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高精度協働ロボットのFAIRINO(フェアリノ・ファイリノ)

Step-Out (Loss of Synchronization)

脱調(ステップアウト)

脱調(ステップアウト)とは、ステッピングモーターや同期モーターが指令されたステップ位置に追従できなくなり、回転位置がずれてしまう現象のことです。


通常、ステッピングモーターは入力されたパルス信号に応じて一定角度ずつ回転しますが、負荷が大きすぎたり、加速が急すぎたりすると、モーターが指令通りに回転できなくなり、回転位置がずれてしまいます


この状態を脱調(ステップアウト)と呼びます。脱調が発生すると、モーターの位置情報が正しくなくなり、装置の位置決め精度に大きな影響を与える可能性があります。


■脱調の基本概念


(正常動作)

入力パルス         ↓ モーター回転         ↓ 指令位置へ到達


(脱調発生)

入力パルス         ↓ モーター追従できない         ↓   位置ズレ発生


■脱調が発生する原因


ステッピングモーターでは、次の要因で脱調が起こります。

◆原因

◆内容

負荷トルク過大

モーター能力不足

急加速

慣性負荷

高速回転

トルク低下

機械抵抗

摩擦・負荷

振動

共振現象

特に慣性負荷が大きい場合に発生しやすくなります。


■脱調が発生した場合の影響

◆影響

◆内容

位置ズレ

精度低下

動作異常

機械衝突

製品不良

加工ミス

制御不能

再原点必要

そのため、自動化設備では脱調対策が重要です。


■脱調を防ぐ方法


装置設計では次の対策が行われます。


◆対策

◆内容

モーター容量アップ

トルク確保

加速制御

ソフトスタート

減速機使用

トルク増加

慣性低減

軽量設計

クローズドループ制御

フィードバック

近年では、クローズドループステッピングモーターも増えています。


■FA・産業設備での脱調


工場の自動化設備では次の装置で発生する可能性があります。


◆装置

◆内容

ステッピングモーター

位置制御

搬送装置

加速時

CNC装置

高速送り

3Dプリンター

軸駆動

例えば

ステッピングモーター     ↓   負荷過大     ↓   脱調     ↓   位置ズレ


という現象が発生します。


■脱調とサーボモーターの違い

◆項目

◆ステッピングモーター

◆サーボモーター

制御方式

オープンループ

クローズドループ

脱調

発生する可能性

基本発生しない

精度

中程度

高い

そのため、高精度用途ではサーボモーターが使用されることが多いです。


■まとめ


脱調(ステップアウト)とは、ステッピングモーターが指令された位置に追従できず、回転位置がずれてしまう現象です。

負荷過大や急加速などが原因で発生し、位置精度に影響を与えるため、装置設計では脱調対策が重要になります。

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