ステッピングモーターステッピングモーターは、電気パルスを機械的な動きに直接変換する電気機械装置です。モーターコイルに印加される電気パルスのシーケンス、周波数、および数を制御することで、ステッピングモーターの操舵角、速度、および回転角度を制御できます。位置検出機能を備えた閉ループフィードバック制御システムを使用することなく、ステッピングモーターとそのドライバーを用いたシンプルで低コストな開ループ制御システムによって、正確な位置および速度制御を実現できます。
アクチュエータとして、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、様々な自動制御システムで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増加しており、ステッピングモーターとギア伝達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場面で見られるようになっています。今日は、このタイプの減速ギア伝達機構について、皆さんと一緒に理解を深めていきましょう。
ステッピングモーターはどのように減速するのですか？
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達効果を実現します。また、ステッピングモーターに一般的に使用される減速装置および方法には、減速ギアボックス、エンコーダ、コントローラ、パルス信号などがあります。
脈波信号の減速：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。理論的には、ドライバーにパルスを与えると、ステッピングモーターは1ステップ角（1ステップ分）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内部の逆電位減衰効果により、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せず、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と減速ギアボックスを組み合わせて使用すると、ステッピングモーターの出力速度は速く、トルクは低くなります。減速ギアボックスに接続すると、ギアボックス内部の減速ギアセットが噛み合って減速比を形成し、ステッピングモーターの出力速度は減速され、伝達トルクが増強されて理想的な伝達効果が得られます。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、その逆もまた然りです。
曲線指数制御速度：指数曲線では、ソフトウェアプログラミングにおいて、まずコンピュータのメモリに格納された時定数を計算し、動作時に選択します。通常、ステッピングモーターの加速および減速の完了時間は300ms以上です。加速および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高速回転を実現することが難しくなります。
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であり、ステッピングモータ駆動において広く応用されている。これは、与えられた値r(t)と実際の出力値c(t)に基づいて制御偏差e(t)を形成し、制御量の線形結合によって比例、積分、微分の偏差を制御対象制御する。本論文では、2相ハイブリッドステッピングモータに統合位置センサを使用し、位置検出器とベクトル制御に基づく自動調整PI速度コントローラを設計し、可変動作条件下で満足のいく過渡特性を提供する。ステッピングモータの数理モデルに基づいて、ステッピングモータの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、モータの動きを指定された位置に制御する。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を検証する。PIDコントローラは、構造がシンプルで堅牢性が高く信頼性が高いという利点があるが、システム内の不確実な情報を効果的に処理することはできない。
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選定パッケージでは、どのような要素に注意する必要がありますか？また、どのような種類のギアボックスを組み合わせて使用できますか？
1. 減速機付きステッピングモーターの理由
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ることで、ステッピングモーター駆動回路の入力パルスを変更し、低速動作を実現します。低速ステッピングモーターは、ステップコマンドを待機している間、ローターが停止しています。低速ステップでは速度変動が非常に大きくなります。このとき、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には減速機がよく使われますが、
減速機は、剛性のケーシングに収められたギア駆動、ウォーム駆動、ギアウォーム駆動の一種で、原動機と作業機械の間、または原動機と作業機械またはアクチュエータの間で速度とトルクの伝達を整合させるために減速機としてよく使用されます。減速機には幅広い種類があり、伝達の種類に応じて、ギア減速機、ウォームギア減速機、遊星ギア減速機に分類できます。伝達段数に応じて、単段減速機と多段減速機に分類できます。ギアの形状に応じて、円筒ギア減速機、ベベルギア減速機、ベベル円筒ギア減速機に分類できます。伝達配置形式に応じて、展開減速機、シャント減速機、同軸減速機に分類できます。ステッピングモーターアセンブリ減速機は、遊星減速機、ウォームギア減速機、平行ギア減速機、フィラメントギア減速機です。
ステッピングモーター式遊星減速機の精度はどうでしょうか？
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、入力端を時計回りと反時計回りに回転させて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、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度の60分の1です。通常の戻りクリアランス値は、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段を実現可能）、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があります。
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、パルス数は完全なカウントが可能であり、デジタル値は精度の概念ではありません。1ステップは1ステップ、2ステップは2ステップです。現在最適化可能な精度は、遊星歯車機構のギア戻りクリアランスの精度です。
- スピンドル精度調整方法：遊星歯車機構のスピンドル回転精度の調整では、スピンドル自体の加工誤差が要求を満たしている場合、減速機スピンドルの回転精度は一般的に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重要です。転がり軸受の場合、クリアランスが大きいと、荷重が転動体の力の方向に集中するだけでなく、ベアリングの内輪と外輪の軌道接触部に深刻な応力集中現象が発生し、ベアリング寿命が短くなり、スピンドル中心線がずれてスピンドル部品の振動を引き起こしやすくなります。したがって、転がり軸受の調整は、ベアリング内部に一定量の干渉を発生させ、転動体と内輪および外輪の軌道接触部に一定の弾性変形を発生させ、ベアリングの剛性を向上させるために、予圧をかける必要があります。
2. ギャップ調整方法：遊星歯車機構は動作中に摩擦を生じ、部品間のサイズ、形状、表面品質の変化や摩耗を引き起こし、部品間の隙間が大きくなるため、部品間の相対運動の精度を確保するために、適切な範囲で調整を行う必要があります。
3. 誤差補正方法：部品自体が適切な組み立てによって誤差を生じさせ、慣らし運転期間中の相互オフセット現象を解消し、装置の移動軌道の精度を確保する。
- 包括的な補償方法：減速機自体に取り付けられた加工用工具は、作業台の適切な調整によって転送され、精度誤差の複合的な結果を排除します。
当社のカスタムプロジェクト 1.
カスタムプロジェクト 2.
私たちはモーターの研究開発に重点を置く専門の研究開発組織です。モーター用途向けソリューションモーター製品の加工・製造も行っています。当社は2011年以来、マイクロモーターとその付属品の製造を専門としています。主な製品は、小型ステッピングモーター、ギアモーター、水中スラスタ、モータードライバー、コントローラーです。
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投稿日時：2022年11月24日