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ラックピニオンで板を動かすための駆動モーターの選定方法と計算過程
- 板をスライドさせるためのラックピニオンと駆動モーターの選定方法を解説します。
- スライド量や位置決め精度、最高移動速度などの要件から必要なトルクや出力を計算します。
- さらに、モーターの外形寸法を小さくするための効果的なメーカーも紹介します。
- 機械設計
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サーボモーターを含むモーターメーカーで無料の容量選定ソフトが出ていますが、 各種パラメーターの入り/切り（ON/OFF）操作を誤れば、選定ミスとなります。 先ず、簡単に所要走行パワーを計算して於く事が大切です。パワー P(kW)は、 リニアなら、力(F)kg×速度(v)m/sec÷102 で求まります。 回転なら、2×π×回転数(N)rpm×トルク(T)kg・m÷(102×60)で求まります。 どちらも、（力×距離÷時間）×kW 変換定数で、同じ内容です。 本来は、（所要走行＋所要加速）パワーが必要ですが、目安計算になります。 <無料の容量選定ソフトを操作ミスしているか否かの> それと、リニアガイドの摩擦係数；0.01 ⇒ 1300kg×0.01 ＝ 13kgが力(F)と なりますが、リニアガイドのシール抵抗も数百?あるので、荷重が1/10の130kg 程度だったら、考慮が必要です。<容量選定ソフトで、摩擦係数；0.02 とかに> 当然、移動は水平ですよね。 後、サーボモーターは、瞬間的（1秒程度？)に、定格トルクの3倍程度のトルク が得られます。<1秒間程度ですが、3倍のワット数モーターになります> 自動車で例えると、ターボ付きエンジン車でしょうか。 約1秒で600mm/sec（最高移動速度）に達する仕様であれば、所要走行パワーの 2倍が所要加速パワーにむけられるのが、サーボモーターです。 一般的な使用の場合は、容量選定ソフトの結果 ≒ 所要走行パワーとなります。 <あくまでも、目安ですが…> 蛇足ですが、停止時に、モーターは瞬間的に発電機となります。 <垂直軸なら、下降する時に、> それで、回生抵抗が必要か否かが、選定ソフトに表示されます。 推測ですが、条件からサーボモーターを選定しましたか？ 小型になり、スライド両端での位置保持力も充分にあり最適でしょう。 メーカーは、Ｍ社（PLC絡みで）かＹ社（パフォーマンスで）になりましたか？ 未だ、選定中ですか？
サーボモーターメーカーで無料の容量選定ソフトが出ています。 私の使っているのは、三菱電機のものですが、各社同じような物が有ると思います。 ちなみに、その物ズバリのラック・ピニオン駆動の計算も出ていますので、数値を入れるだけで容量を選定してくれます。 また、計算の途中経過も出すことが出来ます。 減速機付きもあります。 サーボモーターまでは使いたくないということでも、それで計算した最大トルクとか、実効トルクを元に、インダクションモーター（ブレーキ付き）＋インバーター＋エンコーダーという駆動でも対応できると思いますが。 参考ＵＲＬから「ダウンロード」のところに行き「サーボ容量選定ソフトウェア（フリーウェア）」をダウンロードしインストールして使います。 ただし、ダウンロードするには会員登録をしなければいけませんが・・・（無料です）
ダイレクトドライヴのモーターでは辛そうな気がします。 かなりシステム設計ですので、モーターだけの選定では無理です。 設計条件やパラメータが多くて、たとえば摩擦係数の読み違いや 停止位置決め精度 移動速度要求 速度コントロール 位置保持のための不可逆ギヤ？選定と減速効率 などです。 もっとも 予算があって大きくて立派なモーターが使えるのであれば よいですが、小さくするとなるとその目標も必要です。つまり 要求間のトレードオフを設計しなくてはなりません。
