伺服电机选型方法

　　伺服马达是自动化机械中，精密定位常用之旋转作动组件，如数值控制(CNC)之工具、机器人(Robot)及印刷机等产业机械，对于如何选用适当伺服马达规格在机构中，以滚珠螺杆(Ball screw) 之滑台为例，计算如下：

　　一、首先决定机械之规格：

　　1.负载

　　W=200(kg)

　　2.滚珠螺杆规格：

　　(1)螺距(Pitch)

　　PB=20(mm)

　　(2)直径

　　DB=50(mm)

　　(3)重量

　　WB=40(kg)

　　(4)摩擦系数

　　μ=0.2

　　3.机械效益 η=0.9

　　二、决定动作参数

　　1.负载时移动速度 V=500(mm/sec)

　　2.滑台全行程 L=1000(mm)

　　3.全行程移动总时间 t=1.4(sec)

　　4.加减速时间 t1=t3=0.2(sec)

　　5.静止稳定时间 t4=0.3(sec)

　　6.定位精度 ±0.05(mm)

　　三、选用马达之转子惯量(JM)

　　1.滚珠螺杆惯量

　　JB=(WB．D^2)/(8．g)

　　=(40．52)/(8．980)

　　=0.128(kg．cm．S^2)

　　2.负载惯量

　　JL=(W/g)．(PB/20．π)^2+JB

　　=(200/9.8)．(20/20．π)^2+0.128

　　=0.149

　　3.马达轴心转换惯量

　　J=JL=0.149(kg．cm．S^2)

　　4.选用马达之转子惯量

　　JMJL/20 149/20 7.45(g．cm．S^2)

　　四、选用马达回转速(N)

　　N=(V．60)/PB =(500．60)/20 =1500(rpm)

　　五、选用马达之额定扭矩(TM)

　　1.负载扭矩

　　TL=(μ．W．PB)/(2．π．η)/10

　　=(0.2．200．20)/(2．π．0.9)/10

　　=14.15(kg．cm)

　　2.加减速扭矩

　　TA=(2．π．N/60．t1)．(JM+(JL/η))

　　=140.5(kg．cm)

　　3.瞬间最大扭矩(Ta)

　　Ta=TA+TL=154.5(kg．cm)

　　Tb=TL=14.15(kg．cm)

　　Tc=TL-TA=-126.35(kg．cm)

　　4.实效扭矩

　　Trms=√((Ta^2．t1)+(Tb^2．t2)+(Tc^2．t3))／(t1+t2+t3+t4)

　　=69.3(kg．cm)

　　5.选用马达之额定扭矩

　　TM1.3．实效扭矩(Trms)

　　1.3．69.3

　　90(kg．cm)

　　注：通常选用马达之瞬间最大扭矩为TM之三倍但必须大于Ta

　　六、选用马达解角器(PE)

　　假设PE=2000(p/rev)

　　则机械位置分辨率(Resolution)

　　=(PB．(1/R))/(PE．4)

　　=0.0025(mm)

　　机械定位精度±0.05(mm)

　　七、其它 如制动器(Brake)等其它附件请按需求选定之