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

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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⇩

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⇩

管理人TSURF

基本は以下ですが
以下だけではありません

その時の使用法で　安く済むモーターを使います

基本的な考えは以下となります

●低速搬送⇒ステッピングモーター

●高速搬送⇒サーボモーター

合わせて以下の記事も参考にしてください 

●サーボモーターの選定計算（トルク計算）の基礎 ボールネジ機構

サーボモーターの選定 一般的な計算式の解説(ボールネジ機構編) - tsurfの機械設計研究室

●サーボモーターの選定計算（トルク計算）の基礎 回転テーブル機構編 

●モーターの『定格出力(kw)と定格トルクと定格回転数』における関係性と計算式

①結論

『👉 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

　

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

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