ステッピングモーターを使用してボールねじを駆動する際、移動速度の計算は正確な制御や設計に不可欠です。ここでは、オリエンタルのPKP223D15A2モーターとCVD215BR-Kドライバーを例に、ボールねじの移動速度の求め方を解説します。
基本データの確認
今回の例で使用しているデータは以下の通りです。
- モーター分解能：2000[P/R]
- ステップ角：0.18°
- ボールねじリード長：5mm
- 1回あたりのパルス数：2000pulse
- 1回あたりの移動量：5000µm（5mm）
- コマンド指定速度：D40=100pps
ボールねじ移動量とパルス数の関係
ボールねじの1回転あたりの移動量はリード長で決まります。今回の場合、ボールねじリード長は5mmなので、モーター1回転で5mm移動します。ステップ数とドライバー分解能を組み合わせることで、1パルスあたりの移動距離を求めることができます。
計算式。
1パルスあたりの移動量 = リード長 / （ステップ数 × ドライバー分解能）
1パルスあたりの移動量 = 5mm / 2000 = 0.0025mm = 2.5µm
移動速度の計算
PLCコマンドで設定したパルス速度に基づき、ボールねじの速度を求めます。
パルス速度：D40=100pps（1秒間に100パルス）
ボールねじ速度 = 1パルスあたり移動量 × パルス速度
速度 = 0.0025mm × 100pps = 0.25mm/s
よって、この設定ではボールねじは0.25mm/sで移動します。50mm移動する場合の所要時間は。
所要時間 = 移動距離 / 移動速度 = 50mm / 0.25mm/s = 200秒 ≈ 3分20秒
注意点と実務的考慮
今回の例では理論上の速度を計算しましたが、実際にはモーター慣性、負荷、加減速設定、機械的バックラッシュなどが影響します。そのため、PLCやドライバーの設定値だけでなく、実機での速度確認や微調整が重要です。
まとめ
ステッピングモーターとボールねじの移動速度は、1パルスあたりの移動距離とパルス速度を掛け合わせることで求められます。PKP223D15A2とCVD215BR-Kの組み合わせでは、今回の設定で0.25mm/sの速度となり、50mm移動には約200秒かかる計算です。実機では条件によって変動するため、速度調整と確認を行うことが推奨されます。
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