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水平運転の加速、減速時間の算出方法
- 水平搬送コンベアにおける加速、減速時間の最小時間の目安を計算する方法について詳しく質問しています。
- 加速時間と減速時間の計算式についてメーカーのカタログを参考にしていますが、減速時間の分母が(Tp+Tl)になっていることに疑問を持っています。
- また、制動トルクについてはカタログに記載がなく、定格の150%で計算しても良いかどうかも質問しています。
- 機械設計
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ギア付きモータのメーカーに最後は、相談して下さい。 選定のＴＯＯＬを用意しているメーカーが、最近は多いです。 （使用してもらいたいので、そのサービスの一環で） 資料を集めて使用していくと、色々な事が見えてきたり、判ってきます。 頑張って下さい。
詳細を伺うと機械的ブレーキは補助的なもので，インバーターで回生制動 制御をしているように思います。モーターは0.75ｋWX4ヶ＝3ｋW＜4.0ｋW(1ｔ の制動エネルギー）ですから，電気的制動では負荷慣性に負けて思うように は制御できないと思います。3トンは現状では到底無理です。強力な機械ブレ ーキを追加するか，モーターの数または容量を増やす(3トンまで制御する なら少なくとも3×4個のモーターが必要)必要があります。0.5秒で停止は 必須条件ですか？上の提案だといずれも大改造になるので，センサーの検知 位置を早めて2～3秒で停止する条件にはできませんか？可能なら制動エネル ギーを小さくするこの方法が良いと思います(減速は段階的に行うことも可 能）。
制動の掛け方のように思います。640mm/secで動いている1tonのワークを 0.5秒で停止するには 409.6kgm/ｓ＝4014J/ｓ＝4.0ｋW のエネルギが必要 です。インダクションモーターとありましたが，現状は機械式ブレーキです かそれとも回生ブレーキまたは反転制御ですか。仮に反転制御としてモータ ーパワーは上記4.0ｋW に対し余裕がありますか？ 減速時間を縮めたいなら，制動方法を検討されることをお勧めします。 コスト高にはなりますが，ACサーボモータを使えばもっと停止精度は上がり ます。
お礼
回答有難うございます。 詳細の説明をします。 現状は1tonのパレットを0.75KwX4ヶ,機械式ブレーキ,インバーター制御で 640mm/sec→64mm/sec(1秒減速)→64mm/secで100mm低速動作→0(停止)としております。 これにお客様が2tonのワークを載せMAX 3tonを搬送します。 弊社で仮の2tonのワークが無い為に、確認動作が出来ません。 懸念事項として、 1、1tonワークの状態では減速、停止センサーピッチが450mmで 停止センサーの100mm手前で低速動作に入ってます。 3tonになれば、減速時間も延びて450mmのセンサーピッチ間では 減速できないのでは？との不安の声が多く実験をしています。 公式どうりに負荷が増えると減速時間も減ってくれるとうれしいのですが、仮定実験でも増えそうなので不安に思ってます。 仮定実験での現象のアドバイスがあれば宜しくお願いします。
リフトで荷を降ろす場合の例につき回答（1）で述べましたが，荷を揚げる場合は荷の負荷は減速を助けることになります。ケースバイケースで方向は変わりますので，モーターに対する負荷の方向をよく考えてみてください。 水平の場合負荷を加速する方向のイメージがあるトンのことですが，確かに高速移動している物には慣性力が働きます。この点だけを捕らえれば減速を妨げる方向というイメージになります。しかし実際のコンベアは荷を乗せて 搬送すると思いますので，大きな慣性力が働くと荷がずれてしまいます。 つまり，一般的には慣性力より駆動伝動系統の摩擦の方が大きいということです。
お礼
早速のご回答有難うございます。 非常に助かっております。 すみませんが、もう一点宜しいでしょうか？ 現状コンベアで1tonのワークを640mm/secで動かしてますが、 加減速の設定を0.5secにした場合でも、モーターの許容慣性を超えてると 予想しますが、1secぐらいかかってます。 極端にワークを10kgぐらいにすると0.5secで減速してます。 この現象から、ワークが重たければ減速時間も増えていくと予想しておりましたが、逆の答えでした。駆動系伝動系統の摩擦の方が大きいとう事は理解できましたが、この現象についてのアドバイスをお願いできますでしょうか？ すみませんが、宜しくお願いします。
提示の式は T＝Jα＝J（Δω/Δｔ） α：角加速度，ω：加速度 から得られる式です。すなわち加速に関与するのは発生トルク(有効分）， 減速に関与するのは制動(ブレーキ)トルクになります。一般の負荷は摩擦 負荷なので，加速方向と逆の負荷が加わります。そのため減速時間では分母が(Tp-Tl)，減速時間では分母が(Tp+Tl)になります。たとえばリフトで錘を 降ろす場合のように，重力が負荷の場合は加速方向になるのでTl＜0になり ます。またブレーキ制動の場合はTl＞0 となり，加速時と減速時のTlは 異なります。したがって加わる負荷に応じてTlは方向性を持つ，すなわ正負 の値をとると考えてください。水平コンベヤの場合は摩擦負荷と考えられる ので，式の分母は(Tp+Tl)で良いと思います。 通常はブレーキ制動を考えますが，制動機器の無い場合のギヤモーターの 制動トルクですが，(モーターのフリーラントルク×減速比)が負荷トルクに なります。厳密にはギヤ等の慣性負荷も考慮するべきですが，ここでは簡単 のためローター負荷のみで考えます。インダクションモーターのローター 負荷は1/60位の減速でもせいぜい，定格の10％位です。定格の150%負荷で 考えるのはブレーキ等の制動機構を有する場合に限られます。
お礼
リフトなどの垂直では重量が減速を助けるとイメージが付くのですが、 水平の場合は反対になるようなイメージがあります。 (式で見る限り、コンベアでも減速時間は負荷が多いほど早く減速する？) ご回答にあった摩擦負荷を調べてみます。 ご返事、有難うございました。
お礼
多数のアドバイスどうも有難うございました。 おかげさまで、方向を決めました。 0.5secは仮定実験として、ワークが載せれない代わりに時間を変えて 現状のあるもので仮定実験をしていました。 センサーピッチを出来る限り伸ばし時間を掛けて止める事にします。 時間の設定は計算で出して、現状との比較後安全率を決めて必要ならば改造します。(センサーピッチの改造は比較的簡単に出来そうです。) かなりの時間、相談に乗ってもらって有難うございました。