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影响选择伺服电机的因素 影响选择伺服电机的因素 六、动态刹车距离
刹车距离 = Vm × (t 1 + t 2) + (J M + J L ) × (A × N 0 + B× N 0 3 ) × L [mm/deg]
Vm ：快速移动速度， mm / sec 或者[deg / sec] J M ：电机惯量 [kg ⋅ m 2 ] J L ：负载惯量 [kg ⋅ m 2 ] N 0：电机快速移动速度 [min −1 ] L：电机一转的移动距离 [ mm ]或者[deg ]（ N 0 / 60 × L = Vm ） A ： 计算动态刹车距离的刹 车系数 A B： 计算动态刹车距离的刹 车系数 B
Trms
T ⋅ t 1 + T2 ⋅ t 2 + T3 ⋅ t 3 + T4 ⋅ t 4 + T5 ⋅ t 5 + T6 ⋅ t 6 + T7 ⋅ t 7 + T8 ⋅ t 8 = 1 t0
2 2 2 2 2 2 2 2
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影响选择伺服电机的因素 影响选择伺服电机的因素 五、电机速度
在实际机械运转中，电机的旋转速度不可以超过电机旋转的最大速度。
注：刹车系数A与B可以查询说明书65262EN以及65302EN。
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伺服电机选定所必须的项目 伺服电机选定所必须的项目
一． ①移动物重量(W) 、②一次旋转移动量(I)、移动方向(判断是水平轴还是重力轴) 工件转动惯量(Jw)＝移动物重量×（一次旋转移动量／２π）2 • 移动物重量1000kg、一次旋转移动量12mm(=0.012m)、Jw=0.0365kgm2 重力轴负载(Tw)＝移动物重量×（一次旋转移动量／２π）×9.8÷机械效率 • 移動物重量1000kg、一次旋转移动量12mm(=0.012m)、機械効率0.8、Tw=23.4Nm 水平轴摩擦负载(Tf)＝移动物重量×（一次旋转移动量／２π）×9.8×摩擦系数 • 移動物重量1000kg、一次旋转移动量12mm(=0.012m)、摩擦系数0.1、Tf=1.87Nm 二．丝杠（③直径(D)、④长度(L)、⑤螺距(p)） 丝杠转动惯量(Jb) ＝765×（丝杆直径）4×长度×(一次旋转移动量／螺距)2 • 螺纹直径40mm、长度1m 765×(0.04)4×1=0.00196kgm2
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小型加工中心的电机选定例(1/2) 小型加工中心的电机选定例(1/2)
小型加工机械 水平轴电机选定的基本3点（＋确认1点） 1. 摩擦负载在选定电机额定扭矩的30%以内 2. 负载转动惯量(=工件转动惯量Jw+丝杆转动惯量Jb)为选定电机惯量Jm的3倍左右 3. 快速进给电机旋转速度小于最高旋转速度（有若干超过时需商谈） ＋ 4. 快速进给时间常数值适当（100msec左右）
• 螺纹直径100mm、长度3m 765×(0.1)4×3=0.230kgm2 相同的螺纹一次旋转移动量10mm、螺距20mm 765×(0.1)4×3×(10/20)2=0.0574kgm2 三． ⑥快速进给速度(V) 电机旋转速度(N)＝快速进给速度V÷一次旋转移动量 • 快速进给速度36m/分、一次旋转移动量12mm N=3000rpm
二、垂直轴、重量500kg、丝杠D40mm, L1000mm, p12mm、快速进给40m/分 1. 重力负载＝ 500×(0.012/6.28)× 9.8÷0.8 =11.7Nm在额定扭矩的70%以内 αiS22以上型号都可以 2. 负载转动惯量＝500×(0.012/6.28)2+765×(0.04)4×1=0.00378为Jm的3倍左右 αiS22(Jm=0.00527)是0.7倍 没问题 3. 快速进给旋转速度＝40m/分÷0.012=3333rpm αiS22/4000 、βiS22/3000 没问题 4. 快速进给时间常数＝快速进给旋转速度×0.105×合计转动惯量÷（最大扭矩－重力负载） αiS22/4000时＝3000×0.105×0.00905÷(76-11.7)＝0.044=44msec βiS22/3000时＝3000×0.105×0.00905÷(30-11.7)＝0.156=156msec 1.5G!! 0.4G
一．水平轴、重量1000kg、丝杠D40mm, L1000mm, p12mm、快速进给36m/分 1. 摩擦负载＝ 1000×(0.012/6.28)× 9.8× 0.1=1.87Nm在额定扭矩的30%以内 αiS8以上型号都可以 2. 负载转动惯量＝1000×(0.012/6.28)2+765×(0.04)4×1=0.00561为Jm的3倍左右 αiS8(Jm=0.00117)为4.8倍、αiS12(Jm=0.00228) 或 βiS12则是2.3000rpm αiS12/4000 、βiS12/3000可以 4. 快速进给时间常数＝快速进给旋转速度×0.105×总计转动惯量÷最大扭矩 αiS12/4000时＝3000×0.105×(0.00561+0.00228)÷46＝0.054=54msec 1.1G!! βiS12/3000时＝3000×0.105×(0.00561+0.00228)÷27＝0.092=92msec 0.6G
1. 2. 3. 4. 5. 6.
负载惯量比； 加减速特性（短时加工因素）； 连续负载扭矩； 电机速度； 扭矩的均方根值； 动态刹车距离。
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影响选择伺服电机的因素 影响选择伺服电机的因素 一、负载惯量比
负载惯量比是指进给轴的负载惯量与进给轴电机惯量的比值。该值反映了电 机对于负载的控制能力。该值越小，电机的控制力越强。要确保伺服电机能够有效的 工作，需要为机床选择具有恰当惯量的电机。而其选择的技术指标称为负载惯量比 （负载惯量 / 电机惯量）。推荐选取范围：负载惯量/电机惯量 = 3~5,用于模具加 工或有频繁加减速要求的机床要求小于300%，用于零件加工的机床最大可至500%。
减速比选择的最佳结果是，在合适的减速比下，最大限度的使用到电机的转速范围 比如本例减速比为2.5时电机快速进给的速度为2500rpm，更靠近电机最高转速3000rpm
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大型加工中心用电机的选定例(2/2) 大型加工中心用电机的选定例(2/2)
大型加工机械（要点） 1. 负载转动惯量为Jm的5倍左右 2. 减少一次旋转移动量 3. 对于不带配重的重力轴，由于摩擦负载相对重力负载太小，可以不考虑 二、垂直轴,重量2000kg,螺纹D80mm,L2000mm,p20mm,快速进给20m/分,移动量10mm 1. 重力负载＝2000×(0.010/6.28)× 9.8÷0.8 =39Nm应在额定扭矩的70%以内 αiS50Fan没问题 2. 转动惯量＝2000×(0.01/6.28)2+765×(0.08)4×2×(1/2)2=0.0207为Jm的5倍左右 αiS50Fan(Jm=0.0145)为1.4倍没问题 3. 快速进给旋转速度＝20m/分÷0.01=2000rpm αiS50/3000Fan没问题 4. 快速进给时间常数＝快速进给旋转数×0.105×合计转动惯量÷（最大扭矩－重力负载） αiS50/3000Fan时＝2000×0.105×0.0352÷(200-39)＝0.046=46msec 过快 αiS100/2500时＝2000×0.105×0.0459÷(200-39)=0.060=60msec 5. 如一次旋转移动量動为6.666mm（丝杠减速比1/3）, ①重力负载26Nm、②负载转动惯量0.00922kgm2、③快速进给旋转速度3000rpm、 ④快速进给时间常数为111msec（还是过快）,用αiS40/4000驱动足够
三、空载扭矩
空载扭矩指不进行切削时电机所承受的扭矩，主要包括机械摩擦以及重力轴中重力的作用 力矩，通常空载的扭矩应该不超过伺服电机堵转扭矩的30%。 在无配重重力轴电机的使用中，空载扭矩最高可至伺服电机堵转扭矩的70%。
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影响选择伺服电机的因素 影响选择伺服电机的因素 四、扭矩的均方根值
扭矩的均方根值在一个加工周期内应该小于电机的堵转扭矩的90% Trms ≤ 堵转扭矩× 90%
伺服电机选型介绍
2012-11-15
影响选择伺服电机的因素 影响选择伺服电机的因素 一、选择电机时候的考虑因素
影响电机选择的因素为机床选择进给驱动电机时，需要考虑机械部分的传 动结构与电机的匹配、电机的运转速度、机床的加减速时间大小、电机的停 止距离等因素。 概括言之，即选择与机械相匹配的电机，主要包括以下因素：
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影响选择伺服电机的因素 影响选择伺服电机的因素 二、加减速特性（短时加工因素）
在机械加工中，除了需要保证推动负载加工的连续推力之外，还必须要考 虑短时的加工因素，即：电机在加减速过程中的输出特性。在加减速过程 中，会达到机械需要的最大推力。因此，在选择电机时，需要考虑电机的最 大扭矩与机械加减速过程中所需要的最大扭矩是否匹配。电机的最大扭矩直 接影响加减速时间常数的设定。
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小型加工中心的电机选定例(2/2) 小型加工中心的电机选定例(2/2)
小型加工机械 重力轴电机选定的基本３点（＋确认１点） 1. 摩擦负载在额定扭矩的70%以内 2. 负载转动惯量为Jm的3倍左右 3. 快速进给旋转速度应小于最高旋转速度 4. 快速进给时间常数值适当（100msec左右） 对于不带配重的重力轴，由于摩擦负载相对重力负载太小，可以不考虑
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大型加工中心用电机的选定例(1/2) 大型加工中心用电机的选定例(1/2)
大型加工机械（要点） 1. 负载转动惯量为选定电机惯量Jm的5倍左右 2. 减少一次旋转移动量 一．水平轴,重量10000kg,螺纹直径D100mm, L4000mm, p20mm,快速进给20m/分,移动量10mm,减速比1:2 1.摩擦负载＝10,000×(0.010/6.28)× 9.8× 0.1=15.6Nm应在额定扭矩的30%以内 αiS50刚刚够 2.转动惯量＝10,000×(0.010/6.28)2+765×(0.1)4×4×(1/2)2=0.102为Jm的5倍左右 αiS50(Jm=0.0145)为7倍、αiS100(Jm=0.0252) 是4倍 没问题 3.快速进给旋转速度＝20m/分÷0.010=2000rpm αiS100/2500 4.快速进给时间常数＝快速进给旋转速度×0.105×合计转动惯量÷最大扭矩 αiS50/3000时＝2000×0.105×0.117÷200＝0.123=123msec 足够快 αiS100/2500时＝2000×0.105×0.126÷200＝0.138=132msec 足够快 5.如一次旋转移动量为8mm（丝杠的减速比2/5）、 ①摩擦负载＝12.5Nm、②负载转动惯量＝0.065kgm2为Jm的4.5倍（许可范围内） ③快速进给旋转速度2500rpm、④快速进给时间常数140msec αiS50/3000足够