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DCモータからステッピングモータへの変更 - 低回転側の安定性向上と位置決めの魅力
- DCモータからステッピングモータへの変更を検討しています。現在使用しているDCモータは高回転側では安定していますが、低回転側で負荷変動による不安定性が発生しています。ステッピングモータの交換により、低回転側の安定性を向上させることが期待できます。また、ステッピングモータはリングロータ型の３相モータであり、低騒音性やオープンループでの位置決めの魅力もあります。
- ステッピングモータの使用にはマイクロステップ駆動が必要です。設計上の注意点としては、マイクロステップ駆動の実現には専用のドライバやコントローラが必要であり、適切な設定や制御が必要です。また、ステッピングモータの特性として摩擦が大きく影響は少ないとされています。そのため、現在の使用状況においても慣性の影響は少ないと考えられます。
- ステッピングモータへの変更により、低回転側の安定性が向上し、位置決めの精度も向上することが期待できます。さらに、低騒音性やオープンループでの位置決めの魅力もあります。ただし、マイクロステップ駆動の実現には専用のドライバやコントローラが必要であり、適切な設定や制御が必要です。質問に対する具体的な対応策については提案が必要です。
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何を駆動しているのですか？ ステッピングＭは、そんなに広範な回転範囲では使用出来ませんよ。 それと低騒音、低振動ではありません。 それと回転は低速域でなめらかではありません。 それはステッピングＭは、角度制御回転制御であり、回転磁界で ないからです。 もっと詳しい情報を記載して下さい。 ＞球状の物 今は30ＷのＤＣモータを使用している様ですが、もっと大きい物に 変えてはいかがでしょうか。ブラシレスＤＣも400Ｗ程度まであります。 0.5ｒｐｍとのことですから、ギヤヘッド付がよいでしょう。 ステッピングＭは元々正確な位置制御用ですから、連続回転に向きません。 周辺回路も複雑になります。マイクロステップは外部変更なしで ステップ数を変えられるので便利ですが、フルステップ時とトルクは 変わりませんから注意が必要です。騒音はＤＣＭより高いです。 磁気騒音を出します。 ま、一度試してみて下さい。そうすればあなたの技術は確実にＵＰ するでしょう。さすればステッピングＭの適材適所も判るはずです。 私はステッピングＭでも可能と思います。ただ値段が他より高いです。 0～0.5ｒｐｍですからギヤヘッド付をお勧めします。 図面が無いとの事ですから、一度必要トルクを測定してみて下さい。 やりかたはご存知ですね、そう、紐とバネ秤です。 不必要に大きなＭを選んでもコスト高になるだけですから。 又、ギリギリのトルクのＭを選んではなりません。 負荷変動で不安定になったり、起動出来なかったりします。 夏と冬とでも変わります。２倍から３倍の余裕を持たせて下さい。 それからＤＣＭでもステッピングでもＡＣ入力タイプの方が 安定でより高回転まで使用できるのでお勧めです。 又問題が有ったら書き込んで下さい。
技術レベル、人脈、環境、時間等、制約が多く大変ですね。 こういうときのヘルプは、 1. やはりメーカーの営業マンに相談するのが近道だと思います。 2. しかし、それにも壁があるようでしたら、出入りの電気の外注さんに 聞いてみるというのは、いかがでしょうか。 当たりハズレもあるかも知れませんが、百戦錬磨な人が多く、 PWM→ステップモータなどは既に実績があるかもしれません。 ご参考まで。
お礼
アドバイスありがとうございます。 > 1. やはりメーカーの営業マンに相談するのが近道だと思います。 やはり普通はそうですよね・・・ > 2. しかし、それにも壁があるようでしたら、出入りの電気の外注さんに 結構難しそうですが、探してみます。完全なプロなら心当たりがありますが予算が合いません。 ２～３点肝になる部分を教えて頂いて後は自力でと思ったのですがなかなか難しいですね。
『知識不足のせいか、ステッピングモータのメーカー担当者となぜか 話がかみ合いませんので、こちらにヘルプを依頼させて頂きました。』 は、良く判りますが、 ステッピングモータのメーカー担当者（営業マン）を貴社に呼んで、 フェイス ＴＯ フェイスで、使用確認をした方が、簡単です。 この森は、ネットで距離感もあり、レスポンスも悪いです。 2～3社を併行して打合せをすれば、ステッピングモータのメーカー の特色も判り、貴殿も3回聞けば、頭の隅に少しは記憶が残ると思います。 ノウハウ（Know-How）習得も良いのですが、ノウフー（Know-Who） で、大げさに言えば貴殿のブレーン（Brain-Trust）を構築する事も 大切です。***は、誰々に聞くの様な。
お礼
ご意見ありがとうございます。 >ステッピングモータのメーカー担当者（営業マン）を貴社に呼んで～ 保全且つ単発（発展性も売り上げも見込めません）ですので申し訳なくて呼び辛いです。 >ステッピングモータのメーカーの特色も判り～ 残念ながら片手間ですので、大した時間も割けません。 モータードライバーの設計経験はありますので＋αのノウハウ（特にメカ系のエイヤー的要素）があれば、実現可能と考えています。 >貴殿のブレーン（Brain-Trust）を構築する事も大切です。***は、誰々に聞くの様な。 はい、もちろんです。ブレーンが離れてしまいましたので悪あがきをしております。新しいブレーンを早く見つけられれば良いのですが・・・ （現在のメーカー担当者は、そのブレーンが見捨てております。） 正論で攻めれば間違いないのはわかりますが、今回はイレギュラーだとお考えください。 よろしくお願いします。
結局、回転速度を変化させるのみの使用用途でしょうか？ それなら、低速域のトルク曲線で、低速のトルク確認と、 “摩擦がかなり大きいので”の記述があり、実機の抵抗トルク確認 が必要でしょう。 回転速度の変化率は、問題にならないのでしょうね？ また、停止位置は、問題でないのでしょうね？ ステッピングモータは、停止トルクがモータの磁力なので、結構低い 値です。これを見逃して、Failを発生させる事が多々あります。 できれば、使用方法等をステッピングモータのメーカーへ確認したり、 定期講習に参加したりして、進めて下さい。
補足
アドバイスありがとうございます。 >結局、回転速度を変化させるのみの使用用途でしょうか？ 微速(停止)→加速→最高速(任意の位置まで移動)→減速→微速(停止)の繰り返しになります。 >回転速度の変化率は、問題にならないのでしょうね？ 特に問題にはなりません。脱調しない程度の加減速に現物合わせの予定です。(素人考えかも知れませんのでご意見ください) >使用方法等をステッピングモータのメーカーへ確認したり、 >定期講習に参加したりして、進めて下さい。 そう出来れば良いのですが、講習に参加する余裕が無いのと知識不足のせいかメーカー担当者となぜか話がかみ合いませんので、こちらにヘルプを依頼させて頂きました。 減速ギアやモーターの選定方法、マイクロステップ制御(ドライブ回路やプログラム)を設計する上での注意点についてアドバイス頂ければ幸いです。 よろしくお願いします。
補足
ご意見ありがとうございます。 >何を駆動しているのですか？ 直径約300mm重量約30kgの球状の物です。もともとはシンクロナスMで駆動していましたが、小型化のためDCモータ(ギアード)に改造しました。 構造的には、モーターからシャフト(ベアリングも無く摩擦がかなり大きいです)を解して機器内のギアで更に減速し球体を回転させる構造になっています。微速での使用ですので最終減速比は1/数1000程度（0～0.5rpm：現状のモーターは1～3,000rpm程度で使用）になると思われます。残念ながら、設計図等も現存していませんのでエイヤーの現物合わせです。 ステッピングMの回転域が狭いのは了解しておりますので、PWMによるマッピングでマイクロステップ（低回転域）→１－２相（高回転域）で駆動できないかと考えていました。この方法で、騒音・振動も低減できないでしょうか。 アドバイス頂ければ幸いです。