産業用ロボット用サーボモーターの概要

サーボドライバー、「サーボコントローラー」または「サーボアンプ」とも呼ばれる、サーボモーターの制御に使用されるコントローラーの一種です。その機能は通常の AC モーターに作用する周波数コンバーターの機能と似ており、サーボ システムの一部です。一般にサーボモータは位置、速度、トルクの3つの方法で制御され、伝達系の高精度な位置決めを実現します。

1、サーボモータの分類

DCサーボモータとACサーボモータの2つに分類されますが、ACサーボモータはさらに非同期サーボモータと同期サーボモータに分類されます。現在、AC システムは徐々に DC システムに取って代わりつつあります。DCシステムと比較して、ACサ​​ーボモータは、信頼性が高く、放熱性が良く、慣性モーメントが小さく、高電圧条件下でも動作できるなどの利点があります。ブラシとステアリングギアが不足しているため、ACプライベートサーバーシステムもブラシレスサーボシステムになりました。使用されているモーターは、ブラシレスケージ型非同期モーターと永久磁石同期モーターです。

1. DCサーボモーターはブラシ付きモーターとブラシレスモーターに分けられます

① ブラシレスモーターは低コスト、構造が簡単、始動トルクが大きく、速度調整範囲が広く、制御が容易でメンテナンスが不要です。ただし、メンテナンス (カーボン ブラシの交換) が容易で、電磁干渉が発生し、動作環境の要件があります。これらは通常、コスト重視の通常の産業および民生用途で使用されます。

② ブラシレスモーターは、小型、軽量、大出力、高速応答、高速、小さな慣性、安定したトルクとスムーズな回転、複雑な制御、インテリジェンス、柔軟な電子整流方式を備え、方形波または正弦波整流が可能で、メンテナンスフリー、高効率で省エネ、低電磁輻射、低温度上昇、長寿命で、さまざまな環境に適しています。

2、サーボモータの種類別の特徴

1. DCサーボモータのメリット・デメリット

利点: 正確な速度制御、強力なトルク速度特性、シンプルな制御原理、便利な使用、および手頃な価格。

短所: ブラシの整流、速度制限、追加の抵抗、摩耗粒子の生成 (粉塵のない爆発性環境には適していません)

2. メリットとデメリットACサーボモーター

利点:速度制御特性が良好、全速度域でスムーズな制御が可能、発振がほとんどない、90%以上の高効率、低発熱、高速制御、高精度位置制御(エンコーダ精度による)、定格動作領域内で一定のトルク、低慣性、低騒音、ブラシの摩耗なし、メンテナンスフリー(粉塵のない爆発性環境に適しています)を実現できます。

短所: 制御が複雑で、PID パラメーターを決定するにはドライバーのパラメーターを現場で調整する必要があるため、より多くの配線が必要になります。

企業ブランド

現在、主流のサーボ ドライブは制御コアとしてデジタル シグナル プロセッサ (DSP) を使用しており、複雑な制御アルゴリズム、デジタル化、ネットワーク化、インテリジェンスを実現できます。パワーデバイスは一般に、インテリジェントパワーモジュール(IPM)を核として設計された駆動回路を使用します。IPMは内部に駆動回路を集積しており、過電圧、過電流、過熱、不足電圧などに対する故障検出および保護回路も備えています。また、ソフトスタート回路も主回路に追加されており、起動プロセスによるドライバへの影響を軽減します。パワードライブユニットは、まず入力三相または主電源を三相フルブリッジ整流回路を通じて整流し、対応する DC 電力を取得します。整流後、三相電源または主電源は、周波数変換のための三相正弦 PWM 電圧源インバーターを介して三相永久磁石同期 AC サーボ モーターを駆動するために使用されます。パワードライブユニットの全体的なプロセスは、簡単に言うと AC-DC-AC プロセスとして説明できます。整流器ユニット (AC-DC) の主要なトポロジー回路は、三相フルブリッジ非制御整流器回路です。

3、サーボシステム配線図

1. ドライバの配線

サーボドライブは主に、制御回路電源、主制御回路電源、サーボ出力電源、コントローラ入力CN1、エンコーダインターフェースCN2、接続CN3で構成されます。制御回路電源は単相交流電源で、入力電源は単相でも三相でも構いませんが、220V である必要があります。つまり、三相入力を使用する場合、弊社の三相電源は変圧器を介して接続する必要があります。低電力ドライバの場合は単相で直接駆動でき、単相接続方式はR端子とS端子に接続する必要があります。サーボモータの出力 U、V、W を主回路電源に接続するとドライバが焼損する恐れがありますのでご注意ください。CN1ポートは主に上位コンピュータコントローラの接続に使用され、入力、出力、エンコーダABZ三相出力、各種モニタリング信号のアナログ出力を提供します。

2. エンコーダの配線

上図から、シールド線 1 本、電源線 2 本、シリアル通信信号 (+-) 2 本を含む、9 つの端子のうち 5 つだけを使用していることがわかります。これは通常のエンコーダの配線と同様です。

3. 通信ポート

ドライバはCN3ポートを介してPLCやHMIなどの上位コンピュータに接続され、制御されます。MODBUS通信。通信にはRS232およびRS485を使用できます。


投稿日時: 2023 年 12 月 15 日