ちょっと、そこ！ CANopen サーボ ドライブのサプライヤーとして、これらのドライブの加速時間と減速時間の設定についてよく質問を受けます。これはサーボ システムのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性がある重要な側面です。それでは、早速本題に入りましょう。
加速時間と減速時間の理解
まず、加速時間と減速時間とは何を意味するのでしょうか？加速時間は、サーボドライブがモーターの速度をゼロから指定された設定速度まで増加させるのにかかる時間です。一方、減速時間はモーターが設定速度から減速して完全に停止するまでの時間です。
なぜこの時間が重要なのでしょうか?加速時間が短すぎると、モーターに過剰な電流が流れたり、過熱したり、ドライブの保護回路が作動したりする可能性があります。これにより、システム障害が発生し、メンテナンス費用が増加する可能性があります。一方、加速時間が長すぎるとシステムの応答性が鈍くなり、要求される生産速度を満たせない可能性があります。減速時間も同様です。減速が短すぎるとシステムに機械的ストレスが生じる可能性があり、減速が長すぎると時間を無駄にする可能性があります。
加速時間と減速時間に影響を与える要因
CANopen サーボ ドライブの適切な加速時間と減速時間を決定する際には、いくつかの要因が考慮されます。
- 負荷慣性:モーターに接続される負荷の慣性は重要な要素です。高慣性負荷は、低慣性負荷に比べて加減速に時間がかかります。たとえば、大きなフライホイールを駆動している場合は、モーターとドライブに過度のストレスがかからないよう、加速時間と減速時間を長く設定する必要があります。
- モーター出力:モーターの定格電力もこれらの時間に影響します。より強力なモーターは、より多くのトルクを利用できるため、通常、より短い加速時間と減速時間を処理できます。ただし、モーターとドライブに過負荷がかからないようにする必要があります。
- システム要件:アプリケーションの特定の要件も影響します。システムが速度の変化に素早く応答する必要がある場合は、加速時間と減速時間を短く設定する必要がある場合があります。たとえば、高速のピックアンドプレース操作では、効率的な操作には高速の加速と減速が不可欠です。
加速時間と減速時間の設定方法
ここで、CANopen サーボ ドライブでこれらの時間を実際に設定する方法について説明しましょう。
- ドライブのパラメータの使用:ほとんどの CANopen サーボ ドライブには、加速時間と減速時間を設定するためのパラメータが組み込まれています。これらのパラメータには、PC ベースのソフトウェア ツールや専用コントローラなどのプログラミング インターフェイスを通じてアクセスできます。ドライブのパラメータリストで「加速時間」や「減速時間」などのパラメータを探します。
- 時間の計算:どのような値を設定すればよいかわからない場合は、負荷イナーシャとモータ特性に基づいて加速時間と減速時間を計算できます。加速時間の計算式は次のとおりです。
[ t_{acc} = \frac{J \cdot \Delta \omega}{T} ]
ここで、 ( t_{acc} ) は加速時間、 ( J ) はシステム (モーターと負荷を含む) の合計慣性、 ( \Delta \omega ) は角速度の変化、 ( T ) は利用可能なトルクです。
減速時間も同様に計算できます。ただし、ドライブから得られるブレーキトルクを考慮する必要があります。
- テストと微調整:初期値を設定した後、システムをテストしてパフォーマンスを観察することが重要です。モーターが過熱している場合、またはシステムが期待どおりに応答していない場合は、加速時間と減速時間を調整する必要がある場合があります。希望のパフォーマンスが得られるまで、微調整を繰り返してテストを繰り返します。
避けるべきよくある間違い
加速時間と減速時間を設定する場合、避けるべきよくある間違いがいくつかあります。
- 設定時間が短すぎる:前述したように、加速時間と減速時間を短く設定しすぎると、過熱、システム障害、モーターとドライブの磨耗の増加につながる可能性があります。
- 負荷慣性を無視する:負荷慣性を考慮しないと、加速時間と減速時間が不正確になる可能性があります。これらの時間を設定する前に、システムの合計慣性を必ず計算してください。
- システムをテストしていない場合:加速時間と減速時間を設定した後、システムをテストすることが重要です。初期値が完全に機能するとは考えないでください。テストにより、問題を特定し、必要な調整を行うことができます。
適切な加速と減速の設定の利点
CANopen サーボ ドライブの加速時間と減速時間を適切に設定すると、システムにいくつかの利点がもたらされます。
- パフォーマンスの向上:適切な加速時間と減速時間を使用すると、モーターはよりスムーズかつ効率的に動作できます。これにより、速度、精度、信頼性の向上など、システム全体のパフォーマンスが向上します。
- 磨耗の軽減:モーターとドライブへの過度のストレスを回避することで摩耗を軽減し、機器の寿命を延ばし、メンテナンスコストを削減できます。
- エネルギーの節約:最適化された加速時間と減速時間もエネルギーの節約に役立ちます。滑らかに加減速するモーターは、急激な速度変化を起こすモーターに比べて消費エネルギーが少なくなります。
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参考文献
- サーボモーターとドライブのハンドブック
- CANopenプロトコル仕様