2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of next generation ultra low vibration stepping motor drive system
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15K05955
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
百目鬼 英雄 東京都市大学, 工学部, 教授 (40386355)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ステッピングモータ / 駆動装置 / 乱調 / 振動低減 / 動特性測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
優れたサーボ性能を持っているため、ステッピングモータは自動化機器に大量に使用される。しかし使用状況によってステッピングモータが不安定になる問題があり、古くから共振現象として知られていた。本研究は、このような問題に対して行われたもので、ドライブ装置から不安定現象の解明と、特に問題となる機械システムとの組み合わせで発生する不安定性の解明を行った。
対象としたステッピングモータは2相ハイブリッド形で、バイポーラドライブのドライバを専用に開発した。ドライバは、駆動電流・電圧の瞬時値とオープンループで駆動される指令パルスによると実際の回転角に対する位相角を一体にして状態を観測する機能を持たせた。エンコーダによる位置検出とドライバの出力から中速域での駆動状態が詳細に検討出来るようになった。並行して、駆動状態を機電連携したシミュレーションプログラムを開発することで、理論上の振動発生要因を確認する手法を開発した。シミュレーションでは、実際の駆動との差が大きく発生することが分かり、その原因としてステッピングモータがモータ動作と発電動作を繰り返すことにあることが実験との比較により明らかにできた。
振動原因が特定できたため発生要因となる逆機電圧の変動をとらえることにより、電流に電圧変動を打ち消す指令を重畳させることでなめらかな駆動が確認できた。さらに、ボールねじとモータを組み合わせた駆動システムを製作し、ボールねじ駆動でも本研究で確認した中速域の共振が同様の問題を発生していることを確認した。今回開発した振動低減駆動を行った結果低減はされたものの、モータとボールねじを接続するカップリングによっては大きな効果が発揮できない現象も観測され今後の問題としたい。
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