サーボモータの負荷率の計算について

質問

最適なモータと減速機の選定をする為、モータトルク、モータ負荷率の計算をしています。

負荷率の計算で分からなくなってしまい、質問させて頂きました。

負荷率の計算式は「定常トルクをモータの定格トルクで割ったもの」と定義されています。

また、サーボモータは、ある回転数からモータ定格トルクが減少していく特性を有しています。

このとき、定格トルクが落ち込む回転数までモータを使用した場合、
計算式で用いる、定格トルクの値が、回転数（時間）によって変わってしまうことになります。

こういった場合、負荷率はどう計算すべきなのでしょうか。

計算式や選定ソフト等、ご教授頂ければ幸いです。

参考までに、
計算モデルとしては、
モータから減速機を介して、ターンテーブルを回転させるモデルです。
ターンテーブルを90度回転させ、一定時間保持後、元の位置に戻る動作を行います。
制御は位置制御を行っています。
当然、モータ、減速機の組み合わせによりますが、
90度回転する動作の加速中に、モータ回転数が定格トルクの落ち込み領域に達するパターンがあります。

定格トルクが落ち込む回転数まで使用しない場合の、負荷率の計算は理解しております。

回答No.2

lumiheart

ANo.1です
>トルクの落ち込み領域で使用すると故障するということでしょうか。
少なくとも三菱の自動選定ソフトでは定格回転数の３０００ｒｐｍまでしか使えません
それ以上に上げたいならばメーカに問い合わせてください
恐らく「保証できません」と言う回答以外は期待できないが

ただ、定格回転数を超えたら直ちに故障に直結することは無いでしょうが
寿命に大きな影響を与える事でしょう

一応、定格の倍の６０００ｒｐｍまで廻せるとカタログには記載して有りますが
これは余裕率、安全率と解釈して間違いではない
３０００ｒｐｍで設定して予期せぬハンチング等で瞬間的に
定格を越える事は良く有ります　＜これでイチイチ過速度異常になったら使えない

よーするに設計の想定時点では定格回転数までの使用に抑えるべき

ところで、
>90度の回転は20msecで加速、10msec定常速度、20msecで減速。
最大の問題、イナーシャはいくつでしょう？

モータ容量から機械仕様を勝手に想定して三菱選定ソフトでやってみました
７５０ｗ＋１／３３ギアヘッド
テーブル質量３０ｋｇ
テーブル直径３００ｍｍ
１８０度回転時間は０．４秒くらい
３０００ｒｐｍ、加減速時間は５０ｍｓ以上
この辺りがほぼ実用的最高速

これでピークトルク約１５０％、実効トルク約７０％、回生電力７０％

サーボモータの限界に挑戦するのに引き留めはしませんが
その結果を公開して頂ければ幸いです

回答No.1

lumiheart

一般的にサーボモータは最高回転数付近のトルクは下がります
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/servo/lineup/contents/mr_j3/contents/feature/index.html
でもこの領域は通常では使いません
サーボモータには
定格回転速度　　＜連続運転領域
最大回転速度　　＜短時間運転領域
瞬時許容回転速度　＜これを瞬間的にでも超えてはいけません
とあります、

定格回転数以上に回転数を上げれるけれど廻してはいけません
例えば、自動車のタコメータにある
イエローゾーンとレッドゾーンです　＜そこまで廻しちゃいけません

＞計算式や選定ソフト等、ご教授頂ければ幸いです。
メーカサイトに選定ソフトはあります、お使いのメーカは何処？

http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/servo/index.html
TOP　＞　ACサーボ MELSERVO　＞　ダウンロード
　容量選定ソフトウェア（フリーウェア）

http://www.e-mechatronics.com/support/tool/servo/index.jsp
ホーム > サポートツール > サーボサポートツール一覧
　ACサーボ容量選定プログラム SigmaJunmaSize+

尚、自動選定ソフトで選定させると定格回転速度までしか使えません

>90度回転する動作の加速中に、モータ回転数が定格トルクの落ち込み領域に達するパターンがあります。
自動選定ソフトではこのような選定はしてくれません

>ターンテーブルを90度回転させ、一定時間保持後、元の位置に戻る動作を行います。
通常、このタイプのテーブルでは加速トルクが瞬時最大トルク付近になって
設定速度まで加速した後はほとんど無負荷に近いトルクになります
そして停止直前の減速トルクも加速トルクとほぼ同じくらいのマイナス方向トルクになります

補足

ご回答ありがとうございます。

>でもこの領域は通常では使いません
>サーボモータには
>定格回転速度　　＜連続運転領域
>最大回転速度　　＜短時間運転領域
>瞬時許容回転速度　＜これを瞬間的にでも超えてはいけません

トルクの落ち込み領域で使用すると故障するということでしょうか。

90度の回転は20msecで加速、10msec定常速度、20msecで減速。
10msec保持し、-90度動作も同じ加減速時間で行います。

>最大回転速度　　＜短時間運転領域
上記プロファイルが短時間運転ということであれば、
トルクの落ち込み領域でも使用可能となると思いますが、いかがでしょうか。
（最大回転速度、短時間運転の定義が分かっておりません）

モータは三菱ＨＦ－ＫＰ７３、ＭＰ７３を想定しています。