伺服选型流程.ppt

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1、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（1R）3、慣量（GD）

2、：GD L=GD L（1R）,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（GDL）計算負載扭力（TL）,選擇伺服馬達,負載慣量（GDL）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（GDL）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

3、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

4、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=NR 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

5、啟動能量（Pa）Pa（NM）,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,TP taTL tcTs td,伺服馬達容量

6、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=NR,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（

7、D0 D1）（空心圓柱）,32,減速機出力側的回轉運動部份JL1,R,JK,JL JKJL1,1/R,N,JK MK D,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 MPB,B、負載慣量JL（）,JL JKJL1 JL2,V,M,1/R,PB,直線運動部份JL2M（）,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

8、）（）,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,

9、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 MPB,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（）（）=（）,2R,PB,螺桿部份 JB LD 7.8710（）,32,32,（）,2,聯軸器部份,JC MCD=1（）（）,8,1,8,1,伺

10、服馬達容量選擇範例,5、負載運行能量（Po）Po（W）,60,2NMTL,60,2,6、負載啟動能量（Pa）Pa（NM）（）（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（JMJ

11、L）,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,TP taTL tcTs td,（）（）,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（TCNMPf）（2 60）TP TC Ta=Tp Tc,2、依負載慣量來推定回生容量 Ta（2NM（JMJL）（60Ta）TL Td（2NM（JMJL）（60Ta）TL Pf Trms TC ER（12）（JMJL）（2NM60）EC（12）C（VS（2VC）E ER EC P Etcy,3、

12、依動作波形來推定回生容量 Pf Trms TC Eb（12）2NM TL 60Td EC（12）C（VS（2VC）E ER EC P Etcy,外部回生電阻的選定,4、求出回生阻抗值 RMIN=VSI NM（NM（60 2）2EC（J）PMAX 2NM Td 60 RMAXVS 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,Control

13、ler,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

14、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,104or103,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/RNM TTLVPBMTpm,負載軸回轉速度減速比馬達回轉速度 NR負

15、載軸換算後的負載扭力馬達扭力 T（1R）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,JMJLJLJMTMTPTSNMTPTSTLtatdtctcyPf,kgm2kgm2倍Nm倍1/minNmNmNmsecsecsecsec(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

16、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,AFVAC(01)VJJJ1/minWWArmsArmsmsecmsec,IPCVCVSERECENMPMAXPRMAXRMINIRMAXIRMINtRMAXtRMIN,單位換算對照,1gf cm S=0.98066510 kg 1kgf=9.80665 N1kgf 9.80665 N mGD=4gJ（kg）g9.8（m S）,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 S=kg B、1kgf=N C、1kgf N m,