ステッピングモーターはどのように減速するのでしょうか?

アクチュエータとして、ステッピングモーターステッピングモーターはメカトロニクスの主要製品の一つであり、様々な自動化制御システムに広く使用されています。マイクロエレクトロニクスと精密製造技術の発展に伴い、ステッピングモーターの需要は日々高まっており、ステッピングモーターとギア伝動機構を組み合わせた減速ギアボックスも、ますます多くの応用シーンで見られるようになっています。今日では、誰もがこのタイプの減速ギア伝動機構について理解を深めています。

 

ステッピングモーターはどのように減速するのでしょうか?

ステッピングモーターは一般的に広く使用されている駆動モーターであり、通常は減速装置と組み合わせて理想的な伝動効果を実現します。また、ステッピングモーターでは、減速ギアボックス、エンコーダ、コントローラ、パルス信号などの減速装置と方法が一般的に使用されます。

 

パルス信号減速：ステッピングモーターの回転速度は、入力パルス信号の変化に基づいて変化します。理論上は、ドライバにパ​​ルスを与えると、ステッピングモーターはステップ角（分割ステップ角）で回転します。実際には、パルス信号の変化が速すぎると、ステッピングモーターは逆電位による内部減衰効果により、ローターとステーター間の磁気応答が電気信号の変化に追従できず、ブロックやステップロスが発生します。

 

減速ギアボックスの減速:ステッピングモーターは減速ギアボックスを備えており、併用することで、ステッピングモーターの出力は高速、トルクは低速となり、減速ギアボックスに接続され、ギアボックス内部の減速ギアセットが噛み合って伝動装置を形成し、減速比によってステッピングモーターの出力は高速に減速され、伝達トルクが向上して理想的な伝動効果が得られます。減速効果はギアボックスの減速比に依存し、減速比が大きいほど出力速度は小さくなり、逆もまた同様です。

 

曲線指数制御速度:指数曲線は、ソフトウェアプログラミングにおいて、まず計算された時定数をコンピュータのメモリに保存し、動作時に選択するポイントを指します。通常、ステッピングモーターの加減速時間は300ms以上です。加減速時間が短すぎると、ほとんどのステッピングモーターでは、高速回転を実現することが困難になります。

 

エンコーダ制御減速:PID制御は、シンプルで実用的な制御方法として、ステッピングモーター駆動に広く応用されています。 これは、与えられた値r(t)と実際の出力値c(t)に基づいて、比例、積分、微分の偏差である制御量の線形結合を介して制御偏差e(t)を形成し、制御対象を制御します。 本論文では、2相ハイブリッドステッピングモーターに統合された位置センサーを使用し、位置検出器とベクトル制御に基づく自動調整PI速度コントローラーを設計し、変化する動作条件下でも良好な過渡特性を提供します。 ステッピングモーターの数学的モデルに基づいて、ステッピングモーターのPID制御システムを設計し、PID制御アルゴリズムを使用して制御量を取得し、モーターの動きを指定された位置に制御します。 最後に、シミュレーションによって、制御が良好な動的応答特性を持つことが検証されました。 PIDコントローラーは、構造が簡単で、堅牢性が高く、信頼性が高いなどの利点がありますが、システム内の不確実な情報を効果的に処理できません。

 

ステッピングモーターはどのような減速機と組み合わせることができますか？ステッピングモーターとギアボックスの組み合わせを選択する際には、これらの要素に注意する必要があります。また、どのようなギアボックスを組み合わせることができますか？

 

1. 減速機付きステッピングモータの理由

 

ステッピングモーターは、ステータ相電流の周波数を切り替え、ステッピングモーター駆動回路の入力パルスを変化させることで、低速動作となります。低速ステッピングモーターは、ステッピングコマンドを待機している状態では、ローターは停止しており、低速ステッピングでは速度変動が非常に大きくなります。この時、高速動作に切り替えることで速度変動の問題は解決できますが、トルクが不足します。つまり、低速ではトルク変動が発生し、高速ではトルクが不足するため、減速機を使用する必要があります。

 

2. ステッピングモーターは減速機が付いていることが多い

 

減速機は歯車伝動装置、ウォーム伝動装置、歯車 - ウォーム伝動装置の一種であり、剛性ケースに封入され、原動機と作業機械の間、原動機と作業機械またはアクチュエータの間で速度およびトルクの伝達を一致させるための減速機としてよく使用されます。減速機には広い範囲があり、伝動の種類に応じて、歯車減速機、ウォーム歯車減速機、遊星歯車減速機に分けることができます。伝動段数に応じて、単段および多段減速機に分けることができます。歯車の形状に応じて、円筒歯車減速機、かさ歯車減速機、およびかさ円筒歯車減速機に分けることができます。伝動配置形式に応じて、展開減速機、シャント減速機、および同軸減速機に分けることができます。ステッピングモーターアセンブリ減速機には、遊星減速機、ウォーム歯車減速機、平行歯車減速機、フィラメント歯車減速機があります。

 

 

ステッピングモーター遊星減速機の精度はどうですか?

 

 

減速機の精度は戻りクリアランスとも呼ばれます。出力端を固定し、入力端を時計回りまたは反時計回りに回転させ、出力端で定格トルク±2%のトルクを発生させると、減速機の入力端に小さな角度変位が生じます。この角度変位が戻りクリアランスです。単位は「分角」、つまり1/60度です。通常の戻りクリアランスの値は、ギアボックスの出力側を指します。ステッピングモーター遊星減速機は、高剛性、高精度（1分以内に1段を達成可能）、高伝達効率（1段で97%～98%）、高トルク/体積比、メンテナンスフリーなどの特長を備えています。

 

ステッピングモーターの伝達精度は調整できません。ステッピングモーターの回転角度は、ステップ長とパルス数によって完全に決定されます。パルス数は完全なカウント値であり、デジタル量には精度の概念はなく、1ステップは1ステップ、2ステップは2ステップです。現在最適化できる精度は、遊星ギアボックスのギア戻りクリアランスの精度です。

 

1. スピンドル精度調整方法：遊星ギアボックスのスピンドル回転精度の調整において、スピンドル自体の加工誤差が要求を満たしていれば、減速機スピンドルの回転精度は通常、ベアリングによって決まります。スピンドル回転精度を調整する鍵は、ベアリングクリアランスを調整することです。適切なベアリングクリアランスを維持することは、スピンドル部品の性能とベアリング寿命にとって非常に重要です。転がり軸受の場合、クリアランスが大きいと、転動体の力の方向への荷重が集中するだけでなく、軸受の内輪と外輪の軌道面の接触部に深刻な応力集中現象が発生し、軸受寿命が短くなるだけでなく、スピンドルの中心線がずれ、スピンドル部品の振動が発生しやすくなります。そのため、転がり軸受の調整には予圧をかける必要があります。これにより、軸受内部に一定の干渉が生じ、転動体と内輪および外輪の軌道面との接触部に一定の弾性変形が生じ、軸受の剛性が向上します。

2. 調整ギャップ法：遊星ギアボックスは運動の過程で摩擦を生じ、部品間のサイズ、形状、表面品質の変化、摩耗を引き起こします。そのため、部品間の隙間が増加するため、部品間の相対運動の精度を確保するために、合理的な範囲の調整を行う必要があります。

 

3. 誤差補正方法：部品自体の誤差は適切な組み立てによって解消され、慣らし期間中の相互オフセット現象が防止され、機器の移動軌道の精度が確保されます。

 

1. 包括的補償方式：減速機自体に取り付けられたツールは、加工を行うために作業テーブルを正しく調整して転送され、組み合わせた結果の精度の誤差が排除されます。