ステッピングモータの選定

質問

現在、写真の様なコンベヤを設計していて搬送物を70mm±0.05でピッチ送りしたい為、
ステッピングモータを使用したいと思っています。

ステッピングモータの選定の経験が無い為、メーカー(オリエンタルモータ)の技術資料や選定計算例を参考にしていたところ、
機構の要求分解能からモータの必要分解能を算出するという流れになってます。
今回の用途としては停止精度は70mm±0.05で、分解能自体は細かくなくても良いと思っているのですが、
例えば要求分解能が1mmで使用するプーリ径がφ79.58とすると、

360° × 1(要求分解能) / 250mm(プーリ1回転の移動量) = 1.44　となるので、

これより小さい基本ステップ角を持ったモータを選定するということで間違っていないでしょうか。

また、写真のようにベルトにワークを搬送する為のプロフィル(縦15mm×高さ20mm×奥行き50mm：アルミ)をつけた場合、
慣性モーメント等はどのように考えればいいのでしょうか。

的外れな質問でしたら申し訳ないのですが、ご教授お願い致します。

回答No.4

nowane4649 · ベストアンサー

モーターの「ラジアル荷重」や「オーバーハング荷重」で検索すると色々資料が出てきます。

例えば、これですね。
https://www.orientalmotor.co.jp/tech/teruyo/vol54/

プーリにはコンベア加減速に必要なベルト張力の反力がかかります。
加速時には、
　移動前方プーリに行き側の(ワーク+行き側プロフィルの質量)×加速度、
　後方プーリには帰り側プロフィルの質量×加速の力がかかります。
減速時には前後逆ですね。
なので、モーターとプーリ直結の場合、モーターの許容ラジアル荷重が上記の力より大きくないと、モーター(内の軸受け)が壊れます。

プーリを軸とベアリングで保持し、モーターとはカップリングで連結する場合には、ベアリングの許容ラジアル荷重は大きいので問題にならないことが多いです。

お礼

再度回答頂きありがとうございます！
なるほど許容ラジアル荷重については頭にありませんでした。
もう一度今回選定できたと思っていたモーターを見直したいと思います。
とても勉強になりました。
ありがとうございました！

回答No.3

nowane4649

基本的には合っています。
しかし、ステッピングモーターにはマイクロステップという基本ステップ分割機能もあります。これを使えば分解能不足でも対応できる場合があります。
また、低速でよい場合は歯車での減速を行うこともあります。(主にトルクが欲しい時)

慣性モーメントついては発生する力がすべてプーリの接線上接線方向なので、全プロフィル+ワーク質量がプーリ上に存在する物という扱いで構わないと思います。
ただ、ベルトの行き側と帰り側の質量差から軸自体に生じる並進荷重について忘れてしまうことが多いので注意が必要です。

お礼

回答ありがとうございます。
慣性モーメントの考え方、非常に分かりやすく助かりました。ありがとうございます。

減速やマイクロステップという機能で対応できる場合もあるのですね。今回は低速可でトルクが必要になってしまいそうな気がしているので調べてみます。

並進荷重については恥ずかしながら全く知識がありませんでした。メーカーサイトで出ている選定計算の他に並進荷重も
求めるのでしょうか？その場合、算出方法や参考資料はありますでしょうか。

すみませんが回答お願い致します。

回答No.2

fujiyama32

プーリの直径がφ79.58ｍｍですとプーリが一回転しますと
直結したベルトは円周の長さ分移動することになります。

π×D＝3.1416×79.58＝250.00ｍｍ

ステッピングモーターは5相ステッピングモーターと専用アンプを
使用しますと基本ステップ角度が0.72°ですので、アンプから
1パルス加えますと0.72°移動しますので
π×D×(0.72°／360°)＝0.500ｍｍ移動することになります。

更に1パルス加えますと0.72°移動しますので、合計
π×D×[(0.72°＋0.72°)／360°]＝1.00ｍｍ移動することになります。

この動作から分解能は0.500ｍｍになると考えます。

ただし、通常のプーリーとベルトでは「滑り」がありますので、
「タイミングプーリー＝歯付きプーリー」と「タイミングベルト＝
歯付ベルト」を使用する必要があります。

また、基本ステップ角度が0.72°の5相ステッピングモーターと専用
アンプを使用する必要があります。
この他、パルス発生器とカンウターなどの制御機器が必要になります。

重要な問題として、軸動力を計算してステッピングモーターで駆動
できる容量のステッピングモーターを選定する必要があります。
肝心のワークの大きさや質量(重量)、個数が不明です。
オリエンタルモータでは、選定サービスがあるようですのでこれらの
要素をや機構の概要を決めて相談することをお勧めします。

「選定サービスを利用する／オリエンタルモータ」
https://www.orientalmotor.co.jp/sizing/sizing_service/

慣性モーメントJ　の求め方については下のURLをクリックして参考に
して計算すると良いでしょう。

「慣性モーメントJ　の求め方」
http://www.mekatoro.net/digianaecatalog/melco-clutchesv/Book/melco-clutchesv-P0145.pdf

お礼

ご回答ありがとうございます。
基本ステップ角0.72°のモータの場合で算出すると機構側分解能が0.5mmなので元々設定していた1mmを下回っている為、
問題ないということですね。

ご指摘の通り、ベルト及びプーリは歯付で考えています。また、モータの他にドライバ等の制御機器が必要な事も
承知しています。

選定サービスは最後の手段にと思っていました。先ずは今後の為に自分で検討できるようにと思い、
ここを利用させて頂きました。

先ずは、教えて頂いた資料等参考に計算したいと思います。

回答No.1

lumiheart

＞また、写真のようにベルトにワークを搬送する為のプロフィル
選定事例-プーリ機構
https://www.orientalmotor.co.jp/tech/reference/sizing_motor07/
この例のワークにプロフィル質量を加算するだけ
ワークが１００個でも２００個でも同様

そんな事よりももっと重要な事！
＞今回の用途としては停止精度は70mm±0.05
ステッピングモータでは分解能が足りないかもね？
https://jp.misumi-ec.com/vona2/mech/M1000000000/M1002000000/M1002010000/
多くの場合、１周回ると割り切れない
なので、１０周もするとピッチがズレて来る

１回転４００万パルスのサーボモータなら楽勝！
http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/items/mr_j4/index.html
しかも、割り切れなくとも自動補正機能付き
自動補正してくれるので１００万周回してもズレない

お礼

ご回答ありがとうございます。
計算の件、プロフィル質量を加算すればいいのですね。ありがとうございました。

分解能不足の件、確かに実際の円周だと細かい端数があります。検討したいと思いますが、予算の関係もあるところです。プロフィル(1箇所)を検出するセンサを設けようと思っていますがそれで位置ずれの確認できないでしょうか。

また、必要分解能の導き方は質問の進め方で合っているでしょうか。

重ねての質問で恐縮ですが、ご教授お願い致します。