1. Bestimmen Sie die Lasteigenschaften
Lasttyp:Rotierende Last (z. B. Drehteller) oder lineare Last (z. B. Leitspindel).
Lastträgheit (J_load):
Berechnen Sie das Trägheitsmoment der Last (dies kann mit CAD-Software oder Standardformeln berechnet werden).
Das Trägheitsverhältnis (Lastträgheit / Motorrotorträgheit) ist eine kritische Messgröße:
Allgemeine Maschinen:Empfohlen Weniger als oder gleich 5:1
Hohe dynamische Reaktion (z. B. Robotik):Kleiner oder gleich 3:1
Präzisionspositionierung (z. B. Halbleiterausrüstung):Kleiner oder gleich 1:1
Reibungswiderstand:Messen oder schätzen Sie die Reibungskraft der Führungsschienen oder Zahnräder (T_friction).
2. Analysieren Sie das Bewegungsprofil
Bewegungsbahn:Zeichnen Sie die Geschwindigkeits-{0}}Zeit- (oder Winkel--Zeit-)Kurve auf.
Schlüsselparameter:
Maximale Geschwindigkeit (v_max)
Beschleunigung/Verzögerung (a)
Beschleunigungs-/Verzögerungszeit (t_acc, t_dec)
Laufzeit vs. Verweilzeit (Arbeitszyklus).
Beispielrechnungen:
Beschleunigungsmoment:T_acc=J_total × (wobei die Winkelbeschleunigung ist;=Δω / t_acc)
Konstantes-Geschwindigkeitsdrehmoment:T_const=T_friction + T_external (z. B. Schnittkraft)
Verzögerungsmoment:T_dec=J_total × - T_friction
3. Berechnen Sie die wichtigsten Drehmomentwerte
Spitzendrehmoment (T_peak):
T_peak=max(T_acc, T_const, T_dec)
Dieser Wert muss kleiner sein als das Spitzendrehmoment des Motors (normalerweise das 2- bis 3-fache des Nenndrehmoments).
RMS-Drehmoment (T_rms):
T_rms=√[(T_acc²·t_acc + T_const²·t_const + T_dec²·t_dec) / (t_acc + t_const + t_dec + t_idle)]
Dieser Wert muss kleiner sein als das Nenndrehmoment des Motors.
4. Bestimmen Sie die Geschwindigkeitsanforderungen
Die maximale Drehzahl (N_max) muss niedriger sein als die Nenndrehzahl des Motors (beachten Sie die Drehmomentreduzierung, die bei hohen Drehzahlen auftritt).
Überprüfung der Überlastfähigkeit:Überprüfen Sie bei N_max, ob das erforderliche Drehmoment innerhalb des Betriebsbereichs des Motors liegt.
5. Auswahl des Motortyps
Rotationsmotoren:
Motoren mit geringer-Trägheit:Hohe Reaktionsfähigkeit (z. B. Robotik).
Motoren mit hoher-Trägheit:Stabilität unter hoher Belastung (z. B. Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen).
Linearmotoren:Erfordern spezielle Antriebe (keine mechanische Übertragungskette; hohe Präzision).
Schlüsselparameter-Matching:
Motornenndrehmoment größer oder gleich T_rms
Motorspitzendrehmoment größer oder gleich T_peak
Nenngeschwindigkeit größer oder gleich N_max
6. Schlüsselparameter für die Antriebsauswahl
Ausgangsstromfähigkeit:
Dauerstrom > Motornennstrom
Spitzenstrom > Motorspitzenstrom (normalerweise mit einer Überlastspanne von 150–200 % ausgelegt).
Spannungsanpassung:
Die Eingangsspannung (einphasig 220 V / dreiphasig 380 V) muss mit der Stromnetzversorgung übereinstimmen.
Die DC-Busspannung muss ausreichen, um die Gegen-EMK des Motors aufzunehmen (insbesondere bei hohen Drehzahlen).
Umgang mit regenerativer Energie:
Eingebauter-Bremswiderstand? Berechnung der Nennleistung des externen Widerstands:
P_resistor=(J_total × ω²) / (2 × t_dec)
Für Systeme mit hoher -Trägheit oder Anwendungen mit häufigen Starts/Stopps sollte eine regenerative Energierückkopplungseinheit ausgewählt werden.
7. Funktions- und Schnittstellenanforderungen
Steuermodi:
Positionssteuerung (Impuls / Feldbus)
Geschwindigkeitsregelung (Analogeingang)
Drehmomentregelung (z. B. Wickelanwendungen).
Feedback-System:
Encodertyp (Inkremental/Absolut) und Auflösung (17 Bit oder höher für präzise Positionierung).
Unterstützung für Dual-Encoder (für vollständige Regelung-).
Kommunikationsbus:
EtherCAT, CANopen, PROFINET usw.; muss mit dem übergeordneten SPS-Protokoll kompatibel sein.
Sicherheitsfunktionen:
STO (Safe Torque Off) entspricht den Sicherheitsintegritätsstufen SIL3/PLe.
8. Umweltverträglichkeit
Schutzklasse (IP-Bewertung):IP20 (für Schrankeinbau) oder IP65 (für Einbau ohne Schutzschrank).
Temperaturbereich:Industriequalität (-10 Grad bis 50 Grad); In Umgebungen mit hohen Temperaturen kann eine Leistungsreduzierung erforderlich sein.
Vibration / Schock: Compliant with IEC 60068-2-6 standards (e.g., vibration >5g erfordern möglicherweise eine verstärkte Montage).
9. Überprüfung der Systemintegration
Simulationssoftware:Verwenden Sie die vom Hersteller bereitgestellten Auswahltools (z. B. Siemens Sizer, Yaskawa SigmaSize+), um die dynamische Leistung zu überprüfen.
Elektrische Kompatibilität:
Länge des Antriebs-zu-Motorkabels:(Für lange Kabelstrecken sind Ausgangsdrosseln erforderlich).
EMV-Filter:(Muss der Norm IEC 61800-3 entsprechen).
Thermisches Design:Berechnen Sie den Leistungsverlust (P_loss ≈ Antriebswirkungsgrad × I²) und sorgen Sie für ausreichend Platz für die Wärmeableitung.
10. Marke und Service
Technischer Support: Bietet der Hersteller Dienste zur Parameteroptimierung an?
Ersatzteilverfügbarkeit:Für kritische Branchen (z. B. medizinische Geräte) ist eine garantierte Ersatzteilversorgung für 10 Jahre oder länger erforderlich.
Kostenoptimierung:Sofern die Leistungsanforderungen erfüllt sind, vergleichen Sie die gesamten Lebenszykluskosten (einschließlich Energieverbrauch).
Überlegungen zur Auswahl
Sicherheitsmargen:Für Drehmoment und Drehzahl wird empfohlen, einen Spielraum von 15–20 % einzuplanen, um unvorhergesehene Lastschwankungen auszugleichen.
Kompatibilität mit Drittanbietern-:Stellen Sie beim Mischen von Marken sicher, dass das Motor-Encoder-Protokoll mit dem Antrieb kompatibel ist (z. B. Hiperface DSL, BiSS-C).
Harmonische Unterdrückung: High-power drives (>5 kW) erfordern die Installation von Eingangsdrosseln, um Netzoberschwingungen abzuschwächen.
Dynamische Steifigkeit:Achten Sie bei hochpräzisen Positionierungsanwendungen genau auf die Geschwindigkeits- und Positionsregelkreisverstärkungen und wählen Sie einen Antrieb mit hoher dynamischer Reaktionsfähigkeit.
Abschließende Checkliste:
Das Trägheitsverhältnis liegt in einem angemessenen Bereich.
T_rms < Motornenndrehmoment.
T_peak < Motorspitzendrehmoment.
Die Encoderauflösung entspricht der erforderlichen Positionierungsgenauigkeit.
Die Lösung für die Handhabung regenerativer Energie ist umfassend und angemessen.
Durch Befolgen der oben beschriebenen Schritte können häufige Probleme-wie Überlastungsalarme, Positionierungsjitter oder thermische Abschaltungen-vermieden werden. Insbesondere bei neuen Anwendungsszenarien wird empfohlen, mit dem technischen Team des Lieferanten zusammenzuarbeiten, um die ausgewählte Lösung zu überprüfen.