,2K,EG 44,將DG與EG連接（若外部電源異常時， Encoder會有損壞的危險）,符號對照表,N 1/R NM T TL V PB M Tpm,負載軸回轉速度 減速比 馬達回轉速度 N×R 負載軸換算後的負載扭力 馬達扭力 T×（1÷R ）負載的速度 摩擦係數 導螺桿導程 直線運動部份的質量 機械效率 伺服馬達的最大扭力,（r/min） （r/min） （N m） （N m） （m/min） （m） （） （N m）,轉子慣量 負載慣量 慣量比 定格轉矩 使用最大轉矩 使用最大回轉数 加速轉矩 減速轉矩 運行轉矩 加速時間 減速時間 運行時間 動作週期 馬達実効負荷率,回生符號對照表,JM JL JLJM TM TPTS NM TP TS TL ta td tc tcy Pf,kgm2 kgm2 倍 Nm 倍 1/min Nm Nm Nm sec sec sec sec (01),回生符號對照表,回生放電晶體最大電流 使用驅動器的電容容量 驅動器入力電圧 馬達驅動器効率 回生電圧 回轉減速能量 電容充電能量 回生能量 回生開始時回轉数 回生開始時電力 外部回生抵抗選定値 必要回生容量 最大阻抗値 最小阻抗値 最大実効電流 最小実効電流 最長阻抗ON時間 最短阻抗ON時間,A F VAC (01) V J J J 1/min W W Arms Arms msec msec,IP C VC VS ER EC E NM PMAX P RMAX RMIN IRMAX IRMIN tRMAX tRMIN,單位換算對照,1gf cm S² = 0.980665×10¯ kg 1kgf = 9.80665 N 1kgf 9.80665 N m GD ² =4×g×J（kg ） g9.8（m S² ）,培訓試題,1、試繪出馬達選用流程。 2、回生阻抗計算可依據哪三個項目作計算？ 3、現有一PLC控制器最大輸出頻率為10 ，搭配HO15及CB301C27F馬達，想 以10 的頻率使馬達達到3000rpm，請問電子齒輪比參數28、29、30、31分 別需設定為多少？ 28 （value） 29 （value） 30 （value） 31 （value） 4、要使HO驅動器正常工作（使馬達運轉），CN1最少需接哪幾條線？ 5、單位換算： A、1gf cm S² = kg B、1kgf = N C、1kgf N m,