ステッピングモータの脱調

質問

よろしくお願い致します。

サンケン電気製のドライバIC「SI - 7510」を使って
オリエンタルモータ製のステッピングモータ駆動を行おうとしています。
（補足：モータのケーブル長は10mです）

制御自体は成功しているのですが
初回の電源投入時にモータが脱調する現象が発生しています。

この現象は一度電源を切り、もう一度動かしてみると正常に動き出してしまう状態です。
その後の位置制御自体は正常に動作しています。
（一度電源を切り、3時間後ぐらいに電源を再投入すると脱調します）

位置制御自体は正常なことから回路自体の設計ミスではないと考え、
下記の点を確認していますが改善されず、原因が分からない状態です。

（1）モータ台形制御の初速を遅く、加速時間を長くする。
（2）ドライバICの制御端子の切り替えタイミング

そこで皆様に質問ですが、
このモータ初回脱調についてどのような点を調べていけばよいか
ご意見をいただけないでしょうか。

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

回路はサンケン推奨回路そのまんま流用なのでしょうか？
https://www.semicon.sanken-ele.co.jp/ctrl/product/detail/SI-7510/
オリエンタルモータの形式は何でしょう？
https://www.orientalmotor.co.jp/products/stepping/5pkp/features/
SI-7510の入力周波数はいくつでしょう？

オリエンタルモータ純正ドライバとの組み合わせでさえも
１ｋＨｚ以上の高速駆動させるのは結構難しい
いとも簡単に脱調する
https://www.orientalmotor.co.jp/products/stepping/5pkp/system_standard/
まぁ、負荷にも拠るけれど
１ｋＨｚはモータ回転数に換算すると
２ｒｐｓ＝１８０ｒｐｍ　＜誘導モータと比べるとかなりの低速回転数

クローズドループシリーズなら簡単には脱調せずに耐えてくれるけど
https://www.orientalmotor.co.jp/products/stepping/list/
現在のオリエンタルモータの主力はクローズドループ式
逆に言えば、
ステッピングモータとは脱調するものとして高速駆動は諦めるのが正解

>の何れかでしょう。
そのいずれでもないでしょう

ステッピングモータのトルク特性例
https://www.orientalmotor.co.jp/products/stepping/crk/features/
３００ｒｐｍまではほぼフラットなれど５００ｒｐｍでトルクはほぼ半減

多くの方々はこの大原則を知らない
なのに１０００ｒｐｍ以上で回そうなどと無駄な努力を続ける

>（3）現時点で初速は500rpmでした。加速時間は80msですので

高速回転で８０ｍｓなんて超高加速度は無茶です
加速度を１０００ｍｓ以上にしてみてください

それと最高駆動周波数を確認してください
直観的には、６００～７００ｒｐｍくらいで加速度をいくら遅くしても脱調して
頭打ちになるでしょう

ここの計算式で慣性モーメントから必要トルクを算出してください
http://www.orientalmotor.co.jp/tech/reference/sizing_motor02/
http://www.orientalmotor.co.jp/tech/reference/sizing_motor03/
http://www.orientalmotor.co.jp/tech/reference/sizing_motor04/

>2回目以降は正常に動作する理由が分からず悩んでおります。
恐らく、加速トルクが限界ギリギリなのでしょう
単純に確率の問題で動いたり動かなかったりする
限界付近では、ほんの僅かな摩擦抵抗や空気抵抗でさえも影響したりする

１００ｒｐｍ以下の低速ではトルクが十分にあるので僅かな摩擦抵抗は問題とはならない

選定ソフト
http://www.orientalmotor.co.jp/sizing/sizing_service/software/
慣性モーメントと加速度を色々と変更してみれば納得できるでしょう

そして更にステッピングモータの最大の欠点
https://www.orientalmotor.co.jp/products/detail.action?hinmei=AR46AA&seriesCd=IP00
効率がすこぶる悪い
ＡＣ１００Ｖ２．９Ａ　
なんと約３００Ｗです　同サイズのＡＣモータなら３Ｗ程度
https://www.orientalmotor.co.jp/file_addon/products/st/image/gj_ar46[].gif
https://www.orientalmotor.co.jp/file_addon/products/ac/image/gj_k01-ad.gif
つまり、ステッピングモータはＡＣモータの１００倍の電力を食う

ただ、概ね回転数に比例して電力を食います（低速では比較的電力を食わない）
負荷の有無に関係しません、無負荷でも大電力を食います　

自作基板の電源容量は十分に見てるの？

おっと計算ミスしてた
＞２ｒｐｓ＝１８０ｒｐｍ　＜誘導モータと比べるとかなりの低速回転数
２ｒｐｓ＝１２０ｒｐｍ　＜誘導モータと比べるとかなりの低速回転数
です

補足

回答して頂き、誠にありがとうございます。

（1）回路は推奨回路をそのまま使っています。

（2）モータはオリエンタルのRK 566を使用しております。

（3）現時点で初速は500rpmでした。加速時間は80msですので
短すぎるのかもしれません。このあたりのパラーメータを見直してみたいと思います。

2回目以降は正常に動作する理由が分からず悩んでおります。
機械的な要因でしょうか。

回答No.15

noname#230359

>って、脅しともとれますよね。
>怖い怖い。

わはは、自分を選択するのは不利になるという自覚があるんだねｗ

後（ご）の先（せん）、アフターユー デタラメ回答確信犯じゃんｗｗｗ

自分を選べば間違い無いと主張して、責任取れば良いだけなのに

今までの数々の質問者さんへの行動が全てを裏切ってるもんねｗｗｗ

まあ実例としては、アフターユーに延々付き合って
当然のごとく担当外された質問者さんとかがいましたね。

微細部品の供給組付け
　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=310715&event=QE0004
　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311124&event=QE0004
　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311243&event=QE0004
　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311524&event=QE0004
　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311694&event=QE0004
　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311783&event=QE0004
　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=312216&event=QE0004

他回答者が揃ってダメって言ってるのに自らガケに突っ込んでった。

その質問者に、後（ご）の先（せん）、アフターユーの最後のお言葉は…

http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=312216&event=QE0004
回答（10）

＞ロボットの自動化に方向がシフトされ、予算と工期判明したらお知らせください。
＞小生が設計か、計画立案のコンサルタントをしますよ。

ですってよ。　

自分でガケに突っ込ませておいて最後には、「オレにカネ払って頼めよ」
ですってｗ

怖い怖い。ｗｗｗ

回答No.14

noname#230359

虎ことtigersの記載である
> 質問者さんが　後の先、アフターユー を拒否したことを明確に確認するまでは
> 私の考えている情報は記載しませんので
って、脅しともとれますよね。
怖い怖い。

まあ、質問者さんは苦手なようだが、切り分けをしての確認で、メカ（機械）側に問題である
がなくなってから聞くのが良かろう。

回答（１５）の記載は、切り分け確認方法を記載し、貴殿が正しい事を証明した後に記載しますで
良いのではないでしょうか？（他人批判をiwanaiこと岩魚内と同じように繰り返すのではなく）

https://www.orientalmotor.co.jp/products/reference/st_spec_guide/
　　　↑　ステッピングモータ 仕様について　FOR　オリエンタルモータ
に、
停止時保持トルク
通電時 ： 自動カレントダウン機能がはたらいた状態（出荷時設定）での保持トルクです。
電磁ブレーキ ： 停止時に電磁ブレーキが発生できる静摩擦トルクです。
（電磁ブレーキは無励磁作動型です。）

との記載があるが、ここでも通電時で、電源を落とした時の停止時保持トルクではない。

聞いたことがあるのですが、ステッピングモータの通電していない停止時保持トルクは、若干の
磁石保持なので非常に小さく、配線をしていないステッピングモータの出力軸を指で廻せる感じ
で表現できる内容なのですから、新人さんはよくミスをする箇所ですよ。

参考URL：

http://www.mycom-japan.co.jp/giken/200804/200804.htm

回答No.13

noname#230359

電気屋さんのアドバイスで原因が掴めていないなら、エンコーダーを取り付けて記録し
確認すれば判明する筈。

では、電源を落として、静止トルクが小さくなり、ステッピングモータ軸が動いた後に
電源が入った場合には、“脱調”と同じことになります。
そして、瞬時停止対策の制御用ではなく、パワー用UPSがあったりしたら厄介です。

まあ、質問者さんに後は委ねることにします。
だた、コンサルタントをしていた時に、ステッピングモータで同様の対応をしたことがあり、
＊ 通電状態（励磁状態）で特定の端子に信号を与えっぱなしにすると比較的大きな静止トルク
※ 通電しない状態（無励磁状態）でも小さいながら静止トルク
で、電源を切ったり、無励磁状態で長時間停止をさせたりでのトルク不足が原因でした。

> （一度電源を切り、3時間後ぐらいに電源を再投入すると脱調します）
とかは、電源を入れたら、原点サーチした後使用して“脱調”なのでしょうかね？

電源を入れたら、原点サーチしないと
昇降軸＋ボールねじの場合は、電磁ブレーキをモータに使用するが、
それ等のタイミングのずれが、原点サーチ時と通常制御時にあるかでも異なります。
具体的には、原点確認か原点でのリセットかでも。

回答No.12

noname#230359

そろそろ、議論のお邪魔虫でしかない
後（ご）の先（せん）、アフターユー には退場願いたいｗｗｗ

＞前出でも記しましたが、ステッピングモータのオープン制御の場合、
＞“通電状態（励磁状態）で特定の端子に信号を与えっぱなしにすると比較的大きな静止トルクが
＞得られ、通電しない状態（無励磁状態）でも小さいながら静止トルクがあります”

質問者さんが、
「オリエンタルのRK566を使ってます」
と記載された時点で引っ込めるべき内容ですね。
後の先、アフターユー はモーター仕様書も読めないと自爆しててワロタｗ

＞なので、電源を落とした場合は必ず原点サーチさせての起動が原則です。

単にステッピングモーターを回転運動に使ってるだけなら全く関係なし
質問者さんが、
「モーターにはプーリーとタイミングベルトが繋がっておりシャフトを回転させています。」
と記載された時点以後でこんなこと書くこと自体が恥でしょうｗｗｗ

＞多分、他の回答者さん等は、
＞★ クローズドループ制御なのか否か？
＞☆ 電源を落とした場合は、必ず原点サーチさせて起動した後の現象なのか？
＞によって、判断が変わります。

どう判断かわるのか？　事前に書いてみたらどうでしょう？

まあ、書けないからいい加減な言動してるのでしょうけどｗｗｗ

＞◆ 制御側の見かたでは、機械的な選定を間違えなければ“脱調”しない。
＞　 システム構成を誤らなければ、“脱調”をすることはない。
＞　 システム構成上の機能を使用していれば、“脱調”をすることはないし、確認もでき得る。
＞となる筈。
＞◇ 機械側の見かたでは、機械的な選定を間違えているので“脱調”のような現象が発生している。
＞　 通電状態（励磁状態）で特定の端子に信号を与えっぱなしにすると比較的大きな静止トルクが
＞　 得られる条件での選定をしているので、選定には余裕があり過ぎる条件で問題なし。
＞　 だけど、電源を切った時である通電しない状態（無励磁状態）でも小さいながら静止
＞　 トルクがありますの条件での機械側の検証が記載されていないので、疑う項目で残っている。
＞となる筈。

何を言いたいんだろう？
さもそれらしく言葉を飾っただけのデタラメ内容ｗｗｗ

こんなのに振り回されたら質問者さんの時間がムダ。

＞まだまだ情報不足で、固定観念による絞り込みは早い。

情報不足というより　後の先、アフターユー のスキルがゼロなだけ
責任転嫁するのは良くないｗｗｗ

とりあえず、
質問者さんが　後の先、アフターユー を拒否したことを明確に確認するまでは
私の考えている情報は記載しませんので

私か、後の先、アフターユー の、どちらを選択するかは
質問者さんのご自由にどうぞｗｗｗ

回答No.11

noname#230359

>　 トルクがありますの条件での機械側の検証が記載されていないので、疑う項目で残っている。
何度も書くけど疑う項目は残っていない
厳密には０．００００何％かの確率で残ってるかも知れないが
９９％以上の確率で起きる事象の方を優先すべき
しかしながら未だに９９％の確率で起きる事象の確認が取れていない

事象の地平の向こう側をいくら考えても時間の無駄に過ぎない

>　 得られる条件での選定をしているので、選定には余裕があり過ぎる条件で問題なし。
最大の問題はココ！
恐らくモータ選定に余裕が無かったのでしょう
脱調原因の９９％は回転中のトルク不足に拠って起きる

多くの機械設計者はイナーシャ（慣性モーメント）を理解していなかったりする
イナーシャが大き過ぎてトルク不足になってる事を棚に上げて
制御屋にスキルが無い事のせいにしたがる

＞情報不足というより　後の先、アフターユー のスキルがゼロなだけ

何の意味の無い事をさも高尚な事のように虚飾する、作文のスキルは認めざるを得ない
ＳＦ小説家になればそれなりに成れるか？
よくもまぁ意味のない事をここまで見事に並べれるなぁと感心する事しきり
論理は支離滅裂なれど、それなりに日本語の文章として成立してるのは見事

芥川賞は無理でしょうけど、ＳＦ大賞にエントリーするくらいなら出来るんじゃ？
http://sfwj.jp/awards/Nihon-SF-Taisho-Award/37/guidelines.html
小説とは限定してないみたいだし

回答No.10

noname#230359

前出でも記しましたが、ステッピングモータのオープン制御の場合、
“通電状態（励磁状態）で特定の端子に信号を与えっぱなしにすると比較的大きな静止トルクが
得られ、通電しない状態（無励磁状態）でも小さいながら静止トルクがあります”
なので、電源を落とした場合は必ず原点サーチさせての起動が原則です。

多分、他の回答者さん等は、
★ クローズドループ制御なのか否か？
☆ 電源を落とした場合は、必ず原点サーチさせて起動した後の現象なのか？
によって、判断が変わります。

◆ 制御側の見かたでは、機械的な選定を間違えなければ“脱調”しない。
　 システム構成を誤らなければ、“脱調”をすることはない。
　 システム構成上の機能を使用していれば、“脱調”をすることはないし、確認もでき得る。
となる筈。
◇ 機械側の見かたでは、機械的な選定を間違えているので“脱調”のような現象が発生している。
　 通電状態（励磁状態）で特定の端子に信号を与えっぱなしにすると比較的大きな静止トルクが
　 得られる条件での選定をしているので、選定には余裕があり過ぎる条件で問題なし。
　 だけど、電源を切った時である通電しない状態（無励磁状態）でも小さいながら静止
　 トルクがありますの条件での機械側の検証が記載されていないので、疑う項目で残っている。
となる筈。

まだまだ情報不足で、固定観念による絞り込みは早い。

回答No.9

noname#230359

回答（1）再出です。

＞このモーターのシステムにはエンコーダーは搭載しておりません。

サンケン　SI-7510　はそんなに高機能のドライバICではないので
エンコーダーが無いとクローズドループ制御は組めないと思いますが
どうやって

＞（1）モータ台形制御の初速を遅く、加速時間を長くする。

を実現していますか？

通常ならモーター制御のプロである、回答（3）さんが
言われるような使い方をするのが王道だと思いますが

質問者さんの使用法はモータースペックに対して低負荷領域で使う
セトリング時間を待たずに次のパルスを入れてしまう
実用的だけど邪道な高速回転方式だと思いますので制約多いですｗ

あと、回答（4）や回答（6）や回答（8）みたいな、デタラメばかり回答者に
ズルズルと付き合うような回答者さんなら
真面目な内容を回答してもご理解されるとは思えませんので
回答は控えさせていただきますので補足記載は必要ありません。

誤＞ズルズルと付き合うような回答者さんなら
正＞ズルズルと付き合うような質問者さんなら

あと、ご決断はお早めに

現時点で「最新の質問 」欄の下から２つ目だからもうすぐ落ちる
「最新の回答」欄からも落ちたらアクセスされる望みはぐっと少ない。

回答No.8

noname#230359

まあ、刑事ドラマでもよくある台詞のパチリですが、
本来の“脱調”現象に捕らわれた調査方法をしていては原因が掴めない恐れがあると考えます。
“脱調”に似た現象で発生していると考えた方が視野が広まります。

“通電しない状態（無励磁状態）でも小さいながら静止トルク”がキーと考え、
ステッピングモータの選定は、通電した状態（励磁状態）の大きな静止トルクであれば、
ステッピングモータ回転時に負荷であるトルク変動があるなら、通電しない状態（無励磁状態）
の小さな静止トルクでは保持できなくステッピングモータの軸が回転したことによる
“脱調”現象と同じことが起こったと考えられます。
（ですから、“脱調と云えば脱調でしょうが、・・・・・と、最出に記載していますよ）

回答No.7

noname#230359

また何やら「脱調」の用語自体を理解してない素人が性懲りもなくしゃしゃり出てるけど

脱調の用語解説と対策の定石
http://www.mycom-japan.co.jp/giken/200804/200804.htm
http://ednjapan.com/edn/articles/1207/05/news003.html

またまたムダで意味不明な事を延々と性懲りもなく

＞本来の“脱調”現象に捕らわれた調査方法をしていては原因が掴めない恐れがあると考えます
その恐れは無い
それよりも確率の非常に低い事をやたらと並べることの方が
混乱して事態の収拾が付かなくなる恐れの方が遥かに高い

天が落ちて来る確率と、隣国が攻めてくる確率を考えれば明白

例によって例の如く天が落ちて来ると吹聴してまわるのは勝手だけれど
天が落ちてくる確率を知ってる質問者さんから見れば
ムダレス以外の何物でもないでしょうね

回答No.6

noname#230359

再出です。

ステッピングモータ軸にエンコ－ダーを簡易的に取付けると、どのタイミングで機械が動き
“脱調”した結果となる現象が発生したか判る筈です。

> 初回の電源投入時にモータが脱調する現象が発生しています。
> この現象は一度電源を切り、もう一度動かしてみると正常に動き出してしまう状態です。
> その後の位置制御自体は正常に動作しています。
> （一度電源を切り、3時間後ぐらいに電源を再投入すると脱調します）

の調査内容を簡易的にエンコ－ダー取付にて行なえば、電源がダウンした時に負荷側が動くこと
が証明されると思います。
電源がダウンすると、電源がオンしている時の静止トルクより非常に小さいトルクでの負荷の保持
なので、ステッピングモータの非常に小さい無励磁静止トルクでは保持しきれなく動いちゃう。

負荷側形状の姿勢によってトルクが変わると想像するので、電源を切る時の負荷側形状姿勢
にて、“脱調”が起こったり起こらなかったりするのでは？
そして、回転の動きも微量なので、目で確認ができないと想像（ゲス）しています。

先ず、確認したいことは、
? 負荷側形状の姿勢によってトルクが変わるか？（回転角によって変わるか？）
? 正規動作停止位置から固定ストッパー（ハードセンサ）側に“脱調”するのか？
? この動作は、直動なのか回転若しくは揺動なのか？

色々、情報をください。（此方はメカ屋なので、メカがあやしいと考えています）