CNC用サーボモーターの選び方：サイズ、トルク、エンコーダーについて解説

数週間ごとに、誰かが私たちに機械のフレームの写真を送ってきます。ガレージで組み立て中のルーターの場合もあれば、元のサーボが故障してから放置されている生産工場の場合もあります。そして同じことを尋ねます。「どのサイズのサーボモーターが必要ですか?」

正直なところ、これを一目で解決できるチャートは存在しない、というのが正直な答えです。ただし、毎回説明する短い質問リストがあり、それらに答えてしまえば、正しい選択は推測ではなくなります。これは、私たちが尋ねた順序でのリストです。

パワーではなくトルクから始める

私たちが目にする最も一般的な間違いは、ワット数でサーボを選ぶ人です - 「0.75 kW で十分ですよね?」 - 実際に走行する速度でのトルクを確認しない。電力は、モーターがどれだけ速く作業できるかを示します。トルクは、仕事ができるかどうかを示します。重いガントリーを押す必要がある機械では、高速低トルクのモーターでは失速してしまいますが、低 RPM で高トルクを備えた小型のモーターであれば問題なく処理できます。

代わりに逆方向に作業します。

連続トルク- 通常の切断または位置決め中にモーターが保持しなければならないもの。これはサイズを決定する上で重要な数値です。
ピークトルク- 加速のために何を生み出す必要があるか。サーボドライブは通常、短時間のバーストに対して 2 ～ 3 倍の定格トルクを許容するため、ピークに合わせてサイズを大きくしすぎないでください。
スピード- アプリケーションはどの RPM でそのトルクを必要としますか?定格速度だけでなく、トルクと速度の曲線も確認してください。

CNC アプリケーションで使用する適切な経験則は、連続トルクが動作速度で計算された負荷トルクの少なくとも 1.5 倍であるモーターを選択することです。次に、何かを最終決定する前に慣性一致 (次のポイント) を確認します。

慣性比：誰も計算したくない数値

これは実際に人々をつまずかせる部分であり、正直に言うと、顧客がマシンのスペックを送ってくるときに私たちが最も多くの時間を費やす部分です。

モーターは負荷だけでなく、モーター自体のローターも加速する必要があります。負荷の慣性がローターの慣性の数倍である場合、サーボループはよりハードに動作する必要があり、安定性を維持するためにゲインが低下し、最終的には「動作する」ものの、動作が遅く感じられ、停止するたびにオーバーシュートするマシンが完成します。実際には:

負荷とローターの慣性比が 5:1 未満 - ほとんどの一般的な CNC アプリケーションは、標準的な調整で問題なく動作します。
5:1 ～ 10:1 - 実行可能ですが、ゲイン調整に時間がかかることが予想されます。ここで、優れた自動チューニングを備えたドライブが活かされます。
10:1 を超える場合 - ギアボックス/減速機を追加するか、より大きなモーターを選択します。ゲイン設定だけでこれに対処しても、うまくいくことはほとんどありません。

数字が難しいと思われる場合は、積載重量、ボールネジのピッチまたはラックモジュール、移動速度をお送りください。これは標準的な計算であり、慣性比とモーターの提案を返信します。これは毎週行っており、所要時間は数分で、間違ったモーターを 2 回注文する手間が省けます。

インクリメンタルエンコーダまたはアブソリュートエンコーダ?

これはコストと利便性を考慮した決定であり、答えは電源をオフにする間にマシンが何を行うかによって決まります。

アンインクリメンタルエンコーダ基準点からのパルスをカウントします。電源を切り、軸を手で動かし、電源を入れます。コントローラーは位置基準を失っているため、ホームスイッチサイクルが必要です。安価でシンプルなので、とにかく起動時にホームするマシンには最適です。

アンアブソリュートエンコーダ電源を入れ直してもその位置を記憶します。私たちのT3Dサーボドライブ17 ビット絶対値エンコーダ、シングルターンおよびマルチターンをサポートします。マルチターンを使用すると、ホームサイクルが完全に失われます。電源を入れると、マシンは各軸がどこにあるかを正確に認識します。 1 日に数十回サイクルされる実稼働マシンの場合、リアルタイム時間が節約され、オペレーターのエラーの原因が排除されます。

ワンオフのマシンを構築していて、ホームスイッチを気にしない場合は、お金を節約してください。実稼働環境で実行する場合、通常はアブソリュートエンコーダをお勧めしますが、それについて文句を言う人はいません。

ドライブをモーターに合わせて、電圧を確認します

ドライブはシステムの半分を占めており、定格電力だけでなく、モーターの定格電流と一致する必要があります。負荷時に 12A を消費するモーターを実行する 10A ドライブでは、一日中過電流アラームが作動します。ドライブの連続電流とピーク電流をモーターの仕様と照らし合わせて確認してください。

私たちの側では、ペアリングに関する一般的な質問は次のようになります。サーボモーターラインは小型の 0.1 kW ユニットから高出力フレームまでをカバーしており、ドライブも同じ範囲に及びます - 当社の T3D シリーズは 220VAC 入力で 0.1 ～ 1.5 kW を処理します。3.8kWサーボスピンドルクラスのアプリケーションではその上に位置します。入力電圧も重要です。220V に配線され 380V が供給されるドライブは長くは持たず、駆動していたモーターも長くは持ちません。

すべてのお客様にお伝えすること

公平を期すために言うと、サイジングに関する質問のほとんどは、動作速度での負荷トルク、慣性比、エンコーダの種類という 3 つの情報によって答えられます。これら 3 つを正しく理解すれば、残りはケーブルの長さ、ブレーキの要件、コネクタの種類などの書類作成です。

負荷重量、駆動方法（ボールネジ、ラック、ベルト）、速度、機械の電源がオフになる頻度など、機械のパラメータを当社に送信してください。通常は同日に、推奨されるモーターとドライブを返信します。義務はありません。正直に言って、3 か月後の不一致のトラブルシューティングを支援するよりも、今すぐ回答したいと考えています。

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