ステッピングモーターはどのようにして正確なモーション制御を実現するのでしょうか? skysmotor.com
ステッピングモーターは、電気パルスを角変位に変換するアクチュエーターであり、ドライバーがパルス信号を受信すると、ステッピングモーターを駆動して、設定された方向に一定の角度 (ステップ角と呼ばれます) だけ回転します。パルス数を制御することで角変位を制御し、正確な位置決めを実現します。また、パルス周波数を制御することでモータの回転速度と加速度を制御し、速度調整を行うことができます。ステッピングモーターは累積誤差がないため、制御用の特殊モーターとして各種オープンループ制御に広く使用されています。
ステッピングモーターの加減速制御原理
ステッピング モーターがアクチュエーターを駆動してある位置から別の位置に移動するとき、アクチュエーターは加速、定速、減速のプロセスを経ます。
ステッピング モーターの動作周波数が自己始動領域にある場合、つまり、動作周波数がそれ自身の最高始動周波数よりも低い場合、ステッピング モーターはこの周波数で直接始動し、動作することができます。
ステッピング モーターの動作周波数が連続動作領域にある場合、つまり、動作周波数が自身の最大起動周波数よりも高い場合、ステッピング モーターは直接起動および停止できません。この領域では、ステッピング モーターはまず自己始動領域を通過し、次に加速して動作領域に到達して動作します。そうしないとストールが発生します。同様に、ステッピング モーターもこの領域で直接ブレーキをかけることはできません。そうしないと、モーターが脱調を発生しやすくなります。ブレーキをかける前に、まず自己始動領域まで減速する必要があります。
ステッピング モーターの周波数増減制御方法には、線形周波数増減と指数曲線周波数増減という 2 つの一般的に使用される制御方法があります。指数曲線法は追従性が強いですが、速度が大きく変化する場合にはバランスが悪くなります。直線方式は安定性に優れ、速度変化の大きい高速位置決め方式に適しています。
ポジショニング計画
システムの位置決め精度を確保するには、パルス相当、つまりステッピング モーターが 1 ステップ角回転することによって移動する距離が大きくなりすぎてはならず、また、製品の脱調やオーバーシュートを防ぐため、ステッピングモーターの昇降速度は遅くしてください。しかし、これら 2 つの要因が重なると、位置決め時間が長すぎてアクチュエータの作業効率が低下するという大きな問題が発生します。したがって、位置決め精度を確保しながらより高い位置決め速度を得るには、位置決めプロセス全体を大まかな位置決めステージと精密位置決めステージの 2 つの段階に分けることができます。大まかな位置決めステージでは、0.1mm/step、1mm/step、あるいはそれ以上の大きなパルス相当値が使用されます。精密位置決めステージでは、位置決め精度を確保するため、0.01mm/stepなど、より小さなパルス相当値が使用されます。パルス相当量は減少しますが、精密位置決めストロークが非常に短いため（約全行程の約5分の1）、位置決め速度には影響しません。これを達成するために、機械的な方面は、さまざまな伝達機構を使用することで実現できます。
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