サーボモータの過負荷

Question

サーボモータの過負荷で困っています。
サーボモータとボールねじの組み合わせで位置制御をしています。
ボールねじとサーボモータはプーリーとタイミングベルトで動力を伝達しています。モーターの位置でテンションを調整します。
装置は購入してすぐですが、
取り付け位置の調整、駆動部のルブリケートを行いましたが、だめです。
海外の装置メーカなので、対応が良くないです。

サーボモータ用にファンが設置してあるので、
元々の設計自体が良くないと思われます。

気になるところ
・プーリが鉄製。アルミに変えたほうが負荷は減りますか？
・プーリ同士が近く、ベルトが太い気がします。0.75KWのモータですが、軸間約100ｍｍ。ベルト幅約５０ｍｍ。プーリー同士はもっと離したほうが良いでしょうか？ベルトは細くしたほうが良いでしょうか？
・ブレーキも悪さをしている気がします。サーボモータでブレーキはどのように制御しているのでしょう。止まる寸前は、ブレーキがかかっているのに、モータが動こうとしているとか、そういった制御になる可能性はあるのでしょうか？ボールねじを垂直に使っていますが、そもそも、ブレーキ付きである必要があるのでしょうか？

よろしくお願いします。

みなさん、いろいろアドバイスありがとうございます。
やはり、モータの容量アップが必要で、装置メーカーにクレームを言うのが良いということがわかりましたので、早速連絡を入れています。

Accepted Answer

回答(1)さんに同感です。

まずは、過負荷状態がどのような状況で発生するのか場合分けすることが
必要と思います。
鉛直方向に移動するシステムのようですので、負荷となる荷重が上昇する
場合に過負荷となるか、下降する場合に過負荷となるかのきり分けが必要
でしょう。
次に、静止状態から定速運動に至る加速時か、定速運動から静止に至る減速
時に発生するかを見極めましょう。
さらに、静止状態においては全く問題ないのか、静止状態でも過負荷が発生
するかも原因を追及する上で必要です。
前記のような確認をしても一定の傾向が見つからず、ランダムに過負荷が
起こるようであれば、更なる追求をする必要があるでしょう。

ところで、装置の設計に不信感をお持ちのようですが、そのメーカーの
同じ機種の納入実績はどれ程でしょうか？ 実用化１号機なのか、多数の
納入実勢がある機械なのかによって、対応方法を選ぶ必要があります。
責任所在を明確にしないまま、貴殿が改造してしまうと、本来メーカーが
負うべき負担が貴殿の責任に置き換わる危険があると思います。

プーリー廻りについて疑念をお持ちのようですが、
被制御部位の位置情報を、プーリーの２次側から得るシステム構成か、
モーター自体のエンコーダに頼るシステム（１次側から得る）かによって、
考慮すべき内容が異なります。

被制御部位の位置情報を、プーリーの２次側から得るシステム構成の場合、
減速比を変えても、位置制御は正しく行われる筈です。しかしながら、
応答特性などに影響を与える可能性があります。
被制御部位の位置情報を、モーター自体のエンコーダに頼るシステム（１次
側から得る）場合は、減速比を変えれば制御する位置も減速比分だけ変化
しますので、制御ソフトに手を加える必要が生じると思います。

早急に対処したい状況は理解しますが、本来負うべきでない責任を背負うこと
がないように慎重なご判断をお勧めします。

Answer

そもそも、何をする機械なのでしょう？
工作機械？プレス機？成形機？搬送機械？食品機械？

＞サーボモータの過負荷で困っています
どのような状況で過負荷になるのでしょうか？
低速、低負荷でも過負荷になるのでしょうか？
まさかの停止時で無負荷なのに過負荷異常になるとか？

＞・プーリが鉄製。アルミに変えたほうが負荷は減りますか？
憶測ですが、恐らく変わらない
たったそれだけイナーシャを減らして効果が出るのは
最高速で最高加速度を追求する時くらい
Ｆ１レースでトップ争いするような
１０ｔトラックのホイールを鉄からアルミに替えても効果は少ない
http://www.youtube.com/watch?v=x9vWlRmBiOU
これくらい早く動かせたいのか？否か？

プーリをアルミに替える前に可動部全部をアルミに替えるべきでしょうね

＞・ブレーキも悪さをしている気がします。
常識的にブレーキは停電中と非常停止中以外は常に解放です

＞ボールねじを垂直に使っていますが
ブレーキは必須です
停電したら可動部は落下します
「非励磁差動ブレーキ」
よーするに停電時にブレーキを掛けるのです

＞とりあえず、こちらで簡単にできそうなプーリを変えるとか、
＞ベルトを変えるとかやってみたいと思いました。
何もしない事をお勧めする
そんなヒマが有るなら、損害賠償請求の積算しなさい
積算するのもホネが折れる

そもそも日本以外のアジア製ならまともに動かなくて当たり前
ヨーロッパでもシーメンス以外は動かなくて当たり前
北米でもＡＢＢとロックウエル以外は動かなくて当たり前

＞1mm = 0.03937 inch
＞皮肉です
昔どこかで聞いたような？
オッサンクサイナだったかなぁ？
もっとマシなのが有ったように思うが？

Answer

>>サーボモータ用にファンが設置してあるので、
>>元々の設計自体が良くないと思われます。

逆です
静止時熱を持つので
冷やしてるんです
に

>>止まる寸前は、ブレーキがかかっているのに、モータが動こうとしているとか、そういった制御になる可能性はあるのでしょうか？

制御側でどんなふうにでも組めます

普通急制動は非常停止時に組むもんですが

どんな機械かわかりませんが
手っ取り早く直すには
モータを国内品にし一回り大きくするのがベストだと思いますが
ほとんど電気はやり直しになると思います

日本のサーボ　ステップは　低回転高トルクにたいして　ぬきんでてます
>>ボールねじを垂直に使っていますが、そもそも、ブレーキ付きである必要があるのでしょうか？

必要です

>>他の装置と比べ、プーリの材質が違うとか、ベルトの幅が大きい、軸間距離が短いといった違いがあるのはわかりますが、

基本思想が違うだけ
よく言うのは
やつらはインチで考えるからな

1 inch = 25.40 mm
1mm = 0.03937 inch

皮肉です

Answer

情報量が少なすぎます。

マシニングセンタの場合、運転準備をoffにしなければブレーキは
かけません(非常停止の信号とブレーキ作動の回路がリンク)。
従って停止している時は常に垂直軸が下がらないように負荷が掛か
っている状態です。

停止状態のロードが高ければ、モータ容量が小さいことになります
ので、モータ軸とボールスクリュー軸のプーリ径比率を変えてみる
ことも一案です。

連続動作中に過負荷になる場合も、同様にモータ容量が小さいこと
になります。起動停止の加速度(時定数)を下げたり、送り速度を
下げたりするパラメータ調整で逃げることができれば良いのですが。

負荷イナーシャの観点から、プーリの材質をアルミに変更することも
多少なりとも効果はありそうですが、恒久対策としては根本的に駆動系
を見直した方が安心でしょう。

設計・機構に問題が無いとすれば、ボールねじのナットが痛んでトルク
が過大になっている可能性も考えられます。

ベルトの幅、軸間距離で大きな影響は無いと思われます。

(2)(3)さんの回答も合わせて慎重にご判断下さい。
海外メーカ製(中国製ではないですよね？)でも、導入に当たって間に
商社が介在しているハズなので、そちらにクレームをつけ、自社改造
前に点検・修理させることが望まれます。

サーボモータの過負荷で困っています