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■ステッピングモータって何? |
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ステッピングモータって聞いたことありますか? |
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これは、読んで字のごとく、ステップを刻むのが得意なモータです。 |
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時計の秒針を思い浮かべてください。チクタクと1秒ごとにステップを刻みながら動いていきますよね。 |
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中にはスムースに回るものもありますが・・・ |
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ステッピングモータはこのような動きをすることが得意なんです。 |
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■ステッピングモータはどんなところに使われているの? |
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分かりやすい例としては、ドットインパクトプリンタの紙送りが挙げられます。 |
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1行分印字が終わると、正確に1行分だけロールを回転させて次の行を印字します。 |
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ここがキュッキュッと動いている様子をご覧になった方も |
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多いのではないでしょうか? |
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こういった動きをするものには、ステッピングモータが |
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使われていることが多いのです。 |
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他にはスキャナがありますね。 |
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画像をスキャンする画像入力部が正確にピッチ(ステップ)を刻みながら |
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確実に読み込んでいきます。 |
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他には? |
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なじみのあるところではコピー機、自動車、ゲーム機(クレーンゲームとか)、駅の券売機やジュースの自動販売機などなど。 |
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工場の生産ラインなどでも良く使われています。 |
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ベルトコンベアやXYテーブルと呼ばれているものなどですね。 |
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■ステッピングモータにはどんな種類があるの?(1) |
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ステッピングモータの歴史を紐解くと、1920年代のイギリス軍艦で魚雷の発射方向を |
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指示するためのアクチュエータとして設計されたのが最初のようです。 |
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入力パルス(ON/OFF)信号に対して、文字通りステップを刻みながら回転するモータでした。 |
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当時はSTEP-BY-STEP MOTORと呼ばれていました。 |
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こうして始まったステッピングモータは、その後、様々な改良が施され、現在では次の3種類があります。 |
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*VR(Variable Reluctance)型 |
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回転子が凸極性による磁気異方性をもった軟磁性体で作られ、反作用トルクを利用するもの。 |
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*PM(Permanent Magnet)型 |
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回転子に永久磁石を用いた形式のもの。 |
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*HB(Hybrid)型 |
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VR型、PM型を複合(ハイブリッド)したもの。 |
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詳しい説明は割愛します。もっと知りたい方はステッピングモータの教科書を読んでみてください。 |
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2009年現在、市場に出回っているステッピングモータのほとんどはHB型(ハイブリッド型)です。 |
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上記の潜水艦に使われたものはVR型に相当します。今ではほとんど見かけなくなりましたね。 |
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PM型はステップ角が非常に粗いのですが、一般に安価であるため一部で使われているようです。 |
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■ステッピングモータの中身ってどうなってるの? |
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ステッピングモータを実際に切ってみました。 |
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モータの1/4を切り取った感じです。 |
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ご覧の通り、固定子にコイルが巻いてあって、回転部分のロータにマグネットが入っています。 |
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ロータはベアリングで軸受けされて、機械的な回転出力を作ります。 |
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まあ。何と言いますか、見たまんまです。(笑) |
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■ステッピングモータはどうやって回すの? |
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ステッピングモータは、乾電池をつないでも回りません。 |
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実はステッピングモータ用の駆動回路(ドライバユニット)が『必ず』必要なのです。 |
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さらに、ドライバユニットにつなぐ電源ユニット、パルス発生器が必要です。 |
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図に表してみましょう。 |
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こう書いて見ると、何かめんどくさそうな雰囲気が漂ってきますが・・・ |
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大丈夫! Plexmotion製品では、ステッピングモータ、駆動回路(ドライバユニット)、必要なケーブルが |
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すべて同梱されています。 |
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※電源とパルス発生器(シーケンサなど)は、こちらのWEBサイトでも取り扱ってます。 |
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こうやって必要な部品を揃え、正しくつなぐと、パルスを入力するだけでモータがカチカチと回り始めます。 |
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そして、このようなシステムをひとたび組んでしまえば、かなり高度な制御が可能になるのです。 |
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※Plexmotion製品では次のような構成を取っています。 |
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CSA-UAシリーズ: モータ&標準ドライバ&ケーブルセット (パルス発生器が別途必要です) |
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CSA-USシリーズ: モータ&(ドライバ+パルス発生器+コントローラ)&ケーブルセット |
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SSAシリーズ: 標準ドライバ内蔵型モータ&ケーブルセット (パルス発生器が別途必要です) |
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■ステッピングモータにはどんな種類があるの?(2) |
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ステッピングモータの種類について、別の切り口でもうひとつ見てみましょう。 |
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モータを軸側から見たときの断面図です。固定子と呼ばれる部分のみを取り出してみました。 |
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よく見ると、固定子ポールと呼ばれているギザギザが8個あることがわかります。 |
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この固定子ポールにコイルが巻かれています。 |
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これを簡単な絵で表すと下のようになります。 |
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AとB(及びその反対側の相)のふたつの相がありますね。 |
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このようなモータを2相モータと呼びます。 |
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現在、世界中を見渡してみると、一番良く使われているのがこの2相モータです。 |
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では他にはどのようなものがあるのでしょうか? |
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ひとつは5相モータです。多くのモータメーカで対応してますね。 |
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詳細説明は省略しますけど、中をあけるとA,B,C,D,Eの5つの相があります。 |
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もうひとつは3相モータ。こちらは5相モータよりも使われている数が少ないです。 |
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重箱の隅をつついていけば、いろいろな相数を持ったステッピングモータがあることがわかりますが、 |
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一番多く使われているのは2相モータと覚えてください。ついで5相モータです。 |
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多く使われていると言うのは、モータを買う立場からすると結構重要なんですよ。 |
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たくさん一度に作ってますので、その分安くなりますから。 |
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※Plexmotion製品はすべて2相モータです。 |
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■ステッピングモータにはどんな種類があるの?(3) |
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えー? まだあるの?? と言う声が聞こえてきそうですが、もう少しだけお付き合いください。 |
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先ほどの説明でステッピングモータにはいろいろな相数を持ったものがあることを示しました。 |
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そのそれぞれに、ユニポーラ方式、バイポーラ方式の2種類が存在します。 |
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何それ? おいしいの? と言う質問は却下です。 |
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食べたら・・・多分おいしくはないでしょう(笑) |
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ユニポーラ方式・バイポーラ方式は、強いて言うなら巻線の使い方の違いです。 |
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お客様がステッピングモータを使う上で、どちらがいいの?と問われれば |
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『技術的にはどちらでも良い』と答えます。 |
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ただ、少なくとも日本国内ではユニポーラ方式が圧倒的に多いですから、 |
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無難に使うことを考えるならば、答えはユニポーラに落ち着きそうです。 |
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技術的な詳しい説明は、ステッピングモータの教科書を見てください。 |
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本屋さんで売ってます(笑) |
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