自動コンベヤ システム用のサーボ モータは、 コンベヤが製品を一定の速度で移動する以上のことを行う必要がある場合に役立ちます。一般的なタスクには、繰り返しのインデックス作成、製品の登録、制御された加速、梱包または処理装置との同期などが含まれます。
ただし、すべてのコンベヤにサーボが必要なわけではありません。連続輸送および蓄積ゾーンには、他の駆動装置を使用した方が適切な場合があります。正しい選択は、必要な動作、負荷、精度、制御アーキテクチャによって異なります。
このガイドでは、サーボ制御が付加価値を与える場合と、コンベアの全作業に向けてモーターとドライブの組み合わせを指定する方法について説明します。
サーボ システムはフィードバックを使用して動作を調整します。コントローラーがコマンドを生成し、ドライブがモーター電流を制御し、モーターがトルクを生成します。フィードバックは、システムが動作限界内の逸脱を検出して修正するのに役立ちます。
これにより、要求の厳しいコンベア タスクをサポートできますが、位置誤差がゼロであることを保証したり、あらゆる機械的問題を補償したりするわけではありません。
インデックスコンベアは、定義された距離だけ前進し、停止し、別の操作が行われるまで待機します。例としては、組み立て、検査、ラベル貼り、梱包などが挙げられます。
サーボ制御により、再現可能な動作プロファイルと調整可能なインデックス長を提供できます。製品の間隔が異なる場合、センサーと登録機能は、検出された製品の特徴に合わせて動きを調整するのに役立ちます。
モーターの位置だけでは製品の位置は決まりません。製品がベルト上で滑ったり、駆動プーリに対してベルトが伸びたり滑ったりする可能性があります。正確な位置合わせには、適切な固定具、ポジティブドライブベルト、製品センサー、または追加のフィードバックが必要な場合があります。
電子ギアとカムにより、コンベアを別の軸と調整できます。用途には、等速搬送、ラッピング、フライング切断作業などがあります。
コントローラーは、軸間に必要な関係をサポートする必要があります。ロボットの追跡には、互換性のある追跡機能と定義されたコンベヤ基準も必要です。サーボの取り付け時に自動的に行われるわけではありません。
コンベアタスク |
評価を推進するアプローチ |
|---|---|
速度調整可能な連続搬送 |
適切な可変速ドライブを備えたギヤードモーター |
ゾーン化された蓄積 |
電動ローラーまたは分散型コンベアドライブ |
中程度のインデックス作成義務 |
要件に応じて、ステッパー、閉ループ ステッパー、またはサーボ |
要求の厳しい決済ターゲットによる頻繁なインデックス作成 |
サーボモーターと互換性のあるモーションドライブ |
登録または同期処理 |
適切なセンシングとフィードバックを備えた協調動作システム |
VFD ベースのシステムには、ベクトル制御とエンコーダ フィードバックを含めることができます。すべての誘導電動機システムが開ループであると仮定するのではなく、実際の能力を比較してください。
モーターを選択する前に、コンベアの機構と生産サイクルを定義します。
製品の最大荷重、移動ベルトまたはチェーンの質量、プーリーの寸法、コンベヤの傾斜、摩擦、およびトランスミッションの詳細を収集します。
駆動プーリーでスリップのないベルトコンベヤの場合:
プーリー速度 (rpm) = 60 × ベルト速度 (m/s) ÷ [π × プーリー直径 (m)]
モーター速度をプーリー速度で割ったものとして定義される減速比の場合:
モーター回転数＝プーリ回転数×減速比
基本的な出力とトルクの関係は次のとおりです。
プーリートルク＝接線方向駆動力×プーリー半径
駆動力の計算には、関連する抵抗、加速度、および傾斜力を含める必要があります。該当する場合、プーリーとローラーの回転慣性を追加します。摩擦と効率については、普遍的な係数を仮定するのではなく、部品メーカーのデータを使用してください。
ピークトルクは、加速や始動抵抗の克服などのイベント中に必要となります。連続動作はモーターの熱能力の範囲内に留める必要があります。
チェック：
加減速トルク。
必要な動作速度でトルクを与えます。
生産サイクル全体にわたる RMS トルク。
許容されるピーク持続時間と駆動電流。
保持期間と低速動作。
周囲温度と取り付け条件。
減速時や降下時の回生エネルギー。
RMS トルクは熱遮蔽の計算に役立ちますが、過負荷が長時間続く場合は、モーターとドライブの動作限界を確認することも必要です。
急減速によりエネルギーが駆動システムに戻されます。そのエネルギーが蓄積されるか、抵抗を介して放散されるか、DC バス上で共有されるか、電源に戻されるかは、機器のアーキテクチャによって異なります。
モーターシャフトに反映される負荷慣性をローター慣性と比較します。コンベアの積載質量とモーターの質量を直接比較しないでください。
理想的な減速ギアボックスの背後にある回転負荷の場合、反射負荷慣性は減速比の 2 乗で減少します。完全なサイジング モデルには、変換負荷、回転コンポーネント、ギアボックスの慣性、およびモーターの慣性が含まれます。
簡単な調整、ゼロのオーバーシュート、または特定の値を超える不安定性を保証する普遍的な慣性比テーブルはありません。許容可能な比率は、剛性、コンプライアンス、コントローラーのパフォーマンス、および必要な応答によって異なります。
ギアボックスは、利用可能な出力トルクを増加させ、モーター速度を調整できます。また、損失、バックラッシュ、追加の機械的制限も発生します。ダイレクトドライブは、モーターが減速せずに必要なトルクと速度を満たせる場合に適しています。
タイガーモーションさん 標準的なサーボモーター と サーボ統合ギアモータは、 これらの要件に照らして検討できます。選択する前に、モデル固有のトルク-速度曲線、ローター慣性、出力定格、および互換性のあるドライブを確認してください。
コンベヤは空、部分的に積載された状態、または最大容量で稼働する場合があります。関連する最悪の状況に応じたサイズを設定し、負荷範囲全体で安定した動作を検証します。
すべての計算に任意のパーセンテージを追加することは避けてください。不確実性、摩耗、プロセス変動、およびメーカーのガイダンスに基づいてマージンを選択します。サイズを大きくしすぎると、実際の問題は解決されずに、コスト、設置スペース、ローターの慣性が増加する可能性があります。
アプリケーションに応じて、増分フィードバックと絶対フィードバックの両方が適しています。
絶対フィードバックにより再始動手順が簡素化される可能性がありますが、シングルターンとマルチターンの動作は異なります。位置保持はエンコーダ技術とシステム構成にも依存します。
どちらのタイプのエンコーダも、製品のすべての動きを検出するわけではありません。停電中に製品が移動すると、その後のモータの保持位置が定まりません。
特定：
モーターとドライブのエンコーダーの互換性。
必要な解像度と精度。
リファレンスと原点復帰の手順。
停電またはジャム後の回復。
ベルト、プーリー、または製品の位置に関するフィードバック。
24 ビットの位置値は、定義された範囲にわたる 16,777,216 個の識別可能な位置を表します。これでは、同等のコンベア精度を確立したり、速度リップルを排除したりすることはできません。
通常、モーター単独ではなく、サーボ ドライブが PLC またはモーション コントローラーへのインターフェイスを提供します。
EtherCAT、PROFINET、および EtherNet/IP がネットワーク オプションとして考えられますが、ネットワーク名だけでは同期モーション機能を確立できません。
サポートされているモーション機能、デバイス プロファイル、更新レート、設定ファイル、コントローラーの互換性を確認します。たとえば、通常のネットワーク通信とそのネットワーク上の調整された動作には、異なる機能が必要な場合があります。
必要な安全通信およびドライブの安全機能も個別に検証する必要があります。標準のネットワーク接続では、安全性が評価されたシステムは確立されません。
加速度が高いと移動時間が短縮されますが、ベルトの振動が増加したり、製品が滑ったり、傾いたり、こぼれたりする可能性があります。
サポートされている場合、ジャークを制限したプロファイルにより機械的励起を軽減できます。加速だけを最大化するのではなく、移動と安定の合計時間と製品の動作を評価します。
同期動作の場合は、ライン速度の変更、通常の停止、および再起動シーケンス中の位相精度と応答をテストします。
一部のサーボ システムでは、1 つのケーブル アセンブリで電力とフィードバックを伝送するハイブリッド ケーブルを使用します。互換性は、モーター、ドライブ、エンコーダー インターフェイス、コネクタ、およびケーブルの仕様によって異なります。
たとえば、HIPERFACE DSL は、モーター ケーブルに統合された専用のフィードバック ペアを使用できます。これは、フィードバックがモーターの相導体を介して普遍的に送信されることを意味するものではありません。
選択したシステムのケーブル長、シールド、曲げ半径、およびフレックス要件を確認します。
乾燥した密閉型コンベヤと露出型洗浄コンベヤには、異なる要件があります。
ほこり、湿気、洗浄圧力、温度、化学物質、および暴露時間の詳細を提供します。衛生的な設計が重要な場合は、表面仕上げ、シール、コネクタ、排水、洗浄性も評価します。
IP 評価は、指定されたイングレス テストを記述します。あらゆる洗浄剤に対する耐性や、あらゆる食品加工分野への適合性を確立するものではありません。すべての食品、飲料、または医薬品コンベアに同じ IP 定格またはハウジング合金が必要であるとは考えないでください。
動力を与えられたサーボは、連続動作限界内で負荷を保持できますが、アクティブな保持トルクは、適切な機械的保持機構の代わりにはなりません。
傾斜したコンベアまたは重力負荷がかかるコンベアの場合、動力またはトルクが取り除かれたときの動作を評価します。ブレーキまたはバックストップの要件と意図された停止シーケンスを確認してください。
許容軸荷重も確認してください。ベルトの張力によって大きな半径方向の力がかかる可能性があるため、プーリーはモーター シャフトに直接取り付けるのではなく、独立したベアリング サポートが必要になる場合があります。
調整する前に、アライメント、ベルトのトラッキング、張力、ギアボックスの取り付け、カップリングを検査してください。メーカーがサポートする手順に従い、結合したコンポーネントや緩んだコンポーネントを隠すためにフィルターを使用することは避けてください。
コンベヤを空の状態で、代表的な負荷をかけた状態でテストします。記録：
実際のベルト速度とインデックス距離。
製品位置の再現性。
移動と決済の時間。
モーターとドライブの熱挙動。
隣接する機器との同期。
ジャムの検出と回復。
停止、再起動、停電時の動作。
選択した機器の接地、シールド、およびケーブル配線の指示に従ってください。あらゆる設置に適した単一のケーブル分離距離はありません。
測定されたサイクル タイム、製品の損傷、スクラップ、メンテナンス、エネルギー消費を使用して投資を評価します。サーボ制御は適切なアプリケーションを改善できますが、特定の節約期間や回収期間を保証するものではありません。
はい、モーターとドライブが必要な連続トルク、速度、熱条件を満たしている場合には可能です。安定した輸送を行うには、適切なギヤード モーター システムとコストと複雑さを比較してください。
いいえ、モーターのフィードバックはモーターの位置を制御しますが、ベルトの伸び、プーリーの滑り、製品の動き、機械的な遊びは最終的な製品の位置に影響を与える可能性があります。追加のセンシングまたは積極的な位置決めが必要になる場合があります。
いつもではありません。ギアボックスは、減速によってトルク、速度、または慣性の要件を満たす場合に役立ちます。完全なモーターと機械設計が義務を満たしている場合、ダイレクトドライブが可能です。
いいえ。位置決めと再起動の要件に基づいてフィードバックを選択します。絶対フィードバックによりリカバリが簡素化される可能性がありますが、ホーミングや製品位置チェックが自動的に削除されるわけではありません。
コンベアのタイプ、積載量の範囲、プーリーの直径、伝達比、ベルト速度、インデックス距離、移動時間、滞留時間、傾斜、供給電圧、コントローラのモデル、および環境条件を提供します。
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