서보 모터 크기 조정: 기계 엔지니어를 위한 단계별 가이드

기계가 완벽한 모터를 어떻게 선택하는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 다양한 기계 작업에 적합한 서보 모터를 선택하는 흥미로운 과정을 소개합니다. 엔지니어가 기계의 효율성과 정밀도를 보장하기 위해 사용하는 계산과 기준을 자세히 알아보세요.

목차

사례 1

주어진:

  • 디스크 질량 M=50kg
  • 디스크 직경 D=500mm
  • 최대 디스크 속도 60rpm

서보 모터와 감속 기어, 구성품 회로도는 다음과 같습니다:

디스크 회전에 대한 관성 모멘트 계산하기

JL = MD2/8 = 50 * 502 / 8 = 15625 [kg-cm2]

기어 감속비가 1:R이라고 가정하면 서보 모터 샤프트에 반영되는 부하 관성은 15625/R입니다.2.

부하 관성은 로터 관성 J의 3배 미만이어야 한다는 원칙에 따라M 모터의

400W 모터를 선택한 경우 JM = 0.277 [kg-cm2],

그럼 15625 / R2 < 3*0.277, R2 > 18803, R > 137,

출력 속도 = 3000/137 = 22 [rpm],

요구 사항을 충족하지 않습니다.

500W 모터를 선택한 경우 JM = 8.17 [kg-cm2],

그럼 15625 / R2 < 3*8.17, R2 > 637, R > 25,

출력 속도 = 2000/25 = 80 [rpm],

요구 사항을 충족합니다.

이러한 유형의 전송은 저항이 최소화되므로 토크 계산이 무시됩니다.

사례 2

주어진:

  • 적재 중량 M = 50kg
  • 동기식 벨트 휠 직경 D = 120mm
  • 감소 비율 R1 = 10, R2 = 2
  • 하중과 기계 테이블 사이의 마찰 계수 µ = 0.6
  • 하중의 최대 이동 속도: 30m/분
  • 부하가 정지 상태에서 최대 속도까지 가속하는 데 걸리는 시간: 200ms

각 컨베이어 벨트 바퀴의 무게를 무시합니다,

이러한 부하를 구동하기 위한 모터의 최소 전력 요구 사항은 얼마입니까?

구성 요소의 개략도는 다음과 같습니다:

1. 모터 샤프트에 반영된 부하 관성 계산하기:

JL = M * D2 / 4 / R12 

   = 50 * 144 / 4 / 100

   = 18 [kg-cm2]

부하 관성은 모터 로터 관성(JM)의 3배 미만이어야 한다는 원칙에 따라, 부하 관성은 모터 로터 관성(JM)의 3배 미만이어야 합니다:

JM > 6 [kg-cm2]

2. 모터 부하를 구동하는 데 필요한 토크를 계산합니다:

마찰을 극복하는 데 필요한 토크입니다:

Tf = M * g * µ * (D / 2) / R2 / R1

= 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10

= 0.882 [N-m]

가속에 필요한 토크입니다:

Ta = M * a * (D / 2) / R2 / R1

= 50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10

= 0.375 [N-m]

서보 모터의 정격 토크는 T보다 커야 합니다.f보다 커야 하며, 최대 토크는 Tf + Ta.

3. 필요한 모터 속도 계산하기:

N = v / (πD) * R1

= 30 / (3.14 * 0.12) * 10

= 796 [rpm]

사례 3

주어진:

  • 적재 중량 M = 200 kg
  • 나사 피치 PB = 20mm
  • 나사 직경 DB = 50mm
  • 나사 무게 MB = 40kg
  • 마찰 계수 µ = 0.2
  • 기계적 효율 η = 0.9
  • 부하 이동 속도 V = 30m/min
  • 총 이동 시간 t = 1.4초
  • 가속 및 감속 시간 t1 = t3 = 0.2 s
  • 휴식 시간 t4 = 0.3 s

부하 요구 사항을 충족하는 최소 전력의 서보 모터를 선택하세요,

구성 요소 다이어그램은 다음과 같습니다:

1. 모터 샤프트로 변환된 부하 관성 계산

모터 샤프트로 변환된 무게의 하중 관성

JW = M * (PB / 2π)²

= 200 * (2 / 6.28)²

= 20.29 [kg-cm²]

나사의 회전 관성

JB = MB * DB² / 8

= 40 * 25 / 8

= 125 [kg-cm²]

총 부하 관성

JL = JW + JB = 145.29 [kg-cm²]

2. 모터 속도 계산

필요한 모터 속도

N = V / PB

= 30 / 0.02

= 1500 [rpm]

3. 모터 부하를 구동하는 데 필요한 토크 계산

마찰을 극복하는 데 필요한 토크

Tf = M * g * µ * PB / 2π / η

= 200 * 9.8 * 0.2 * 0.02 / 2π / 0.9

= 1.387 [N-m]

무게가 가속할 때 필요한 토크

TA1 = M * a * PB / 2π / η

= 200 * (30 / 60 / 0.2) * 0.02 / 2π / 0.9

= 1.769 [N-m]

나사가 가속할 때 필요한 토크

TA2 = JB * α / η

= JB * (N * 2π / 60 / t1) / η

= 0.0125 * (1500 * 6.28 / 60 / 0.2) / 0.9

= 10.903 [N-m]

가속에 필요한 총 토크

TA = TA1 + TA2 = 12.672 [N-m]

4. 서보 모터 선택

서보 모터의 정격 토크

T > Tf 및 T > Trms

서보 모터의 최대 토크

T최대 > Tf + TA

마지막으로 ECMA-E31820ES 모터가 선택되었습니다.

나눔은 배려라는 사실을 잊지 마세요! : )
Shane
작성자

Shane

MachineMFG 설립자

MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.

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