tsurfの機械設計研究室

機械設計未経験もしくは初心者の方に向けたブログです 基礎的な知識やスキルを記事にしていきます  ブログのお問合せフォームからお気軽に連絡ください

ACサーボモーターとステッピングモーター初歩的な使い分け

本ブログの御訪問ありがとうございます

機械設計歴20年以上のtsurfと言います

 

今回は以下に関する記事です

ACサーボモーターとステッピングモーター初歩的な使い分け

 

 

⇩本記事は以下の方にオススメです⇩

f:id:tsurf:20210605171303p:plain
とある
未経験機械設計者

サーボモーターと
ステッピングモーターって
使い分けどーするよ

 

 

⇩本記事を読むと以下が わかります⇩

f:id:tsurf:20210611183707p:plain

管理人TSURF

基本は以下ですが
以下だけではありません

 

 

 

①結論

f:id:tsurf:20210703093035p:plain

👉 基本の考え方』

あくまで私が第一段階に目安として考えるのが以下となります

●中高速搬送 ACサーボモーター
●低速搬送 ステッピングモーター

低速搬送の場合 ステッピングモーターは低速でトルクが大きいので

減速機などが必要でなくなり 安く済む場合があります

 

👉 上記以外の例』

また 上記に関わらず 以下の場合もあります

●オープンループ制御は脱調が心配
クローズループ制御でないと信頼できない
サーボモーター
or
脱調レスステッピングモーター

●画像検査による完全停止 

●超精密受け渡しのための完全停止

ステッピングモーター
●消費電力を厳しく制限されている サーボモーター
●必要以上の発熱が許されない サーボモーター

 

②中高速搬送から見た ACサーボモーターのトルク特性

ACサーボモーターは下図のようなトルク特性を持ちます

3000rpmまでトルクにムラがありません

つまり 高速搬送でも有利ということです

 f:id:tsurf:20200729095026p:plain

 

補足解説 連続運転領域と短時間運転領域

連続運転領域 この回転領域で連続で運転してもモーター本体 や
モータートライバに対して問題ない領域
短時間運転領域 加速時などの極短い時間でのみ使用可能な回転域
この領域で連続運転をしていると
モータードライバが発熱で破損する可能性あり

 

 

 

③低速搬送から見た ステッピングモーターのトルク特性

ステッビンクモーターは下図のようなトルク特性を持ちます

低回転ではトルクがありますが 

回転数が上っていくとトルクが降下していきます

f:id:tsurf:20200729100511p:plain

 

つまり低回転域における 低速搬送ならトルクが大きくギアがいらず

コンパクトに 安く使えるということです

 

 

 

 

④制御方法から見る モーターの使い分け

👉位置決め方法の違い』

サーボモーターの クローズループ制御と 

ステッピングモーターの オープンループ制御の違いに関しては

以下の記事を御参照ください

 


 

👉制御による使い分け』

ステッピングモーターが脱調した場合 見失っていることすら

わからずに クラッシュする可能性があります

(もっとも 脱調することは ほとんどないのですが)

 

この オープンループ制御がNGの場合は

サーボモーターか 脱調レスステッピングモーターとなります

 

 

⑤停止特性から見る モーターの使い分け

構造上ACサーボモーターは 1パルスの指令の回転後 惰性で回ります

ステッピングモーターのように1パルス回転分での完全停止はしません

 

だからこそ ロータリーエンコーダーによる フィードバックが必要なのです

位置決め停止時も 完全停止せず 

ロータリーエンコーダーの±1分解能を 進んだり戻ったりしています

 

通常の受け渡しであれば 何も問題ではありません

しかし 以下の例では 問題が発生します

 

●位置決め完了後 相手の機構にワークを受け渡す際に

微振動すら許されない 超精密受け渡しが必要

 

●精密な画像検査をするので 停止時の微振動が許されない

 

上記の場合 ステッピングモーターが有利となります

これは ステッピングモーターは1ステップ回転後、完全停止をするからです

(正確には停止前に微振動がありますが)

 

 

 

⑥消費電力から見る モーターの使い分け

ステッピングモーターは消費電力が多いです

なぜかというと ステップ角回転毎に止まるので 

一つ一つのステップ角を移動するすべてに 規定の電流値が必要となるからです

 

しかし サーボモーターは違います

完全停止できないというデメリットが そのままメリットにつながり

惰性で回っている分は 消費電力を抑えたりできます

 

したがって 消費電電力を考えると サーボモーターに分があります

 

 

⑦発熱量から見る モーターの使い分け

⑥でステッピングモーターの消費電力について触れましたが

消費電力が大きいということは 発熱量も大きいということです

 

特に 高速回転をさせた時の発熱量は 中々のものです

 

装置によって 過剰な発熱が許されない条件下の装置もあるでしょう

そういった場合 サーボモーターに分があります

 

 

⑧まとめ

●基本的には 中高速搬送⇒サーボモーター 

●基本的には 低速搬送⇒ステッピングモーター

●オープンループ制御が嫌であれば 

  サーボモーターか 脱調レスステッピングモーター

●超精密受け渡しが必要であれば ステッピングモーター

●精密な画像検査が必要であれば ステッピングモーター

●消費電力を節約したいなら サーボモーター

●発熱量を抑えたいなら サーボモーター

 

 

本記事は以上です

最後までお読み頂きありがとうございます