ステッピングモータの脱調
- 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。
- モータの位置制御は正常に動作しているため、回路自体の設計ミスではないと考えられます。調査のために、モータ台形制御の初速を遅くし、加速時間を長くすることや、ドライバICの制御端子の切り替えタイミングを確認していますが、改善されません。
- 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のか、ご意見をいただけますか？
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ステッピングモータの脱調
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。
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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
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＞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 機械的現象と思います。 静摩擦から動摩擦への移行、潤滑油の回り具合、温度による粘度の変化など。 モータは温度が上がると僅か低下するので逆。 https://www.jmag-international.com/jp/newsletter/201403/04.html ＞（補足：モータのケーブル長は10mです） 気になるから補足されたのでは http://www.microstep.co.jp/doc/JMC-7514PCL.pdf ５相マイクロステップドライバー モーターケーブルには編組シールドケーブル（長さ１０ｍ以下）を使用してください。 https://www.orientalmotor.co.jp/tech/reference/stepping_motor08/ ケーブルの長さと伝送周波数の関係 直流抵抗、交流インダクタンスが増すことは確かながら、、 現象が微妙なので、（使用上無理でも）短くしての確認はすべきと思います。 以前の質問 No.44158 微弱電流の検出 後（ご）の先（せん）、アフターユー アナログ又はデジタルでのレゴード又はディスク ⇒ 増幅 ⇒ スピーカー技術の応用は如何？ 貴殿で詳細は調べてくださいな。 トンチンカン書きを 貴殿で調べろ!! にたいしての如く、回答（4）を無視されたがよかった!! 他の質問を一瞥すればわかるでしょうが、おのれが積上げたゴミ屋敷の天辺に居座る野良犬、と書くと上に出たがりーの本能を刺激するらしく、上乗せ数十回の例もザラ。野良は一匹だけだが質問者と回答者は大迷惑。 以後、何を書こうが見ないほうがよいです。
補足
回答して頂きありがとうございます。 ケーブルの長さについては気になっておりましたので 長さを変えて確認をしてみたいと思います。
脱調と云えば脱調でしょうが、別のことが原因と推察します。 ステッピングモータはパルスモータとも呼ばれ、パルス信号を与えることによって決められた ステップ単位で回転するモータのことです。 回転角度と回転速度が、与えるパルス信号の回数と周期によって決定されます。 つまり、定格負荷内であれば、フィードバック制御なしで思った通りの動きをしてくれます。 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。 そして、パルスの供給を止めるとピタッとその場で正確に停止するため、正確な回転角度制御 に適します。 分類としてはブラシレスモータに属するため、機械的な接触子がなくて長寿命です。 のようなことが解説として記載されています。 その中で、 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、 を確認ください。 この“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”が原因と考えます。 そして、 ? サンケン電気製のドライバIC「SI - 7510」が、少しの間電源を切っても通電状態になる ３時間経過すると、その機能は維持されない ? 通電しない状態（無励磁状態）での小さいな静止トルクで３時間よりずっと短い時間なら 装置状態を維持できるが、装置外部からの負荷が掛かった状態では装置状態を維持できない の何れかでしょう。 よくミスをするのが、正月休み等の長期工場停止で電源を切ると、 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 得られる仕様にて設備設計をしてます。 通電しない状態（無励磁状態）で小さい静止トルクしか得られないことは頭になく設備設計し、 設備が知恵の輪状態となり、ダチョウ倶楽部ではないが、『そんなの聞いていないよ』って 言い訳する先輩が大昔いました。 また、電源を落とす時は、誰かが触っただけでも動く可能性（脱調）があるので、再電源投入 時は、原点サーチしての使用が標準でした。 エンコーダを簡易的に取付けますと、 『装置は、ステッピングモータが起動する前に、既に脱調している』 が、確認できるのではないですか？
補足
回答して頂きありがとうございます。 “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” についてはまったく知りませんでした。非常に勉強になりました。 ?の電源について調査してみたいと思います。
確認ですが「電源投入時に脱調」とありますが 電源と制御系は安定した後での動作時と思って良いのでしょうか。 それとも文字通り いきなり電源を入れてモータを回してますか？ それから、モータ単体（負荷無し）ではどうなりますか？ 単体で脱調しないなら、まさかですが 負荷に対する モータの出力が適切かどうか検討されましたか？ 負荷が何か分かりませんが 初回の起動時より一定時間以内の２回目以降が軽くなるような？
補足
返信が遅くなり、誠に申し訳ありません。 はい。オシロスコープで波形も確認しておりますが 電源と制御系が安定した後に動作させています。 単体の場合ですとこのような脱調は発生しておりません。 電流自体を計測しましたが定格値が出力されていました。 また、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。
とりあえず初期状態のステッピングモータの精密な角度位置ですかね。 初回以外ではステッピングモータのステーターが対向した状態から次のステップに駆動されますが 初回はそれがずれていてフィードバック位相から外れてしまうのだと思います。 初回にエンコーダから最寄りのステップを割り出し一度その位置に静止させた上で回転させれば解決するのではないでしょうか。 また相対エンコーダーの場合には初回はエンコーダーの示している位置からモーターが回転してずれてしまっているのかも知れません。
補足
返信が遅くなり、誠に申し訳ありません。 ステーターのズレは考えにありませんでした。 大変申し訳ありません。 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。
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