So wählen Sie einen Servomotor aus: Drehmoment, Trägheitsverhältnis und Dimensionierung des Niederspannungs-Servomotors

Bei der Auswahl eines Servomotors beginnen die meisten Ingenieure mit der Berechnung des Drehmoments.

Das Drehmoment scheint ausreichend zu sein, die Motorgröße scheint angemessen und auf dem Papier scheint alles korrekt zu sein. Sobald die Maschine jedoch in Betrieb geht, treten Probleme auf: Vibrationen während des Betriebs, langsame Reaktion, übermäßige Stöße beim Beschleunigen und Abbremsen sowie instabile Positionierungsgenauigkeit. Die Antriebsparameter werden immer wieder angepasst, die Leistung ist jedoch immer noch nicht zufriedenstellend.

Nach stunden-{0}oder sogar tagelangen-Fehlerbehebungen stellt sich oft heraus, dass die eigentliche Ursache nicht ein unzureichendes Drehmoment, sondern ein falsch abgestimmtes Trägheitsverhältnis ist.

Wenn das Drehmoment zu niedrig ist, kann der Motor die Last einfach nicht antreiben. Wenn das Trägheitsverhältnis falsch ist, erreicht die Maschine möglicherweise nie eine stabile Leistung, egal wie viel Tuning durchgeführt wird.

Viele Inbetriebnahmeprobleme, die Tage oder sogar Wochen in Anspruch nehmen, lassen sich auf diesen übersehenen Faktor zurückführen.

In diesem Artikel überspringen wir die komplizierten Formeln und konzentrieren uns auf die praktischen Auswahlprinzipien für Servomotoren, die in realen{0}technischen Anwendungen am wichtigsten sind.

Drehmoment ist wichtig, aber es ist nicht die ganze Geschichte

Das Drehmoment ist oft der erste Parameter, den Ingenieure bei der Auswahl eines Servomotors bewerten, und das aus gutem Grund. Das Drehmoment bestimmt, ob der Motor die Last bewegen kann.

Beispielsweise muss eine Hebebühne ständig die Schwerkraft überwinden, weshalb das Nenndrehmoment ein entscheidender Faktor ist. Im Gegensatz dazu führen Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Maschinen, Roboterarme und Transfersysteme häufige Beschleunigungs- und Verzögerungszyklen durch, bei denen das Spitzendrehmoment gleichermaßen wichtig ist.

In den meisten industriellen Anwendungen reservieren Ingenieure normalerweise eine Sicherheitsmarge von etwa dem 1,5-fachen des berechneten Nenndrehmoments. Für hochdynamische Systeme mit häufigen Start-{2}}Stoppbewegungen wird üblicherweise ein Spitzendrehmomentspielraum von mindestens dem Zweifachen empfohlen.

Typische Drehmomentreferenz nach Anwendung

Viele Ingenieure stehen jedoch vor einer frustrierenden Situation:

Die Drehmomentberechnung ist korrekt, ausreichende Sicherheitsmargen sind vorhanden, dennoch vibriert die Maschine, schwingt über oder hat Schwierigkeiten, eine stabile Positionierung zu erreichen.

In vielen Fällen liegt die Antwort im Trägheitsverhältnis.

Trägheitsverhältnis: Der wahre Schlüssel zur Leistung des Servosystems

Wenn das Drehmoment darüber entscheidet, ob sich eine Maschine bewegen kann, bestimmt das Trägheitsverhältnis, ob sie sich reibungslos und genau bewegen kann.

Das Trägheitsverhältnis wird wie folgt berechnet:

Trägheitsverhältnis=Lastträgheit ÷ Motorrotorträgheit

Auf den ersten Blick mag das Konzept abstrakt erscheinen. Eine einfache Analogie erleichtert das Verständnis.

Stellen Sie sich vor, Sie schieben einen leeren Einkaufswagen und nicht einen voll beladenen Einkaufswagen. Beide können bewegt werden, aber der beladene Wagen lässt sich schwerer beschleunigen, schwieriger anhalten und reagiert weniger auf Richtungsänderungen.

Servomotoren verhalten sich ähnlich.

Wenn das Trägheitsverhältnis zu groß wird, muss der Motor mehr arbeiten, um die Last zu kontrollieren, was häufig zu Leistungsproblemen führt wie:

Übermäßige Motorvibration

Restschwingung nach dem Anhalten

Schwierigkeiten beim Erhöhen der Servoverstärkungen

Instabile Positionierungsgenauigkeit

Höhere Motortemperaturen

Diese Symptome werden häufig mit Abstimmungsproblemen oder unzureichender Motorleistung verwechselt, während das eigentliche Problem oft in einer schlechten Trägheitsanpassung liegt.

Empfohlene Trägheitsverhältnisse für gängige Antriebsmechanismen

Bei den meisten Automatisierungsgeräten vereinfacht die Aufrechterhaltung eines Trägheitsverhältnisses unter 5 die Inbetriebnahme erheblich und verbessert die Gesamtsystemstabilität.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Untersetzung des Getriebes. Ein Getriebe erhöht nicht nur das Ausgangsdrehmoment, sondern verringert auch die reflektierte Lastträgheit des Motors. Beispielsweise kann ein 10:1-Getriebe theoretisch die reflektierte Trägheit auf etwa 1/100 seines ursprünglichen Wertes reduzieren, wodurch es für das Servosystem viel einfacher wird, eine stabile Steuerung zu erreichen.

Drei oft übersehene Faktoren, die sich auf die langfristige Zuverlässigkeit auswirken

Viele Maschinen schneiden bei den ersten Tests gut ab, doch erst Monate später treten Leistungsprobleme auf. In vielen Fällen liegt die Ursache nicht im Drehmoment oder der Trägheit, sondern in Details, die bei der Auswahl übersehen wurden.

Konzentrieren Sie sich nicht nur auf die Nenngeschwindigkeit

Die meisten industriellen Servomotoren sind mit Nenndrehzahlen von 3000 U/min oder 5000 U/min erhältlich.

Ein häufiger Fehler besteht darin, anzunehmen, dass eine höhere Geschwindigkeitsbewertung automatisch eine bessere Leistung bedeutet.

In der Realität nimmt das Dauerdrehmoment normalerweise mit zunehmender Drehzahl ab. Ingenieure sollten immer die Drehmoment--Drehzahlkurve des Motors überprüfen und sicherstellen, dass bei der vorgesehenen Betriebsgeschwindigkeit noch ausreichend Drehmoment verfügbar ist.

Die Auswahl des Encoders wirkt sich direkt auf die Präzision aus

Für allgemeine Automatisierungsgeräte reichen in der Regel 17-Bit- oder 20-Bit-Encoder aus.

Für Robotik, Präzisionspositionierungssysteme, Halbleiterausrüstung und andere High-End-Anwendungen bieten 23-Bit-Encoder eine deutlich höhere Feedbackauflösung und Positionierungsgenauigkeit.

Ingenieure sollten außerdem feststellen, ob die Maschine Folgendes benötigt:

Positionserhaltung nach Stromausfall

Automatische Koordinatenwiederherstellung nach dem Neustart

Werden diese Funktionen benötigt, ist in der Regel ein Absolutwertgeber die bevorzugte Wahl.

Vertikale Achsen sollten immer eine Bremse verwenden

Dies ist einer der am häufigsten übersehenen und möglicherweise kostspieligen Fehler.

Jede von der Schwerkraft betroffene Achse sollte mit einer Haltebremse ausgestattet sein.

Ohne Bremse kann ein Stromausfall oder ein Notstopp dazu führen, dass die Last frei fällt, wodurch möglicherweise Geräte und Werkstücke beschädigt werden oder Sicherheitsrisiken entstehen.

Die zusätzlichen Kosten einer Bremse sind im Vergleich zu den Kosten eines unerwarteten Unfalls vernachlässigbar.

Warum setzen immer mehr AGVs und AMRs auf Niederspannungs-Servosysteme?

Da AGVs, AMRs, autonome Gabelstapler und Lagerroboter immer beliebter werden, werden herkömmliche 220-V-AC-Servosysteme nach und nach durch Niederspannungs-Servolösungen ersetzt.

Im Vergleich zu herkömmlichen AC-Servosystemen bieten Niederspannungs-Servomotoren mehrere Vorteile:

Direkte Integration mit Lithium-Batteriesystemen

Höhere Energieeffizienz

Vereinfachte elektrische Architektur

Verbesserte Betriebssicherheit

Niedrigere Gesamtsystemkosten

Diese Vorteile machen die Niederspannungs-Servotechnologie zur idealen Wahl für mobile Roboteranwendungen.

Um die wachsende Nachfrage nach intelligenter Logistik und autonomen mobilen Robotern zu unterstützen,Plutoolshat das entwickeltNiederspannungs-Servomotor und Antriebssystem der PLT-Serie.

Die PLT-Serie wurde speziell für batteriebetriebene Industriefahrzeuge und mobile Roboter entwickelt, unterstützt Betriebsspannungen von 24 V–72 V und bietet hervorragende dynamische Leistung, präzise Geschwindigkeitsregelung und zuverlässigen Betrieb.

Typische Anwendungen sind:

AGV-Antriebssysteme

Mobile AMR-Roboter

Autonome Gabelstapler

Ausrüstung zur Lagerautomatisierung

Intelligente Logistiksysteme

Mobile Serviceroboter

In Kombination mit CANopen-Kommunikation und nahtloser Integration mit AGV-Antriebsradeinheiten, Differenzialantriebssystemen und Lenkantriebseinheiten unterstützt die PLT-Serie Hersteller beim Aufbau effizienterer und intelligenterer Bewegungssteuerungssysteme.

Regeln für die Auswahl von Servomotoren auf einen Blick

Abschluss

Viele Ingenieure konzentrieren sich bei der Auswahl von Servomotoren hauptsächlich auf das Drehmoment.

Die Projekterfahrung in der Praxis-zeigt jedoch schnell eine wichtigere Wahrheit:

Das Drehmoment bestimmt, ob sich die Last bewegen kann, während die Trägheitsanpassung bestimmt, ob sich das System reibungslos und zuverlässig bewegen kann.

Gleichzeitig spielen Faktoren wie die Auswahl des Encoders, Bremssysteme und Umweltschutzbewertungen eine entscheidende Rolle für die langfristige Zuverlässigkeit.

Die Berücksichtigung dieser Überlegungen in der Entwurfsphase ist weitaus effektiver, als tagelang nach der Installation Leistungsprobleme zu beheben.

Bei Automatisierungsgeräten, AGVs, AMRs, autonomen Gabelstaplern und intelligenten Logistiksystemen geht es bei der richtigen Auswahl eines Servomotors nicht nur um die Auswahl einer Nennleistung{0}}sondern darum, das optimale Gleichgewicht zwischen Leistung, Effizienz, Zuverlässigkeit und Kosten zu finden.

Suchen Sie einen zuverlässigen Lieferanten für Niederspannungs-Servomotoren?

Plutools ist auf Niederspannungs-Servomotoren, Servoantriebe, AGV-Antriebsräder, Lenkantriebseinheiten und integrierte Bewegungssteuerungslösungen für die industrielle Automatisierung und mobile Robotik spezialisiert.

Ganz gleich, ob Sie ein AGV, AMR, einen autonomen Gabelstapler oder ein automatisiertes Materialtransportsystem entwickeln, unser Ingenieurteam kann Ihnen bei der Auswahl der richtigen Servomotor- und Antriebslösung für Ihre Anwendung helfen.