Servomotor
「サーボモーター」
サーボモータは、あるロータリーアクチュエータまたはリニアアクチュエータ角度又は線形位置、速度および加速度の正確な制御を可能にします。位置フィードバック用のセンサーに結合された適切なモーターで構成されています。また、比較的洗練されたコントローラーが必要です。多くの場合、サーボモーター専用に設計された専用モジュールが必要です。
産業用サーボモーター
灰色/緑色のシリンダーは
ブラシタイプの
DCモーターです。下部の黒い部分には
遊星
減速機があり、モーター上部の黒い物体は位置フィードバック用の光学
式ロータリーエンコーダーです
。大型ロボット車両のステアリングアクチュエータです。
互換性のための標準化されたフランジ取り付けを備えた産業用サーボモーターとギアボックス
サーボモーターという用語は、閉ループ制御システムでの使用に適したモーターを指すためによく使用されますが、サーボモーターは特定のクラスのモーターではありません。
サーボモーターは、ロボット工学、CNC機械、自動製造などのアプリケーションで使用されます。
コンテンツ
1 機構
1.1 サーボモーターとステッピングモーター
2 エンコーダー
3 モーター
4 コントロール
5 統合サーボモーター
6 参考文献
7 も参照してください
8 外部リンク
機構
サーボモーターは、位置フィードバックを使用してその動きと最終位置を制御する閉ループ サーボ機構です。その制御への入力は、出力シャフトに指令された位置を表す信号（アナログまたはデジタル）です。
モーターは、位置と速度のフィードバックを提供するために、ある種の位置エンコーダーとペアになっています。最も単純なケースでは、位置のみが測定されます。出力の測定位置は、コントローラーへの外部入力であるコマンド位置と比較されます。出力位置が必要な位置と異なる場合、エラー信号が生成され、出力シャフトを適切な位置に移動するために、必要に応じてモーターがいずれかの方向に回転します。位置が近づくと、エラー信号はゼロに減少し、モーターは停止します。
非常に単純なサーボモーターは、ポテンショメーターによる位置のみの検出とモーターのバンバン制御を使用します。モーターは常に全速力で回転します（または停止します）。このタイプのサーボモーターは、産業用モーションコントロールでは広く使用されていませんが、ラジコンモデルで使用されるシンプルで安価なサーボの基礎を形成しています。
より洗練されたサーボモーターは、光学式ロータリーエンコーダーを使用して出力シャフトの速度を測定し、可変速ドライブを使用してモーター速度を制御します。これらの機能強化は両方とも、通常はPID制御アルゴリズムと組み合わせて、サーボモーターをより迅速かつ正確に、オーバーシュートを抑えてコマンド位置に移動できるようにします。
サーボモーターとステッピングモーター
「サーボモーター」
サーボモーターは、一般的にステッピングモーターの高性能代替品として使用されます。ステッピングモーターには、出力ステップが組み込まれているため、位置を制御する固有の機能がいくつかこれにより、駆動信号が回転する移動ステップ数を指定するため、フィードバックエンコーダなしで開ループ位置制御として使用できることがよくありますが、このためにコントローラはステッピングモーターの位置を「知る」必要が電源投入時。したがって、最初の電源投入時に、コントローラーはステッピングモーターをアクティブにして、たとえばエンドリミットスイッチをアクティブにするまで、既知の位置に回転させる必要がこれは、インクジェットプリンタの電源を入れたときに観察できます。コントローラは、インクジェットキャリアを左右に動かして、終了位置を確立します。サーボモーターは、電源投入時の初期位置に関係なく、コントローラーが指示した角度に即座に回転します。
ステッピングモーターはその容量の範囲内の負荷しか駆動できないため、ステッピングモーターのフィードバックがないため、パフォーマンスが制限されます。そうしないと、負荷がかかった状態でステップを逃すと、位置決めエラーが発生し、システムを再起動または再校正する必要がサーボモーターのエンコーダーとコントローラーは追加コストですが、基本的なモーターの容量と比較して、システム全体のパフォーマンス（速度、出力、精度のすべて）を最適化します。強力なモーターがシステムコストの増加する割合を占める大規模なシステムでは、サーボモーターに利点が
近年、閉ループステッピングモーターの人気が高まっています。サーボモーターのように動作しますが、スムーズな動きを得るためにソフトウェア制御にいくつかの違いが閉ループステッピングモーターの主な利点は、その比較的低コストです。また、閉ループステッパーシステムでPIDコントローラーを調整する必要もありません。
レーザー切断機などの多くのアプリケーションは、ステッピングモーターを使用した低価格の範囲とサーボモーターを使用した高性能の範囲の2つの範囲で提供される場合が
エンコーダー
最初のサーボモーターは、エンコーダーとしてシンクロを使用して開発されました。第二次世界大戦中のレーダーおよび対空砲の開発では、これらのシステムで多くの作業が行われました。
単純なサーボモーターは、位置エンコーダーとして抵抗ポテンショメーターを使用できます。これらは非常に単純で最も安価なレベルでのみ使用され、ステッピングモーターと緊密に競合しています。それらは、ポテンショメータトラックの摩耗と電気的ノイズに悩まされています。位置信号を電気的に区別して速度信号を取得することは可能ですが、そのような速度信号を利用できるPIDコントローラーは、一般に、より正確なエンコーダーを保証します。
最新のサーボモーターは、アブソリュートまたはインクリメンタルのいずれかのロータリーエンコーダーを使用します。アブソリュートエンコーダは電源投入時の位置を決定できますが、より複雑で高価です。インクリメンタルエンコーダは、よりシンプルで安価で、より高速で動作します。ステッピングモーターのようなインクリメンタルシステムは、多くの場合、回転間隔を測定する固有の機能と、起動時の位置を設定するための単純なゼロ位置センサーを組み合わせています。
サーボモーターの代わりに、別個の外部リニアエンコーダーを備えたモーターが使用される場合がこれらのモーター+リニアエンコーダシステムは、モーターとリニアキャリッジ間の駆動列の不正確さを回避しますが、事前にパッケージ化された工場製システムではなくなったため、設計がより複雑になります。
モーター
モーターのタイプはサーボモーターにとって重要ではなく、さまざまなタイプを使用できます。最も単純なブラシ付き永久磁石DCモーターは、その単純さと低コストのために使用されます。小型の産業用サーボモーターは、通常、電子的に整流されたブラシレスモーターです。大型の産業用サーボモーターの場合、通常はAC誘導モーターが使用され、速度を制御できるように可変周波数ドライブが使用されることがよくコンパクトなパッケージで究極のパフォーマンスを実現するために、永久磁石を備えたブラシレスACモーターが使用されています。これは、ブラシレスDC電気モーターの効果的な大型バージョンです。
サーボモーターのドライブモジュールは、標準的な産業用コンポーネントです。それらの設計は、通常、三相MOSFETまたはIGBTHブリッジに基づくパワーエレクトロニクスのブランチです。これらの標準モジュールは、入力として単一方向とパルスカウント（回転距離）を受け入れます。また、過熱監視、過トルク、失速検出機能が含まれる場合もエンコーダーのタイプ、ギアヘッド比、およびシステム全体のダイナミクスはアプリケーション固有であるため、コントローラー全体を既製のモジュールとして作成することはより困難であり、これらはメインコントローラーの一部として実装されることがよく
コントロール
最新のサーボモーターのほとんどは、同じメーカーの専用コントローラーモジュールを中心に設計および供給されています。大量のアプリケーションのコストを削減するために、マイクロコントローラーを中心にコントローラーを開発することもできます。
統合サーボモーター
統合サーボモーターは、モーター、ドライバー、エンコーダー、および関連する電子機器を1つのパッケージに収めるように設計されています。
参考文献
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も参照してください
ダイレクトドライブシムレーシングホイールの比較
外部リンク
コモンズのサーボモーターに関連するメディア”