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伺服系统伺服电机(Servo motor)选型方法
[正文]: 伺服马达是自动化机械中，精密定位常用之旋转作动组件，如数值控制(cnc)之工具、机器人(robot)及印刷机等产业机械，对于如何选用适当伺服马达规格在机构中，以滚珠螺杆(ball screw) 之滑台为例，计算如下： 一、首先决定机械之规格： 1.负载 w=200(kg) 2.滚珠螺杆规格：(1)螺距(pitch) pb=20(mm) (2)直径 db=50(mm) (3)重量 wb=40(kg) (4)摩擦系数 μ=0.2 3.机械效益 η=0.9 二、决定动作参数1.负载时移动速度 v=500(mm/sec) 2.滑台全行程 l=1000(mm) 3.全行程移动总时间 t=1.4(sec) 4.加减速时间 t1=t3=0.2(sec) 5.静止稳定时间 t4=0.3(sec) 6.定位精度 ±0.05(mm) 三、选用马达之转子惯量(jm) 1.滚珠螺杆惯量 jb=(wb．d^2)/(8．g) =(40．52)/(8．980) =0.128(kg．cm．s^2) 2.负载惯量 jl=(w/g)．(pb/20．π)^2+jb =(200/9.8)．(20/20．π)^2+0.128 =0.149 3.马达轴心转换惯量 j=jl=0.149(kg．cm．s^2) 4.选用马达之转子惯量 jmjl/20 149/20 7.45(g．cm．s^2) 四、选用马达回转速(n) n=(v．60)/pb =(500．60)/20 =1500(rpm) 五、选用马达之额定扭矩(tm) 1.负载扭矩 tl=(μ．w．pb)/(2．π．η)/10 =(0.2．200．20)/(2．π．0.9)/10 =14.15(kg．cm) 2.加减速扭矩 ta=(2．π．n/60．t1)．(jm+(jl/η)) =140.5(kg．cm) 3.瞬间最大扭矩(ta) ta=ta+tl=154.5(kg．cm) tb=tl=14.15(kg．cm) tc=tl-ta=-126.35(kg．cm) 4.实效扭矩 trms=√((ta^2．t1)+(tb^2．t2)+(tc^2．t3))／(t1+t2+t3+t4) =69.3(kg．cm) 5.选用马达之额定扭矩 tm1.3．实效扭矩(trms) 1.3．69.3 90(kg．cm) 注：通常选用马达之瞬间最大扭矩为tm之三倍但必须大于ta 六、选用马达解角器(pe) 假设pe=2000(p/rev) 则机械位置分辨率(resolution) =(pb．(1/r))/(pe．4)=0.0025(mm) 机械定位精度±0.05(mm) 七、其它 如制动器(brake)等其它附件请按需求选定之
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