ギヤーモーターの定位置停止、回転割り出し

質問

お世話になります。

現在主軸をギヤーモーター⇒更に歯車で減速、で駆動しているのですが、
わけあって回転⇒定位置で停止⇒規定の角度を回転という運動をさせたいと
考えています。
本来はステップモーターを使用すればよいのですが、トルクなどの問題もありギヤーモーターが必要です。

方法としては、インバーターで十分に減速後、近接1を踏んで停止、その後
近接2を踏むまで移動。と考えていますが、このシステムの繰り返し精度、がどの程度のものとなるかいまいち不明です。
（近接は在庫の観点よりオムロンのE2EのM8タイプを使用よていです。）

同じ様なことをやったことのある方アドバイスなどおねがいします。

多くのアドバイスありがとうございます。

条件はΦ180程度L400程度の主軸で近接感応距離はΦ230程度です。
正確な慣性モーメントは計算しておりませんが、ブレーキ付のモーターですので、十分に減速（5Hz程度）すればほぼその場で停止してくれると想定しています。

ステップモーターを断念した理由は、本来の加工にある程度のトルクが必要、対象となる台数が多い為、大きいステップモーターが必要になると、相当なコストが発生してしまい、できることなら既存のモーターでということになっています。

希望精度はプラスマイナス2度程度をねらっています。

回答No.8

noname#230359

>条件はΦ180程度L400程度の主軸で近接感応距離はΦ230程度です。
>希望精度はプラスマイナス2度程度をねらっています。
Φ230の外径で２度と言うと外周での許容誤差は
２３０／２＊π＊２／３６０＝約２ｍｍ

>（近接は在庫の観点よりオムロンのE2EのM8タイプを使用よていです。）
問題は応差
http://www.fa.omron.co.jp/product/family/449/index_r.html
形E2E-X1R5E　応差 検出距離の10％以下
つまり０．１５ｍｍ程度なのでセンサ性能はＯＫ

>方法としては、インバーターで十分に減速後、近接1を踏んで停止、その後近接2を踏むまで移動。
なにやらめんどくさい方法を考えられてるようですが
近接ＳＷ１がＯＮで減速開始（６０Ｈｚから５Ｈｚ程度まで減速）
ＳＷ１の検出ドグを長くして減速距離を稼いで
近接ＳＷ２がＯＮしてＩＮＶ停止＋ブレーキ作動
これだけでＯＫ

この動作はリレー回路ででも製作可能ですがＰＬＣでやる方が多くの場合安い

近接センサ 概要/特長/原理/分類/用語解説
http://www.fa.omron.co.jp/guide/cautions/5/prox_guide_term/
応差（応差の距離）

回答No.7

noname#230359

モーター側はいろいろ書かれているのでセンサー側から

近接だと結構広い範囲を見てしまうので遮光板を使った、
光電透過方法を勧めます

穴は小さければ小さいほどいいのですか
板に穴をあけます
光電管透過　受光側と発信側をその間に挟みます
穴に光が透過すればONまたはOFFさせます
センサーも安い奴で済みます
反応速度も速いです
近接と違い、干渉は起きないので数個並べることもできます
鉄板に穴をあけるので微調整の工夫は必要です

5/1000程度なら簡単にでます（公差もなくボール盤作業ぐらいで出来る）
注意点は穴が小さいとゴミ髪が起きた場合詰まってしまいます
（簡単なカバーが必要です）

回答No.6

noname#230359

> このシステムの繰り返し精度、がどの程度

詳細な条件を無視して考え方だけで話をすると
繰り返し精度といっても近接2の位置がいつも同じ所にあるなら
累積誤差は起こらないし、必ず一定方向から停止させればバックラッシも
問題になることはありませんので近接2の部分だけで考えることが出来ます。
（逆方向から止める場合は、いったん行き過ぎてから戻る）

従ってどこまでの精度を求めているか分かりませんが
十分に低速で余裕を持ったモータを選択してセンサの検出距離を守れば
かなり高精度？で停止が可能だと思います。（精度の定義は曖昧ですが・・・）

回答No.5

noname#230359

どのくらいのモーターでどのくらいの重さの物をどのくらいの速度で
動かして、さらにどのくらいの時間で停止させたいかわからないと
有効なアドバイスは得られません。

さて、電気的な精度とモーターそのものの停止精度意外に、今回は
ギヤによる減速が大きいようです。
ギヤのバックラッシによる出力軸のガタつき分停止精度が悪くなります。
かといって、出力軸をブレーキで止めることは、通常制動トルクが
大きくなるため採用したくないですね。

回答No.4

noname#230359

ステッピングモーターは、停止時の保持力は磁力になるので、トルク等に
問題ありとの見解でしょうか？
ステッピングモーターにも、減速機やブレーキがセット可能と考えるので、
トルク等の問題の内容が判りません。
さて、ギヤーモーター＋歯車減速機＋（停止時の保持は何でしょうか？）
では、（減速機のバックラッシ×2）程度の繰り返し精度があると考えれば
良いでしょう。
制御も、近接１を踏んで停止 ⇒ 近接２を踏むまで移動も良いのですが、
近接２を踏むまで移動をして更に減速して近接２が切れた時に任意角度で
停止とした方が良いです。
理由は、
? 近接が踏むタイミング時の精度より、踏んでから切れるタイミングの方
　 が精度が良いからです。
? 近接１を踏んで停止 ⇒ 近接２を踏むまでの角度が大きいと、回転の
　 スピードを下げると時間が掛かりますが、近接２を踏むまで移動をして
　 更に減速させると限界まで減速ができます。すると、任意角度での停止
　 精度はスピードに比例するので、精度がその機構の限界まで良くなりま
　 す。そして、近接２用のドグ幅を適正幅にすれば、時間もあまり掛から
　 なくなります。
等です。

お礼

回答ありがとうございます。
近接2を踏んでいる間限界まで減速する事は考えていなかったので
参考になりました。

回答No.3

noname#230359

身近な例として、エレベータの着床精度程度であれば十分に達成できると思い
ます。エレベータの直線運動をお問い合わせの装置の回転角に置き換えてご検
討ください。

回答No.2

noname#230359

インバータにて定位置停止はラフな停止精度であれば可能になると考えます。
通常は高速(50 or 60Hz)で運転し、定位置のすこし手前(LS1)で減速(5Hz程度)
指令を与えます。低速運転により回転し、停止位置の寸前まできましたら(LS2)
により停止指令を加えます。
停止指令が加えられますと5[Hz]運転から運転周波数が下がり、0.5[Hz]程度で
出力が停止します。
その後、装置の慣性モーメントの残りエネルギー(惰性)と負荷装置の摩擦力
の関係により停止します。
必要により出力停止と同時に機械的ブレーキを加えて定位置停止させます。

この結果、装置の摩擦力や機械的ブレーキで停止させますので、停止位置の精度
に、ある程度のバラツキがあると想定します。
この意味でインバータ運転の場合は[簡易的な位置決め装置]として考えます。

この他、決められた停止位置に対して実際に停止位置が[＋2mm]になったと
しますと、その位置から再運転し停止させますと、停止位置の精度がそのまま
ですと[2＋2mm＝4mm]、次回は[2＋2＋2mm＝6mm]…………の定位置停止になると
想像されます。なお[－マイナス]でも同様な傾向になります。
これにより運転/停止の回数を重ねますと停止位置が大幅にズレることになります。
この様な動作で問題ないのかを、充分検討する必要があります。

インバータ運転の場合、停止位置がオーバーしたら、引き戻すとか、停止位置が
不足したら、追加して運転するようなことは困難だと考えた方が良いでしょう。
この様なことを行いたい場合は、[サーボシステム]と[位置決め装置]を組み合
わせを検討された方が良いでしょう。

回答No.1

noname#230359

一番大切なことはどこまで減速させるかということと慣性です。
ギヤ比も関係してきます。
慣性が小さければすばやく停止させることができますので
精度が出やすいです。
インバ－ターもベクトル制御できるものですと、より低速まで減速できます。