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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。
ステッピングモーターとは
ステップ角とオープンループ制御
⇩本記事は機械設計初心者の方で以下の方にオススメです⇩
未経験機械設計者
ｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞモータの
ステップ角って何？
ｵｰﾌﾟﾝﾙｰﾌﾟ制御も
併せて知りたい
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
ｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞﾓｰﾀｰのｽﾃｯﾌﾟ角とは
ｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞﾓｰﾀｰが制御できる
最小回転角となります。
そして
ｽﾃｯﾌﾟ能がわかると
ｵｰﾌﾟﾝﾙｰﾌﾟ制御
の理解も深まります。
①結論
ステッピングモーターは
サーボと違い基本的にエンコーダを必要とせず
精密な位置決めができます。
なぜかというと、
位置決めユニットからドライバーへ発信された
動作指令パルスとモーターの動きが同期するからです。
（正確には駆動電流のパルス数と周波数）
なぜ同期するのでしょうか？
－それはー
ステッピングモーターがドライバーから
駆動電流1パルス受信する毎に
一定の特定角度だけ回転して精度よく止まるモーター
だからです。
この一定の特定角度のことをステップ角と言い、
ステッピングモーターの事実上の分解能となります。
サーボモーターは搭載しているﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞｰが
分解能を持っていうのに対して
ステッピングモーターは高精度な分解能を
モーター自体が持っていることになります。
だからステッピングドライバーからの
パルス数や周波数と同期するのです。
ただし、このステッピングモーターの分解能は
精度はいいですが
分解能自体は粗いことに注意です。
例えばサーボモーターの分解能は
22bitのｴﾝｺｰﾀﾞ―で8.58×10-5 °
ですが
５相ステッピングモーターの場合
- 基本ステップ角は0.72°
- 高分解能タイプで0.36°
となります。
②実際の位置決め動作
例えば、５相ステッピングモーター
ステップ角0.72°の分解能を持つサーボモーターで
高精度で３回転させてぴったりな位置で停止させたい
とします。
その場合まず上位ユニットである
モーションコントローラーや位置決めユニットから
合計3回転×500パルス＝1500パルス
を以下のようにｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞドライバーに発信させます。
つまり、モーションコントローラーや
位置決めユニットから発せられる
パルス信号はモーターをどのように駆動させるかの
動作内容を指令したパルスなんですね。
（以降 指令パルス）
するとステッピングドライバーは
このパルスに対応した駆動電流を
ｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞモーターに送ります。
先ほども言ったように
駆動電流の周波数とパルス数が
ｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞモーターの動作と完全に同期
します。
ですから サーボモーターのような
ｴﾝｺｰﾀﾞ―からのフィードバックが
必要ないのです。
つまり、
ドライバーもそれほど複雑な回路や
を必要としないため
本体の価格の安さと相まって非常に安価
となっています。
ですが、
次項で解説する通りいくつかの注意点や
デメリットもあります。
③サーボモーターとの違いまとめ
サーボモーターとの大きな違いをまとめます。
ステッピングモーターはサーボに比べて・・
- 高回転になるとトルクが下がる
- 逆に言うと低トルク帯ではトルクが大きい
- モーターの許容慣性ﾓｰﾒﾝﾄも比較的大きい
- 低回転で十分な場合はｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞモーター
のほうが小型で安価で済む場合が多い - ｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞモーターは分解能が粗いが
通常の機械においては十分である場合も多い
デメリット
- サーボと違い電流値の制御（トルク制御）
ができないため消費電量が大きくなってしまう - 商品電力が大きい＝モーター本体の発熱量も多い
- 脱調の心配がある
ステッピングモーターの脱調と
脱調をしないステッピングモーターの解説
については別記事でします。
細かな違いはありますが
大雑把な使い分けとしては
低速運用の場合はｽﾃｯﾋﾟﾝｸﾞﾓｰﾀｰのほうが
かなり安価／省スペース
となります。
特に脱調を心配される場合には
脱調レスステッピングモーター
をおススメします。
特にオリエンタウモーターの製品には
減速機付きのものがありますが
これにより許容慣性モーメントの面で
とても有利ですね。
④まとめ ステッピングモーターとは
今まで見てきた通り、
ステッピングモーターの制御システムは
モーター本体が分解能を保持していること
で成り立っています。
低速運用であればステッピングモーター
さらに脱調が心配であれば
脱調レスステッピングも―ター
の検討の価値は大いにあります。
なお基本的に
サーボモーターも
ステッピングモーターも
サーボモーターも選定計算に大きな違いは
ありません。
本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。
