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長良の落陽。

ステッピングモーターを構造で分類すると

ステッピングモーターの分類方法として、制御からみる方法で駆動巻線や励磁モードや通電方向による分類などがあります。
ここでは、ステッピングモーターを分類する方法として、一般的な構造による分類方法でご紹介致します。
回転型のモーターは、ローターと呼ばれる回転する部分とその回りにステーターと呼ばれる固定子からなっています。
このローター部が、永久磁石または歯車状の磁性特性を持った鉄心で作ったPM型,VR型,HB型の3種類に分類できます。
PM型(Permanent Magnet Type)
大きさの割には、大きなトルクを発生できる
PM型は、ローター部が永久磁石で作られたステッピングモーターです。
細かな角度での動作が苦手です。
永久磁石のために消費電力が少ないです。
腕時計用に使用されています。
VR型(Variable Reluctance Type )
分解能を良くできる
VR型は、ローター部が歯車状の鉄芯で作られたステッピングモーターです。
小さくした場合に、トルクが大きくできないのが欠点です。
産業分野に大きく貢献しました。
HB型(Hybrid Type)
PM型とVR型の両方の良いところで作った
HB型は、ローター部が永久磁石と歯車状の鉄芯で作られたステッピングモーターです。
価格が、高価です。
ローター部が永久磁石なので大きなトルクを発生でき、ローター部を歯車状の形状にすることで細かな角度で回転できます。
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水平多関節ロボット(スカラロボット)

多関節ロボットの一つである水平多関節ロボット(スカラロボット)。水平方向の動きに特化しており、同じ多関節ロボットである垂直多関節ロボット(ロボットアーム)と比べると汎用性で劣るものの、垂直多関節ロボットにはないメリットを持っています。
水平多関節ロボット(スカラロボット)とは?
三つの関節をアームに持つロボットを多関節ロボットと呼びますが、水平多関節ロボットは、水平方向にアームを動かすことが出来る多関節ロボットです。三つの回転関節と、上下に動かすことが出来る先端部からなる構造をしており、スカラロボットと呼ばれることもあります。
今日では、世界中で幅広く使用されている水平多関節ロボットですが、日本で開発されたロボットです。開発の際には、「屏風」の構造が参考にされたと言われています。
水平多関節ロボット(スカラロボット)の主な用途
水平方向での運動に特化した水平多関節ロボットですが、液体塗布作業、部品梱包作業、部品選別作業、など、様々な用途で使用されています。
水平多関節ロボット(スカラロボット)のメリット
比較的シンプルな構造となっているため、機械自体の価格が安価であるという点は、水平多関節ロボットの大きな特徴の一つです。また、垂直多関節ロボットが苦手とする高速な動作を難なくこなすことが出来る点も、水平多関節ロボットの特徴の一つであると言えます。
水平多関節ロボット(スカラロボット)のデメリット
水平方向での運動に特化した水平多関節ロボットは、垂直的な動作、あるいは、三次元的な動作を苦手としています。垂直多関節ロボットと比較すると、凡庸性に劣る点は、水平多関節ロボットの大きなデメリットの一つと言えるでしょう。また、構造が比較的シンプルであるということは、裏を返せば、制度の高い動作をこなすことが出来ない、ということでもあります。
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双腕ロボットのメリット

冒頭で双腕ロボットのメリットは、2つのアームを利用してより複雑な作業を実施することが可能な点と紹介しました。ここでは、もう少し掘り下げて双腕ロボットのメリットについて解説していきます。
双腕ロボットのメリットは以下の3つになります。
(1)複雑な作業が行える
(2)安全性が高い
(3)導入コストを抑えることができる
(1)複雑な作業が行える
冒頭で紹介したように双腕ロボットは2本の腕を活用するので、他の産業用ロボットよりも複雑な作業を行えます。例えば、一方の腕で部品を取り外し、もう一方の腕で部品を取り付けることができます。 こうした複雑な作業を行えることで、作業の効率化を図ることができるので大きなメリットといえるでしょう。
(2)安全性が高い
厚生労働省の労働安全衛生規則によると、80W以上のロボットを用いる際、安全対策のために柵か囲いを設置し、ロボットの作業半径への人の立ち入りを禁止する必要があります。しかし、双腕ロボットは80W未満のモーターで製作されていることが多いので、作業員と共同で作業することができます。また、作業員の安全も守ることができるので、双腕ロボットのメリットといえるでしょう。
(3)導入コストを抑えることができる
先ほども述べたように、双腕ロボットの低価格化が進んでいます。双腕ロボットの大きさ自体もそこまで大きくなく、導入のコストを抑えることができます。
また、作業の効率化を図ることができるので、人件費の削減にもつながります。
以上が双腕ロボットの大きなメリットです。
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ねじ締めロボットの使用用途

ねじ締めロボットとは
ねじ締めロボットは、従来人間が行っていたねじ締め作業をロボットが行う装置です。ロボットによりねじ締め工程が自動化され、高速で製造が行われています。ロボットにエラー検出機がついているのでねじの浮きや落下等を検出し、安定した生産が可能になりました。
ねじ締めロボットのシステムは、多軸ロボットやスカラロボット、直交座標型のねじ締めロボット、パラレルリンクロボット、二つのアームを持つ双腕ねじ締めロボットや卓上型の小型のタイプなど多くの機種があります。
ねじ締めロボットの使用用途
生活に身近な製品のねじの取り付けにはねじ締めロボットが使用されています。
ねじ締めロボットは、なべねじ、皿ねじ、トラスねじ、Yリセス、セムスねじといった多くのねじの種類に対応しています。六角ナットや六角ボルトなども可能です。ねじの材質もSUS、アルミ、鉄、樹脂など幅広く利用することができます。
ただ、障害物が近くにある場合や、内側の面、深い穴などロボットではねじ締めが難しい箇所もあります。用途に応じて機種を選択します。
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ブラシレスモータの制御回路構成(マイコン)

ブラシレスモータの基本の制御回路としては、 前17章で「専用IC」で説明した「標準コア」回路構成で適応できますが、 全ての機能をハード回路部品で構成するため、 制御特性を司るパラメータやフィルタ定数などの設定に自由度が少なく 要求仕様のカバー範囲は狭くある程度限定されてしまいます。
そこで本章では、より高機能、高性能な要求仕様をより広く適用可能な 「標準コア」制御回路構成例として 汎用マイコンを使用した制御回路構築のスタイルを紹介したいと思います。
マイコンを使用する「標準コア」制御回路
下記に基本制御回路を示します。 「標準コア」となる制御回路構成は、前17章で示したものと変わりません。 但し、※小信号回路部を汎用マイコン(MCU)で構成します。
Pre Driver部とPower Driver部は、専用ICか、ディスクリートで構成します。
マイコンを使用するメリット
●マイコンを使用する最大のメリットは、
ハード回路で構成される専用ICは、幅広い仕様条件に適合できませんが、 各機能回路をマイコンにデジタル回路化してインプリメントすることで 実現可能です。

●制御パラメータの調整範囲が広がり適応モータメカが多くなります。
各制御回路ブロックで個別に必要になる 多数ある複雑な制御係数、変数、定数、制御関数、フィルタ定数なども ソフトコード化、データテーブル化で対応可能になります。

●冗長性に配慮し、高速で性能の高いマイコンを選択することで
専用ICでは、実現不可能な高機能、性能仕様の実現も可能になります。
マイコンを使用するデメリット

●設計技術者に求められる技術スキルとして
ハード回路のみで制御回路を設計構築する場合の技術、手法にはない ソフトウエア技術、デジタル制御技術の習熟が必要になります。

●※マイコン開発環境も必要なので、それらの購入資金も必要です。
(※IDE(コンパイラ、デバッガ)、ICEエミュレータなど)

●マイコン機能(回路)は、ソフトウエアで構築しますが、
このソフトで製作する回路部は、テンプレート的なものは殆ど無く 新たにカスタム回路として開発する必要があり、 かなりの開発の手間、時間を要します。
マイコンを使用する上での注意点
マイコンはとても便利な部品ですが、 全ての機能をカバーし実現できる訳ではありません。
特にリアルタイム性が求められる機能では、 高速応答性が高いハード部品の方が有利です。 マイコンは演算器であり、如何に高性能なマイコンを使用しても 演算処理の時間分のタイムラグ、遅延は存在します。
単純構成で多様性がない専用ハード部品の方が、 適しているシーンは必ず出てきます。
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