ステッピングモーターについて教えてください

質問

ステッピングモーターにつきまして教えて頂けないでしょうか？

定電流駆動のドライバを用いてアクチュエーターを動作させているのですが、動作不良する問題が発生しています。今のところ、トルク不足脱調の可能性が高いため、以下につきまして教えて頂けないでしょうか。

(1)温度的に厳しいため、常時駆動電流を挙げるのは、厳しいと考えており、異常前に、一時的に電流を挙げて、脱調回避させることを検討しております。　↓

※ステッピングモーターはオープンループがメインのようですが、その機器はエンコーダーで動作を　
　検出しており、動作不良検出は、マイコンがドライバへ動作出力しているにも関わらず、エンコーダ
　ーが○○パルス分、動作検出(ON-OFF)しなければ動作不良で停止させるようにしております。

そのため、例えば１パルス、エンコーダーが検出出来なかったら、電流値を上げる。。。等の対策を考えています。（○○パルス分、エンコーダーが異常検出する前に。。。）

使用しているドライバは、TOSHIBAのTBシリーズで、トルク端子へのデジタル信号入力で、トルク１００％、７０％等切り替えが可能なようで、こういった一時的なトルクUP等はここの切り替えで電流可変させているようですが、マイコンの制御ポートがたりません。
そのため、Vref端子に現在、PWMを平滑化して入力させているため、このPWMをプログラム上で可変させて、異常前に電流をあげようかと考えています。
長々と説明させて頂きましたが、このVrefを可変させて電流可変させるといったことは基本するものなのでしょうか。（していいものなのでしょうか？）
トルク端子がある以上、トルク端子のデジタル入力で電流可変させるのが基本だと思うのですが、問題ありますでしょうか？
・・・・・例えば、動作中にちょこちょこVref端子入力電圧を変動させるのは制御的によくない。。。等
　　　　ありますか？

(2)脱調の問題があったことから、台形制御も少し、確認しているのですが、台形制御の加速時間は
　どのように、設定するのでしょうか？
　一般的な公式等ありましたら、教えて頂けないでしょうか。

(3)(1)の動作不良につきまして、脱調以外に、 考えられることはありますでしょうか？
　■エンコーダーの応答性は問題ありません。
　■共振領域は基本１００PPSあたりが多いということで、動作不良が発生しているPPSは６００あた　　 りのため、共振ではないと考えています。

どのような内容でもかまいませんので、何か教えて頂ければ幸いです。

回答No.2

yottann987

文面から、産業用の2相ステッピングモータを1ステップ当り、基本角の4～16パルスで駆動している
物と推測して書きます。
質問の1はドライバー部へ数パルス送ったにも関わらずエンコーダ信号が変化しない・・・事を動作不良と考えている。と理解しました。
この場合連続パルスを入れれば、エンコーダは回転するが、入れたパルス量よりエンコーダ信号が少ない・・・と思います。（エンコーダ信号が全く入らなければドライブ部分は不良ですが、今回は動いているものとします）
1、は結論からいいますと、特に不良では無いと思います。通常ステッピングモータのトルクは、入力パルス（角度）と出力軸の角度の差が1.8度（2相の通常のハイブリッドタイプで基本角が1.8度のモータの場合）の時に最大トルクとなります。今回の場合は数パルス（1.8度/8又は16）入れたのにエンコーダより信号は来ないのは、単に摩擦等の負荷が重いと考えられます。
最大トルクの時に1.8度ズレます、もし約最大の半分の負荷トルクで有った場合は、ズレは計算上で約0.6度ズレます。もし、この条件だと仮定すると、1.8度を16パルスで駆動する場合は最初の5発分のパルスではモータは回転しなく、6発目より回転し始めます。
この現象を解決する為には、モータ負荷を相対的に軽くするか、又はエンコーダでフィードバックをかける方法をとるなどが有ります。但しエンコーダでフィードバックを掛ける場合は、フィードバックのゲインと負荷の条件によっては、ハンチングが起こる場合があります。その当りを十分検討して改善してください。
ステッピングモータが脱調する場合は、先ほどの入力パルス角度と機械的な出力軸の角度の差が1.8度以上になると脱調します、その場合は低速の場合で、ぎりぎりの負荷の場合は回転と停止を交互に繰り返すか停止のままになります。高速で回転している場合は自起動周波数を超えていると思いますので、モータは停止します（入力パルスによる音は出ます）、何れの場合でも入力パルスを停止した時は、入力パルスと出力軸の角度の差は、基本ステップ角の4倍の整数倍+上記角度（±0～1.8度）となります（ＮＸ7.2度、Ｎ整数）

駆動ＩＣのカタログは見てませんが、ＲＥＦ入力電圧の範囲内で適当に電圧を上下しても特に問題は無いと思います。電流を100％と70％に切り替える回路が入っているのは、ステッピングモータは他のモータより温度上昇が多くなる可能性が高いため、モータが停止した時にモータ電流を70％に現象させると、モータの発熱は約半分に、トルクは約70％になる為停止時に保持トルクが少なくて良い場合はモータの電流を減少して発熱を抑えます。そのための100％/70％の切替だと思います。

台形の加減速については、計算が複雑です。オリエンタルモータに比較的使いやすいソフトが有ったと思います。

回答No.1

P0O9I

＞ーが○○パルス分、動作検出(ON-OFF)しなければ動作不良で停止させるようにしております。

マイコンのソフトからいじることができるのなら、この部分を修正することをお勧めします。
エンコーダーで動作を検出しているのなら、それで誤動作を検出して止めるだけ、なんてもったいなさすぎます。
エンコーダで検出して不足分、余計にパルスを出力するのです。エンコーダをつないでいるのなら、エンコーダのデータをもとに制御するのが本来の使い方です。ステッピングモータだからフィールドバック制御をしてはならないということはありません。
そうすれば、それ以外の余計な処理はほとんど必要無くなります。

補足

回答ありがとうございます。

ステッピングモータで、フィードバック制御ですか！！
考えとしてありませんでした、確かにステッピングモータでも
フィードバックしている製品、ウェブ上で確認することができました。

その場合、原点検出等も楽になると思うので、検討してみたいと思います。