자동화된 컨베이어 시스템용 서보 모터는 컨베이어가 일정한 속도로 제품을 이동하는 것 이상의 작업을 수행해야 할 때 유용합니다. 일반적인 작업에는 반복적인 인덱싱, 제품 등록, 가속 제어, 포장 또는 처리 장비와의 동기화가 포함됩니다.
그러나 모든 컨베이어에 서보가 필요한 것은 아닙니다. 지속적인 운송 및 집적 구역은 다른 드라이브 배치로 더 나은 서비스를 제공할 수 있습니다. 올바른 선택은 필요한 모션, 부하, 정확도 및 제어 아키텍처에 따라 달라집니다.
이 가이드에서는 서보 제어가 가치를 더하는 시기와 전체 컨베이어 임무에 대해 모터-구동 조합을 지정하는 방법을 설명합니다.
서보 시스템은 피드백을 사용하여 동작을 조절합니다. 컨트롤러는 명령을 생성하고, 드라이브는 모터 전류를 제어하며, 모터는 토크를 생성합니다. 피드백은 시스템이 작동 한계 내에서 편차를 감지하고 수정하는 데 도움이 됩니다.
이는 까다로운 컨베이어 작업을 지원할 수 있지만 제로 위치 오류를 보장하거나 모든 기계적 문제를 보상하지는 않습니다.
인덱싱 컨베이어는 정의된 거리만큼 전진한 후 정지하고 다른 작업이 수행되는 동안 기다립니다. 예로는 조립, 검사, 라벨링, 포장 등이 있습니다.
서보 제어는 반복 가능한 동작 프로필과 조정 가능한 인덱스 길이를 제공할 수 있습니다. 제품 간격이 다양한 경우 센서와 등록 기능을 통해 감지된 제품 특징에 맞춰 움직임을 조정할 수 있습니다.
모터 위치만으로는 제품 위치를 설정할 수 없습니다. 제품이 벨트 위에서 미끄러질 수 있으며, 구동 풀리에 비해 벨트가 늘어나거나 미끄러질 수 있습니다. 정확한 등록에는 적합한 고정 장치, 포지티브 드라이브 벨트, 제품 센서 또는 추가 피드백이 필요할 수 있습니다.
전자 기어링 및 캠밍은 컨베이어를 다른 축과 조정할 수 있습니다. 적용 분야에는 일치된 속도 전송, 포장 및 플라잉 절단 작업이 포함됩니다.
컨트롤러는 축 간에 필요한 관계를 지원해야 합니다. 로봇 추적에는 호환 가능한 추적 기능과 정의된 컨베이어 참조도 필요합니다. 서보가 설치되면 자동으로 발생하지 않습니다.
컨베이어 작업 |
평가를 위한 접근 방식 추진 |
|---|---|
속도 조절이 가능한 연속 운송 |
적합한 가변 속도 드라이브를 갖춘 기어드 모터 |
구역별 축적 |
전동 롤러 또는 분산형 컨베이어 드라이브 |
보통 인덱싱 의무 |
요구 사항에 따라 스테퍼, 폐쇄 루프 스테퍼 또는 서보 |
까다로운 정착 목표가 있는 빈번한 인덱싱 |
서보 모터 및 호환 모션 드라이브 |
등록 또는 동기화 처리 |
적절한 감지 및 피드백을 갖춘 조정 모션 시스템 |
VFD 기반 시스템에는 벡터 제어 및 인코더 피드백이 포함될 수 있습니다. 모든 유도 모터 시스템이 개방 루프라고 가정하기보다는 실제 성능을 비교하십시오.
모터를 선택하기 전에 컨베이어 메커니즘과 생산 주기를 정의하십시오.
최대 제품 하중, 움직이는 벨트 또는 체인 질량, 풀리 치수, 컨베이어 경사, 마찰 및 변속기 세부 정보를 수집합니다.
구동 풀리에 미끄러짐이 없는 벨트 컨베이어의 경우:
풀리 속도(rpm) = 60 × 벨트 속도(m/s) ¼ [π × 풀리 직경(m)]
모터 속도를 풀리 속도로 나눈 감속비의 경우:
모터 속도 = 풀리 속도 × 감속비
기본 출력-토크 관계는 다음과 같습니다.
풀리 토크 = 접선 추진력 × 풀리 반경
추진력 계산에는 관련 저항, 가속도 및 경사력이 포함되어야 합니다. 해당하는 경우 풀리 및 롤러 회전 관성을 추가합니다. 보편적인 계수를 가정하는 대신 마찰과 효율성을 위해 부품 제조업체의 데이터를 사용하십시오.
가속 또는 시동 저항 극복과 같은 이벤트 중에는 피크 토크가 필요합니다. 연속 작동은 모터의 열 성능 내에서 유지되어야 합니다.
확인하다:
가속 및 감속 토크.
필요한 작동 속도로 토크를 가합니다.
전체 생산 주기에 걸쳐 RMS 토크.
허용되는 피크 기간 및 구동 전류.
유지 기간 및 저속 작동.
주변 온도 및 장착 조건.
감속 또는 하강 시 회생 에너지입니다.
RMS 토크는 유용한 열 선별 계산이지만, 과부하가 지속되면 모터와 드라이브의 작동 한계도 확인해야 합니다.
급속 감속은 에너지를 다시 구동 시스템으로 전달합니다. 해당 에너지가 저장되는지, 저항기를 통해 소산되는지, DC 버스에서 공유되는지 또는 공급 장치로 반환되는지 여부는 장비 아키텍처에 따라 다릅니다.
모터 샤프트에 반영된 부하 관성을 회전자 관성과 비교합니다. 컨베이어 페이로드 질량을 모터 질량과 직접 비교하지 마십시오.
이상적인 감속 기어박스 뒤에 있는 회전 하중의 경우 반영된 하중 관성은 감속비의 제곱에 따라 감소합니다. 전체 크기 조정 모델에 하중 변환, 회전 구성요소, 기어박스 관성 및 모터 관성을 포함합니다.
쉬운 튜닝, 제로 오버슈트 또는 특정 값 이상의 불안정성을 보장하는 범용 관성비 테이블은 없습니다. 허용 가능한 비율은 강성, 컴플라이언스, 컨트롤러 성능 및 필요한 응답에 따라 달라집니다.
기어박스는 사용 가능한 출력 토크를 높이고 모터 속도를 조정할 수 있습니다. 또한 손실, 백래시 및 추가적인 기계적 한계가 발생합니다. 모터가 감속 없이 필요한 토크와 속도를 만족할 수 있을 때 직접 구동이 적합할 수 있습니다.
타이거 모션의 표준 서보 모터 및 서보 통합 기어모터는 이러한 요구 사항에 따라 검토될 수 있습니다. 선택하기 전에 모델별 토크-속도 곡선, 로터 관성, 출력 등급 및 호환 드라이브를 확인하십시오.
컨베이어는 비어 있거나 부분적으로 로드되거나 최대 용량으로 작동할 수 있습니다. 관련 최악의 조건에 맞게 크기를 조정하고 부하 범위 전체에서 안정적인 작동을 확인합니다.
모든 계산에 임의의 백분율을 추가하지 마십시오. 불확실성, 마모, 공정 변화 및 제조업체의 지침을 바탕으로 마진을 선택하십시오. 크기를 과도하게 늘리면 실제 문제를 해결하지 않고도 비용, 설치 공간 및 로터 관성이 증가할 수 있습니다.
애플리케이션에 따라 증분 피드백과 절대 피드백이 모두 적합할 수 있습니다.
절대 피드백은 재시작 절차를 단순화할 수 있지만 단일 회전과 다중 회전 동작은 다릅니다. 위치 유지는 엔코더 기술 및 시스템 구성에 따라 달라집니다.
두 인코더 유형 모두 제품의 모든 움직임을 감지하지 못합니다. 정전 중에 제품이 이동하면 모터의 유지 위치가 이후의 위치로 설정되지 않습니다.
지정:
모터-드라이브 인코더 호환성.
필요한 해상도와 정확성.
참조 및 원점 복귀 절차.
정전 또는 용지 걸림 후 복구.
벨트, 풀리 또는 제품 위치 피드백.
24비트 위치 값은 정의된 범위에서 16,777,216개의 구별 가능한 위치를 나타냅니다. 이는 동등한 컨베이어 정확도를 설정하거나 속도 리플을 제거하지 않습니다.
모터 단독이 아닌 서보 드라이브는 일반적으로 PLC 또는 모션 컨트롤러에 대한 인터페이스를 제공합니다.
EtherCAT, PROFINET 및 EtherNet/IP는 가능한 네트워크 옵션이지만 네트워크 이름만으로는 동기화된 모션 기능을 구축할 수 없습니다.
지원되는 모션 기능, 장치 프로필, 업데이트 속도, 구성 파일 및 컨트롤러 호환성을 확인하세요. 예를 들어, 일반적인 네트워크 통신과 해당 네트워크를 통한 조정된 동작에는 서로 다른 기능이 필요할 수 있습니다.
필요한 안전 통신 및 드라이브 안전 기능도 별도로 확인해야 합니다. 표준 네트워크 연결로는 안전 등급 시스템을 구축할 수 없습니다.
가속도가 높을수록 이동 시간은 단축될 수 있지만 벨트 진동이 증가하거나 제품이 미끄러지거나 기울어지거나 쏟아지는 원인이 됩니다.
지원되는 경우 저크 제한 프로파일은 기계적 자극을 줄일 수 있습니다. 가속도만 최대화하기보다는 총 이동 및 정착 시간과 제품 동작을 평가하십시오.
동기화된 작동을 위해 라인 속도 변경, 정상 정지 및 재시작 시퀀스 중 단계 정확도와 응답을 테스트합니다.
일부 서보 시스템은 하나의 케이블 어셈블리에서 전원과 피드백을 전달하는 하이브리드 케이블을 사용합니다. 호환성은 모터, 드라이브, 인코더 인터페이스, 커넥터 및 케이블 사양에 따라 다릅니다.
예를 들어 HIPERFACE DSL은 모터 케이블에 통합된 전용 피드백 쌍을 사용할 수 있습니다. 이는 피드백이 모터 위상 도체를 통해 보편적으로 전송된다는 의미는 아닙니다.
선택한 시스템에 대한 케이블 길이, 차폐, 굴곡 반경 및 굴곡 요구 사항을 확인하십시오.
건식 밀폐형 컨베이어와 노출형 세척 컨베이어는 서로 다른 요구 사항을 갖습니다.
먼지, 습기, 청소 압력, 온도, 화학 물질 및 노출 기간에 대한 세부 정보를 제공합니다. 위생적인 설계가 중요한 경우 표면 마감, 씰, 커넥터, 배수 및 세척성도 평가하십시오.
IP 등급은 지정된 수신 테스트를 설명합니다. 모든 세척 화학물질에 대한 내성이나 모든 식품 가공 영역에 대한 적합성을 확립하지는 않습니다. 모든 식품, 음료 또는 의약품 컨베이어에 동일한 IP 등급이나 하우징 합금이 필요하다고 가정하지 마십시오.
전동 서보는 연속 작동 한계 내에서 부하를 유지할 수 있지만 활성 유지 토크는 적절한 기계적 유지 장치를 대체할 수 없습니다.
기울어지거나 중력 하중을 받는 컨베이어의 경우 동력이나 토크가 제거될 때의 동작을 평가합니다. 브레이크 또는 백스톱 요구 사항과 의도된 정지 순서를 확인하십시오.
또한 허용 축 하중도 확인하십시오. 벨트 장력은 상당한 방사형 힘을 가할 수 있으므로 풀리는 모터 샤프트에 직접 장착되지 않고 독립적인 베어링 지지대가 필요할 수 있습니다.
튜닝하기 전에 정렬, 벨트 추적, 장력, 기어박스 장착 및 커플링을 검사하십시오. 제조업체가 지원하는 절차를 따르고 바인딩되거나 느슨한 구성 요소를 숨기기 위해 필터를 사용하지 마십시오.
컨베이어가 비어 있고 대표적인 부하 하에서 테스트하십시오. 기록:
실제 벨트 속도 및 인덱스 거리.
제품 위치 반복성.
이동 및 정착 시간.
모터 및 드라이브 열 동작.
인접 장비와의 동기화.
용지 걸림 감지 및 복구.
중지, 다시 시작 및 전원 손실 동작.
선택한 장비의 접지, 차폐 및 케이블 배선 지침을 따르십시오. 모든 설치에 적합한 단일 케이블 분리 거리는 없습니다.
측정된 주기 시간, 제품 손상, 불량품, 유지 관리 및 에너지 소비를 사용하여 투자를 평가합니다. 서보 제어는 적합한 애플리케이션을 개선할 수 있지만 특정 절약 기간이나 투자 회수 기간을 보장하지는 않습니다.
예, 모터와 드라이브가 필요한 연속 토크, 속도 및 열 조건을 충족하는 경우 가능합니다. 안정적인 운송을 위해 적절한 기어 모터 시스템의 비용과 복잡성을 비교해 보세요.
아니요. 모터 피드백은 모터 위치를 제어하는 반면, 벨트 늘어짐, 풀리 미끄러짐, 제품 이동 및 기계적 유격은 최종 제품 위치에 영향을 미칠 수 있습니다. 추가 감지 또는 포지티브 포지셔닝이 필요할 수 있습니다.
항상 그런 것은 아닙니다. 감속이 토크, 속도 또는 관성 요구 사항을 충족하는 데 도움이 될 때 기어박스가 유용합니다. 완전한 모터와 기계 설계가 임무를 만족할 때 직접 구동이 가능합니다.
아니요. 위치 지정 및 재시작 요구 사항에 따라 피드백을 선택하십시오. 절대 피드백은 복구를 단순화할 수 있지만 원점 복귀 또는 제품 위치 확인을 자동으로 제거하지는 않습니다.
컨베이어 유형, 탑재하중 범위, 풀리 직경, 변속비, 벨트 속도, 인덱스 거리, 이동 시간, 체류 시간, 경사, 공급 전압, 컨트롤러 모델 및 환경 조건을 제공합니다.
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Tiger Motion에 문의하세요 . 모터 옵션에 대해 논의하고 모델별 기술 정보를 요청하려면 주문하기 전에 제안된 구성을 검토할 수 있도록 기어박스, 인코더, 브레이크 및 환경 요구 사항을 포함하십시오.
