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1.特性について 2.瞬時停止について 3.ノイズ対策について 4.モータの出力の求め方 5.サーボモータ選定 ギヤードモータ説明


1.特性について

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  (1)特性曲線の見方
      DCマグネットモータは、端子電圧が一定ならば下記のような特性を示します。(Fig-1)
  ○回転速度:無負荷時を最高として負荷トルクが大きくなると回転速度は下がります。
        回転速度が0になったところが拘束トルクです。
  ○電流 :負荷トルクが大きくなると電流は比例して大きくなります。拘束トルクの点で
        電流は最大となり、この電流が拘束電流となります。
  ○連続使用領域:図の水色の領域、すなわち定格トルクより左側の領域がモータを連続で使用
        できる領域です。定格トルクより右側は、過負荷であるため連続で使用できません。


(2)端子電圧と回転速度の関係
  DCマグネットモータは、電圧に比例して回転速度が変化します。よってDCマグネットモータの
  速度制御を行う場合は、モータの端子電圧を変えることにより行います。
  いま端子電圧を1/2にしたときの回転速度特性は、無負荷の回転速度が1/2に拘束トルク
  が1/2になる点を直線で結んだ特性になります。(Fig−2)

(3)モータの出力
  モータの出力P(W)とトルクT(N・m)、回転速度N(rpm)の関係は、下式で表わされます。
                P=0.1047×N×T
  なおモータ入力PINは、端子電圧Vと負荷電流Iの積になります。(PIN=V×I)


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2.瞬時停止について


各種の制御関係にモータをご使用になる場合、電源を切ったら直ちに回転を停止させたいとい
う要求がしばしば生じます。当社の各種モータは、この目的のために好適な機種であります。
ステータには強力なマグネットを使用しておりますのでロータ刷子間回路を短絡させて発電制動
により瞬時停止を行なっても、ステ−タは減磁などの影響を受けることなくひん繁なる起動停止を
行っても、特性が変わる恐れがありません。
図は、一方向回転の場合ですが、正逆回転の場合もリレーを使用することによって可能です。
なおロータ短絡時に入れる保護抵抗は、抵抗値が少ないほど制動効果が大ですが、プレーキの
目的に見合った抵抗(2〜70Ω、5W)をご使用ください。効果の一例を図示しました。




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3.ノイズ対策について

整流火花などによるノイズが外部回路に対し影響を及ぼす恐れがある場合にはノイズ対策を施して下さい。


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4.モータの出力の求め方


モータの定格出力は、負荷の運転に必要な動力から計算され、その代表的なものを下記に示します。

(1)巻上動力
      P=9.8WK/η(W)

     P:モータの出力(W)
     W: 荷重(kgf)
     V:巻上速度(m/sec)
     η:機械効率0.7〜0.9
     K:垂直巻上の場合K=1
       バランスウェイト方式の場合K=0.5〜0.6

(2)走行動力
    P=9.8(Wsin α+μWcos α) /η(W)
   P:モータの出力(W)
   W:荷重(kgf)
   V:速度(m/sec)
   μ:走行抵抗係数
     ・車輪を利用して良好な路面を走行するとき      μ=0.01〜0.03           
     ・車輪を利用して砂利路など悪路面を走行するとき  μ=0.1〜0.2
     ・車輪を用いず摩擦しながら移動するとき        μ=摩擦係数
   η:機械効率0.7〜0.9
   α:傾斜角度(°)
     ・水平走行の場合はsinα=0、 cosα=1となる。

(3)ギヤードモータの選定
  ・ギヤ軸回転速度の算出
    車輪径D(o)、走行速度V(m/min)とするとギヤ軸の必要回転速度N(rpm)は下式で表される。
               
  ・ギヤ軸必要トルクの算出
    モータ出力P(W)の求め方より出力を計算し、上記ギヤ軸の回転速度N(rpm)から必要トル
    ク T(N・m)を計算する 
             
  計算によりもとめたトルクTにサービスファクタ SをかけたTR とギヤ軸の回転速度N(rpm)より
  適当なものをカタログより選定する。
               TR  T × S


            (サービスファクタの表を参照)

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.サーボモータの選定



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サーボモータの基本動作パターンを上図の通りとすると1サイクル内の実功平均トルクTRMSを求める
ことにより、TRMS≦モータの定格トルクになるようなモータを選定します。

          

          
             TRMS :実行平均トルク(N・m)
             TS  :起動トルク(N・m)
             Tr   :運転トルク(N・m)
             Tb  :制動トルク(N・m)
             N0  :モータ定格回転速度(rpm)
             P  :モータ出力(W)
             t  :起動時間(sec)
             tr  :運転時間(sec)
             t  :制動時間(sec)

(1)各々のトルクは、下記の通り計算します。
       ○運転トルク Tr 
             ・直線運動の場合
         
              W:直線運動部の重量(kgf)
              V:直線運動部の速度(p/min)
              N:モータ軸回転速度(rpm)
              μ:摩擦係数

          ・回転運動の場合
         
             TL:負荷トルク(N・m)
             NL:負荷軸回転速度(rpm)
             η:減速機効率

       ○起動トルク TS
         
             GD:モータのGD2 (kgf・cm
             GD:負荷のGD2 (kgf・cm
              モータ軸に換算した値

          ・直線運動の場合
         
          ・回転運動の場合
         
             GDL:負荷のGD(kgf・cm

       ○制動トルク Tb
            
  運動時間 Tは負荷の1サイクルにおける移動距離と移動速度からあらかじめ設定しておきます

 (2)サーボドライバの選定
    サーボモータを運転するためにサーボドライバと組み合わせます。ドライバの容量はモータ
    出力に合わせて選びますが、ドライバは最大電流が決められていますので起動トルクもこ
    れにより制限され、下記より算出されます。
         
             T0 :モータ定格トルク(N・m)
             I0 :モータ定格電流(A)
             IS :ドライバ最大電流(A)
    起動トルクが決まると起動時間TSは下式により求められます。
         
    この値が、希望値より大きい場合は、起動時間を短くするため、もっと大きい容量のサーボ
    ドライバを選定することになります。


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ギヤードモータ技術説明


(1)ギヤヘッドの種類と特長
 ○平歯車ギヤヘッド
   減速比を豊富に取り揃えており、安価、効率のよいギヤヘッドです。
 ○遊星ギヤヘッド
   出力軸がモータ軸と同一軸上にあり、小形で非常に効率のよいギヤヘッドです。
 ○ウォームギヤヘッド
  出力軸がモータ軸と直角に出ています。
  音が静かで、減速比の大きいものはセルフロックが働きます。
(2)ギヤヘッド出力軸のオーバーハング・スラスト荷重
   オーバーハング荷重とスラスト荷重をギヤヘッド仕様一覧表に示します。
   これらの荷重がこの表の値をこえますと、軸受やギヤの寿命および軸に大きな影響を与えますので、
   十分ご注意ください。
(3)ギヤヘッドの選定について
 ○ギヤードモータの定格トルク
    ギヤードモータの定格トルクは次式により計算します。
      TR=M×i×η
         TR :ギヤードモータの定格トルク(N・m)
         TM :モータのトルク(N・m)
          i :ギヤヘッドの減速比
          η:ギヤヘッドの伝達効率 
 ○本ページ記載の定格トルクは、ギヤヘッドの種類により決められている許容トルクから設定してあり
   ます。
 ○サービルファクタ
   実用上、負荷は変動することが多く、その負荷条件によって寿命は、大きく変化します。
   次表に示すサービスファクタ(寿命係数)を用いてギヤードモータを選定してください。
         TR >TL×S
            TR :ギヤードモータの定格トルク(N・m)
            TL :負荷に必要なトルク(N・m)
         Sf サービスファクタ



負荷条件
サービスファクタ
1日5時間
1日8時間
1日24時間
一様負荷
0.8
1.0
1.5
軽衝撃
1.2
1.5
2.0
中衝撃
1.5
2.0
2.5
重衝撃
2.0〜2.5
2.5〜3.0
3.0〜3.5

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