つれづれデジカメ日記

ステッピングサーボシステム CT-Hybrid シリーズ
CT-Hybrid は、ステッピングモータとサーボモータの特徴を併せ持つステッピングサーボシステムです。
ステッピングモータにエンコーダと位置補正データベースを搭載し、指定された範囲・条件でのフィードバック制御と位置補正制御を内蔵したドライバを組み合わせることで、脱調レスや低振動、10,000パルス/１回転相当の高精度位置決めを実現します。

ステッピングモータでトルク制御


位置制御を行いながら５段階のトルク制御が可能です。
従来のステッピングモータでは難しかった、ヒーター軸や流量制御等のトルクを必要とする押し付け制御を、小さなモータで実現できます。

同サイズのステッピングモータに比べ、広い領域でのトルクが使用できるため、トルクマージンを考慮する必要はありません。
また、CT-Hybridは脱調レスであるため100%負荷で連続運転が可能です。



豊富な制御方式
パルス列による制御のほか、RS-485通信と外部I/O制御を用いてポイントテーブルプログラミング制御も可能です。


  

ステッピングモーターはエレクトロニクスや紡織設備や医療設備や広告設備などのような分野に広く応用される。ステッピングモーターとステッピングモータドライバはステッピングモータ駆動システムを組み立てる。ステッピングモータ駆動システムの性能はステッピングモーターの自身の性能によるばかりでなく、ステッピングモータドライバの優劣にもよる。ステッピングモータドライバの研究とステッピングモーターの研究には進行している。

ステッピングモーターは電気パルスが角変位を転換するアクチュエーターだ。ステッピングモータドライバはバルス信号を受けると、ステッピングモーターに設定しておく方向に沿って固定な角度（「ステップ角」と呼ばれる）を回転させる。ステッピングモーターの回転は一歩一歩に運行していく。バルスの個数を制御することによって、角変位量を控えて、的確に定位できる目的を達する。同時にバルスの周波数を利用して、モータの回転する速度と加速度を制御して、調速と定位という目的達する。彫刻機、水晶研磨機、ディジタル制御工作機械、パソコン刺繍機、包装機械、噴泉、接着機などのような解像度が高い大型・中型のデジタル機器に広く応用される。

ステッピングモーターの相数はモータの内部のコイル数量を指して、二相、三相、四相、五相ステッピングモーターに常用される。異なる相数のモータのステップ角も違う。一般的な二相モータのステップ角は1.8度、三相は1.2度、五相は0.72度である。細分化なドライバがない時に、客様は異なる相数のステッピングモーターを通して色々なステップ角を満足している。細分化なドライバを使えば、相数は必要がない。客様はドライバに細分数を改変したら、ステップ角も改変される。

ドライバを細分化した後で、モータの運行性能に飛躍的に向上する。しかし、ドライバの自身から発生して、モータと制御システムに関係がない。使用中で、客様はステッピングモーターの改変されるステップ角だけに気をつけて、その点が制御システムからステッピング信号の周波数に影響する。細分化したステッピングモーターのステップ角が小さくなるので、ステッピング信号の周波数も高める。1.8度のステッピングモーターを例として、ドライバは半歩でステップ角が0.9度、細分化でステップ角が0.18度である。だから、同様な回転速度の場合で、モータに制御システムからステッピング信号の周波数は細分化されるのが半歩で行う５倍であるという要求する。

普通なステッピングモーターの精度はステップ角の3～５％である。ステッピングモーターの単歩の偏差は次の歩の精度に影響しないので、ステッピングモーターの精度が累積できない。



出典：　　ステッピングモータドライバの原理と作用  

ステッピングモータとは

ステッピングモータは、パルス発振器に同期して回転する同期モータです。

回転速度は、パルスの周波数によって制御します。

モータは１パルスあたりの回転角度（ステップ角）が決まっていますので、たとえば、ステップ角１．８のモータを３６０°回転させようとすると、３６０／１．８＝２００パルス必要になります。

ステッピングモータの使い方

ステッピングモータはインダクションモータやDCモータとは異なり、モータにただ単に電源を接続するだけでは回転しません。モータを駆動する場合、回転速度や回転角度を決めるパルス発信機、巻線を流す電流を順次切り替える駆動回路(ドライバ)、回路およびモータを駆動させる直流電源が必要になります。



ステッピングモータの種類

ステッピングモータには2相、3相などの種類がある。

2相モータには、ユニポーラ駆動とバイポーラ駆動がある。

[ユニポーラ駆動]

ユニポーラ駆動とは、ひとつの巻線に対し常に一定方向に電流を流す方式でセンタタップを設けた結線のステッピングモータに適合します。図に示すように駆動回路はシンプルになりますが、その分巻線の利用効率が悪く(バイポーラ駆動に対して1/2)、低速回転時の出力トルクが低くなります。

[バイポーラ駆動]

バイポーラ駆動とは、ひとつの巻線に対し双方向に電流を流す方式で結線のステッピングモータに適合します。ユニポーラ駆動とは逆に駆動回路は複雑になりますが、巻線の利用効率がよく、低速回転時の出力トルクは高くなります。


ステッピングモータを使うことの利点

パルスの分だけ回転するのでロータリーエンコーダをつける必要がない。

誤差が少ないので正確に位置を決められる。  

制御の角度から見えば、速度速度制御とトルク制御という両者は独立な制御機能である。


速度制御の目標物理量はステッピングモーターの回転速度であれ、トルク制御の目標物理量はステッピングモーターのトルクである。


制御の原理から見えば、速度制御は速度を実際値としてクローズドループ制御をしている。速度レギュレータはグローズドループにあって、輸出を通して電流レギュレータを誘導して、電流レギュレータがステッピングモーターの電流を制御して、適切にステッピングモーターのトルクをレギュレータするので、ステッピングモーターがいつもステッピングモーターの設定を追跡させてて回転する。


速度模式はインバーターがステピイングモーターの回転速度を制御することを目標とする。このステッピングモーターのトルクはその速度を保持したり調整したりする。だから、制御センターの内外環は速度環だ、内環が電流環とも呼ばれる。速度環の輸出は電流環の設定だが（トルク設定）、この電流環がとトルク環ともいう。


トルクの模式はインバーターがステッピングモーターの輸出トレクを目標として、速度の大小と外部の負荷大小に関係がある。その時のインバーターは速度環がなくて、電流環がだけで、外部設定が直接に電流環をトルク設定とする。超速を防ぐため、多くの高級インバーターは速度外環制限超速が付んて、エンハンス型なトルク模式だ。その速度環はしか最大速度を制限する作用を起しなくて、電流環はやはり主導な作用を起こす。



出典：ステッピングモーターの速度制御とトルク制御の区別