使用软件设计和调整运动控制系统

今天伺服电机比比皆是。谢天谢地，使用速度，扭矩和惯性来选择从这些伺服电机产品中选择特定应用的艺术已经变得非常自动化。

通过六是莫拉斯•区域运动工程师|Yaskawa America Inc.驱动和运动Div。

现在，某些大小尺寸和选择软件只要求设计工程师输入最少的数据，以识别适用于手头运动设计的过多的伺服电动机产品。在本文中，我们通过使用一个高级软件工具和步行通过特定示例的步骤来说明过程如何运行。

运动系统设计第1步:机械选择

大多数机器构建都可以被建模为基本机制。一些软件预编程以询问机器轴机制类型，然后将工程师发送到一组字段以定义其参数。

点击放大。安川的SigmaSelect软件是一个高效的选择特定系列的电机，以进行一系列的运动系统设计。它比使用反复试验的方法执行各种设计工程任务更快、更精确。盘旋红色的是我们用于我们的示例计算的滚珠丝杠机制。

在点中的情况：用于线性运动的一个公共动力传输装置是滚珠丝杠。大多数基于滚珠丝的设计采用旋转伺服电动机，其通过柔性铝耦合通过柔性铝合金耦合到滚柱螺丝。然后，线性驱动器移动负载托架，该载体滑动线性轨道上以来回移动有效载荷。让我们通过本文的剩余部分使用此示例。

运动系统设计第2步：收集和输入数据

从最终用户或潜在客户获取信息有时会挑战。但是，设计软件在此位置为工程师提供了直观地看到和输入数据的能力。然后软件自动识别哪些伺服电机能够用作应用程序的运动输入。假设我们的滚珠丝驱动的布置，这些参数包括总负载和滑动质量，这通常是组合的数量......但可以基于单独的负载质量和滑动质量值的各种参数基于基于各种参数。请参阅标题为“软件中的总负载和幻灯片的幻灯片和幻灯片中的数据”的软件屏幕截图。

点击放大。对于我们的示例基于滚珠丝杠的设计，工程师进入负载和托架滑块以及系统惯性和滚珠丝杠。

进入这些第一个值后，工程师应该将滚珠丝杠的惯性者注入设计。如果客户或制造商不给出，请使用软件的滚珠丝杠惯性计算器来确定滚珠丝杠的惯性。

然后工程师应该进入滚珠丝杠的引线。这是滚珠丝杠在一次旋转中移动的单位数(英寸或毫米)。

在设置惯量和超前值之后，工程师应该定义应用程序的移动配置文件。在这里，他或她进入要移动的距离，以及在多长时间内移动——包括任何停留或停顿。这也是一个很好的练习进入一个回撤步。

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运动系统设计第3步：选择电机

使用输入的所有信息，有时设计软件将返回适合应用程序的可相同的伺服电机列表。

在这种情况下，如果成本是一个问题（并且通常是）对所建议的电机产生的成本因素，以找到将满足应用要求的最低（初始）成本伺服电机。

在某些软件中杠杆杠杆的其他东西是将设计的成本因素转义为安全因子。在许多情况下，在初始伺服电动机购买中仅需10％，可以在其安全系数上额外提高20％的申请。以这种方式迫使允许将来的范围蠕变 - 运动系统的常见发生。

点击放大。安川的SigmaSelect软件可以让工程师看到设计的成本因素与安全因素的关系。注意，增加10%的初始投资可以使应用程序的安全系数增加20%。还需要注意的是，有时选择成本仅比其他选择高6%的电机，可以提供两倍以上的性能较低的选择。
关于速度和扭矩值：如果应用需要更高的速度而不是很大的扭矩，使用上述数据的工程师应选择SGM7J或SGM7A电机。相反，如果应用需要更大的扭矩而不是很大的速度，使用上述数据的工程师应该选择SGM7G电机。有些应用程序可能有尺寸限制;这些将受益于SGM7P伺服电机的规格。

接下来，验证惯量比是否位于或低于允许的惯性比率数。有关如何出现这些结果的示例，请参阅标记为“允许惯性”的软件屏幕截图 - 在这种情况下，以允许的惯性比列为绿色突出显示。对于在屏幕截图中选择的基于滚珠丝的设计和电机，设计的负载惯量比除以伺服电动机的电动机惯性是44％ - 这对于应用来说很好。

第三，验证应用的速度和扭矩是在或低于电机的最大允许值。(电机制造商为不同的应用提供不同系列的伺服电机，使这一步更容易。)注意，在屏幕截图标签“速度和扭矩”，我们选择的电机的速度和扭矩额定值超过了我们的应用程序。

为应用程序选择伺服电机并不一定是乏味的。Yaskawa SigmaSelect软件通过要求输入一些数据来产生伺服电机建议来与最终用户共享，从而简化了过程。工程师甚至可以输入新的数据——就像在加载编辑器选项卡中，如果在设计过程后期添加了变速箱，他或她可以返回并插入变速箱特征。

运动系统设计步骤4：占装配的任何电力传输

让我们说选择的电机是一个昂贵的伺服电动机。请记住，我们的尺寸是作为直接耦合到滚珠丝杠的伺服电动机。但是，如果应用程序可以接受使用5：1比率的变速箱？不用担心，因为设计软件灵活，让工程师返回并进入新数据。让我们输入以下齿轮箱特性：

在软件中为5：1齿轮比的比率（输入到输出）输入为0.2。惯性可以在in.lb×sec²或kg × m²效率通常为95％至97％左右。

然后工程师返回电机选择以选择不同的伺服电机。

通常该步骤将导致选择较小的伺服电动机，因为齿轮箱将扭矩乘以比率数;通过比例的平方减少惯性;并帮助设计保持在应用程序的速度约束范围内。

运动系统设计步骤5:再生和驱动要求

一些制造商的软件将指示是否需要再生电阻以及应选择哪些容量。有些也将列出具有足够的网络和连接功能的兼容驱动器。

点击放大。SigmasElect软件将指示设计是否需要再生电阻以及应选择哪些容量。有关再生的更多信息，请阅读选择用于伺服运动应用的放大器时不要忘记这两件事在motioncontroltips.com上．该软件还将提示选择适用于该应用的兼容电源输入和SERVOPACK放大器(具有模拟脉冲功能和EtherCAT和Mechatrolink-III连接)。