- ベストアンサー
サーボモーターの位置決め精度について
- エンコーダー分解能が18bit:262144 [pulse/rev]のサーボモーターにおいて、位置決め精度は±1pulseとみなして間違いはないでしょうか？
- もしくは±10pulse程度の誤差は発生するものなのでしょうか？
- サーボモーターの位置決め精度について詳しく教えてください。
- 機械設計
- 回答数8
- ありがとう数5
- みんなの回答 （8）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
回答（2）追記に同じく分解能が極端で直線駆動に使うものとは考えにくいです。ボールねじのよろめき誤差はもっと大きい。 インデックステーブルの回転駆動とすると１pulse＝５秒となり、かなりな精密級。 これで問題になるのは回転中心の芯ブレ。 半径20として寸法換算すると 20 × tan（360/262144）≒ 0.5μ 精密ベアリングを使っても規格上は難しく、工作精度を上げて与圧管理を要す。それ以上はベアリングでは困難で非接触流体軸受。 工作機械でインデックステーブルによるＲθ位置決めすると、その精度でも200離れると5μの誤差に拡大する不利さがある。 ＞±10pulse程度の誤差 上記の議論からその程度みておけばよいと思います。
その他の回答 (7)
回答(6)氏 悪いんだけど、アンタの回答は日本語になってないんだよ 投稿する前に100回読み直してくれ それとも内容がいい加減だから、変な文章でごまかしてるの？ そんな幼稚な文章書いて恥ずかしくないのかなぁ もし報告書でも同じとしたら、お客さんに馬鹿にされますよ！ 例 ・誤字誤用が多い ・主語述語がハッキリしない ・一文が長く、いいたいことが不明確 ・ひとつの文章に同じ単語を繰り返し用いる（センス無し） ・行間を意識的に空ける（これで読みやすいと思っていたら大笑い） 質問者さん 回答(1)の最後の追記の通り、ご選定されたパルスコーダの分解能は 決して過剰性能ではないし、とくにロータリテーブル用という訳では 無いと考えます。 回答(6)氏 誤解なされているようなので、この場を借りて説明させて頂きます。 "満足度"の投票は"ニコちゃんマーク"の数で良し悪しを評価します。 従って、マークの数が少ない場合は、回答の満足度が低いことを 表します。 No.43361の貴回答に、"マーク１"(すなわち最低の評価)で投票したのは 小生です。 また、本スレッドにおいて貴回答へ小生以外にも最低の評価で投票され ている方がいらっしゃいます。 別にイチャモンをつけているわけでは無く、純粋なエンジニアの視点で、 多くの方がグランドマスター様のご回答に低い評価を下していることを、 そろそろ真摯にご認識下されば幸いです。
回答５の重複となりますが、 リード２０ｍｍもボールねじを使用したとすると、１パルスの移動量は ２０／２６２１４４＝０．００００７６３・・・ｍｍ＝０．０７６３μｍ となり、こんなに微量動くのっていう数値ですよね。（メカ上で） 一般環境での現実の繰り返し位置決め精度として１μｍも出れば上等じゃないでしょうか。 ±１pulseとか±10pulseは電気的にここまでの精度が出ますと思えばいいんじゃないんでしょうか。 回答5のお礼の貴殿が書いている認識でよろしいのではないかと思います。 回答４，６はだいぶ独自の視点を持っておられるようなので、あなた自身がきっちりジャッジできないのであれば参考にしないほうが良いと思います。
再出！！ 直下回答さんが、一方向での観方で、勘違いする記載をしております。 質問者は、 ? 絶対精度の構築で、例えばボールねじのピッチ精度や、うねり、ガタも、リニアベースに 変換すると、正確でなくてはいけない ? 再現性の精度構築で、例えばボールねじのピッチ精度や、うねりも、そこそこで、 転造程度の精度で、再現性を重視 ガタも少し大きなボール変換し、与圧仕様でガタをなくする手法で、再現性位置決め精度重視 の?と?では？？となり、?では当てはまらないのが、直下回答さんの記載。 それに、インデックステーブルも、半径が大きくなり、分解能が悪くなると周速が上がり、 減速機を使用し元のベストマッチ状態に補正するもので、ほったらかしにしない、できないのが 設計なので、例題が明後日の方向と考えられる。 連続質題内容を観れば、自ずから推測できるのだが、苦手な内容は追答するから、 観えなくなるのかな？ 何時も未透視良い iwanai君が… 見通し → 未透視 ？？？ ベスト当て字が、皮肉なんだがね。 3人、満足だし。 質問者は、記載内容の50％も理解していないが、方向性が理解できれば、メーカーの技術員に 最終確認できる。 それで良しで、後から詳細な内容理解が付いて来きて、ジャストミートするので、 それも問題なしと考えます。 マイクロソフトのOSも、最終チューニングは発売してから行なっているので、問題なしと考えます。
負荷イナーシャーよりは、制御方法によるが正解と考えます。 高負荷でも、加減速時間を充分に取り、原点サーチの如くポイント制御すれば、 時間は掛かりますが、位置決め精度は±1pulseとなります。 ですが、高速運転時には、加減速時間を端折り、精度も±10pulse程度以内はＯＫの条件 にて逆に設定します。 さて、IAI製の各モジュールを計算するソフトがありますが、 電子カム的使用での各モジュールを高速運転させる場合、タクト内におさめる場合は、 停止精度（位置決め精度、± pulse）を大きくして、各モジュールの動作時間を短縮します。 小生は、そのような観点から、使用メーカーのコントローラーの特性を、計算ソフトと メーカー技術員への確認をしています。 コントローラーのコントロール方法と特性も停止時間に重要だし、停止時間も重要だからです。
お礼
回答ありがとうございます。 溜りパルスのことを考えれば、高速運転で間違いなく有利ですよね。 どうも私はメカ的な観点から考えがちでしたので、視野が広がりました。 経験に基づく具体的な数値設定も盛り込んだアドバイスもいただきどうもありがとうございました。
カタログには ±1pulse と記載されてますし、メーカさんの営業の最初の回答もそうです。しかし、営業にしつこく突っ込んで実際のところの話を聞き出したことがあります。（国内トップメーカーです） ただ、それを僕の方から公表するのはメーカーさんの体面上よくないので、ご興味がありましたら、メーカーさんに問い合わせてみてください。 参考ＵＲＬのデータは、競合が示すいじわるなデータとはけっして言えないようですし、メカ系だけの要因ではなさそうです。 質問者さん、申し訳ないですがせっかくのいい投稿なのに炎上しかけているので締めていただけませんか？（８）さんのご心中を察するにあまりありますが・・・ （６）さん、質問者さんはだいぶわかったうえでの質問かと思いますので、その投稿は失礼かと思います。 そして、（４）の「使用メーカーのコントローラーの特性」とは、インポジやゲインの調整など、ユーザサイドでの調整が前提のパラメータのことをおっしゃっているのでしょうか・・・（本当に経験があれば、メーカさんに問い合わせるまでもないことかと思います）僕はIAIだけでなくFANUCや安川も使ったことがありますが、「特性」などという用語が出てきた記憶はありません・・・ 最後に、さすがの（２）さんのご回答には、高分解能の必要性を僕も教えられました。ありがとうございました。僕もかねてからの疑問でした。
お礼
回答ありがとうございます。 以前より参考URLのデータすごく気になっていました。 今回この質問を投稿させていただいたきっかけになった理由の一つは、参考URLを知ったことです。 それからはモータメーカーカタログ記載の±1pulse を自分は間違って解釈していたのではと疑問を持つようになり、いろいろ調べるほど深みにはまっている状況でした。 チャンスがあれば、私もメーカーの営業さんに工夫して情報を聞き出してみます。回答が得られても、ここで公表できないのが残念ですね。
回答（１）さんで概ね正解なんですが イナーシャ以外には摩擦抵抗の影響も大きい モータ単体でモータ軸に何も接続しないなら、±１パルスは可能です そこにプーリ１個嵌めるだけで事情が変わってくる http://www.ea-thk.com/?q=node/1188 http://www.ea-thk.com/?q=node/1900 １２[mm]／262144[p/rev（18bit）]＝０．０４５８[μm] 経験則的にはそこまでの精度はない そもそも温度計数での鉄の伸びを無視した精度だし 何故、そんな超高分解能なエンコーダが必要なのか？ http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/pmerit/lup/intro/motor/feature.html 位置決め精度ではなくて振動を抑える為です 250[mm]／262144[p/rev（18bit）]＝0.9536[μm] ・・・（１） >>このような感覚でよろしいでしょうか ソレダメェーーーー 理由 ２５０[mm]ｘ３０００[rpm]＝７５０[m/min] 超高速トラバーサだな まぁ時速にすればたったの45[km/h]ではあるが ＞(1)(2)にて設計目標位置決め精度にたいして、２ケタ以上の分解能がある ＞との比較確認においてはＯＫと考えます。 分解能の問題では無くて必要動力の問題（速度とトルクとイナーシャ） マジで、７５０[m/min]の超高速走行させるならそれで良いのですが 通常、よくある高速トラバーサはせいぜい１００[m/min]程度ですよね？ ピニオン直結にしたら不必要に大きなモータになります ＜高価です サーボモータは０．１ｒｐｍでも安定的に回せるのでそれでも良いけれど コストダウンを考えたら常識的にギアヘッド減速でしょうね もちろん、ギアヘッドにもバックラッシュは有りますが サーボモータ用ギアヘッドなら無視して差し支えないほど小さい http://www.nissei-gtr.co.jp/gtr/catalog/index-cata.html http://cyclo.shi.co.jp/product/contorol/ibp1/index.html 特に本件の場合はミクロン単位の精度を要求してるのではないのでバックラッシュは無視できる それよりも、重要なのは負荷イナーシャ軽減 負荷イナーシャは減速比の２乗に比例するので １／２減速ならイナーシャは１／４になります １／１０減速なら１／１００になります ＜それだけ小型のモータで駆動可能 http://www.nissei-gtr.co.jp/gtr/sentei/keisan.php http://cyclo.shi.co.jp/apps/power-calculation/
お礼
恥ずかしながら、負荷イナーシャや各種ゲイン・摩擦抵抗が大きく精度に効いてくるとは知りませんでした。 確認させてほしいのですが、鉄の伸びとは、モーター軸に接続されるボールねじ等が伸びという認識でよろしいでしょうか。 もしよければ、経験則的に18bitでどの程度の精度であるかご教授願えませんか。 ＞何故、そんな超高分解能なエンコーダが必要なのか？ ＞位置決め精度ではなくて振動を抑える為です 以前よりなぜそこまで分解能が小さいものが必要なのかと疑問でして、なるほどと思いました。ありがとうございます。
モータの性能やエンコーダの分解能だけでなく、モータ軸の負荷イナー シャや、位置ループゲイン・速度ループゲインなどの制御パラメータに よって決まるものとの認識です。 また、位置決めできても発振などを起こさずにその位置を保持できなけれ ば意味がありません。 必要な項目（目標値）を設定（設計）して、制御系の機器選定しなければ なりませんので、先輩・上司にシッカリと教えて貰うことをお勧めします。 （もしくはメーカのwebサイトを利用するか） 詳細は、他の回答者さんがアドバイスしてくれると思いますので、先ずは 露払いまで。 No.43360 ラック＆ピニオンのバックラッシについて において、"位置決め精度±0.2mm以下"と書かれていらっしゃいますので、 パルスに換算するとそれほどシビアではないと思われます。 サーボモータを用いたシステムにおいて、要求精度に対しパルスコーダの 分解能は２ケタぐらい高いものを使用する感覚があるので、選定そのものは 良いような感があります。 (2)さん、ご専門家からの詳細ご回答ありがとうございます。 >>このような感覚でよろしいでしょうか 良いと思います ↑ 構想設計段階とのことですので、先ずは大まかな感覚で機構をご検討 なさるのが良いと考えております。 ご経験を詰めば積むほど、エンジニアとしての「感覚」が磨かれると 確信しております。 >250[mm]／262144[p/rev（18bit）]＝0.9536[μm] ・・・（１） >このような感覚でよろしいでしょうか >>ソレダメェーーーー >>理由 >>２５０[mm]ｘ３０００[rpm]＝７５０[m/min] >>超高速トラバーサだな (1)(2)にて設計目標位置決め精度にたいして、２ケタ以上の分解能がある との比較確認においてはＯＫと考えます。 15年以上前の工作機械において、既に1,000,000[p/rev]ぐらいの分解能の パルスコーダを使用していました。 （例：要求精度±1μm、ボールねじピッチ20mm/rev）
お礼
No.43360 ラック＆ピニオンのバックラッシについて の回答も併せて考慮していただきありがとうございます。 ピニオン1回転でラック上を250mm進むとした場合の位置決め精度は、 250[mm]／262144[p/rev（18bit）]＝0.9536[μm] ・・・（１） 今回の要求精度±0.2mmに対して必要な分解能は、 2ケタ高いものとして±2μm・・・（２） （１）と（２）の差は数倍以下なので妥当である。 このような感覚でよろしいでしょうか。 今回の件では、迅速な回答ありがとうございました。 勧めもありましたので、名残惜しいですが一旦を締め切らせていただきました。 おっしゃるような大まかな感覚と詳細検討をうまく使いわけて、エンジニアとして精進してまいります。励ましもありがとうございます。
お礼
回答ありがとうございます。 ボールねじの直線駆動に比べ、インデックステーブルの回転駆動に要求される分解能は相当シビアだということに気づかされました。 また誤差についてのずばりの回答ありがとうございました。 皆さんのご意見をいろいろ伺って、今のところ自分なりに至った結論です。 １．サーボモーターの位置決め精度は±10pulse程度。 ２．ボールねじなどの直線駆動では、装置全体の要求精度が数μmになって初めて、電気側精度（サーボモーター単体精度）が問題となる ３．機械側精度（よろめきや熱変位、剛性など）のほうが影響を与える因子である