スピードコントロールモーター / ブラシレスモーター　ブラシレスモーターの停止精度

高精度な位置決め運転をおこなう場合、一般的に停止精度の優れたステッピングモーターやサーボモーターが多く使用されます。
しかし、使用条件や使い方によっては、ブラシレスモーターでも数mm程度のオーバーランで停止することができます。
ここでは、ブラシレスモーターのオーバーラン特性（代表値）を用いた停止精度の算出方法、更に停止精度の向上に効果的な使い方をご紹介します。

停止精度とは

停止精度とは「目標位置に対する停止位置の誤差」のことを指し、「停止精度 = オーバーラン + ばらつき」と考えることができます。
また停止精度に影響する要因は主に3つあり、下表の赤枠の状態の場合、「オーバーラン + ばらつき」は小さくなります。
今回はモーターで調整可能な回転速度に注目し、ブラシレスモーターの停止精度を算出します。

計算条件

アプリケーション

ベルトコンベヤ

ベルトのスピード

V_L = 0.05～1 [m/s]

モーターの電源

単相100V

ローラーの直径

D = 0.1 [m]

ローラーの質量

m₂ = 1 [kg]

ベルトとワークの総質量

m₁ = 7 [kg]

外力

F_A = 0 [N]

しゅう動面の摩擦係数

μ = 0.3

ベルトとローラーの効率

η = 0.9

事前の選定計算で、120Wのモーター+減速比15のギヤヘッドでワークの搬送が可能であることが確認できているため、今回はBLE2シリーズの「品名 ： BLM5120HPK+5H15S+BLE2D120-A」で検討を進めます。

1. 停止精度の算出 ： N_M = 3000r/min

オーバーラン特性（代表値）を使用します。
今回使用するBLE2シリーズ 120Wのオーバーラン特性（代表値）はこちらからご覧ください。

• ※ ブラシレスモーター BMUシリーズ、BLE2シリーズ、BXⅡシリーズ、BLHシリーズのオーバーラン特性（代表値）は各製品の詳細ページに掲載しています。その他シリーズは、お客様ご相談センターにお問い合わせください。

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1）モーター軸換算

グラフはモーター単体の値なので、選定計算で求めたギヤ軸の回転速度と慣性負荷をモーター軸に換算します。

①

モーター軸回転速度
N_M = N_G × i = 191×15 = 2865 [r/min]
近似する3000r/minの黒色破線のカーブを使用します。

②

モーター軸慣性負荷
J_M = J_G ÷ i ² = 200×10^-4÷15² ≒ 0.9×10^-4 [kg・m²]

③

モーター軸オーバーラン
①（黒色破線のカーブ）と②（横軸）より、オーバーラン（縦軸）の値を読み取ると、約0.9±0.2 [Rev]であることが分かります。

2）ギヤ軸換算

1）で求めたオーバーランをギヤ軸に換算します。
OR_G = OR_M ÷ i = （0.9±0.2）÷15 ≒ 0.06±0.013 [Rev]

3）ベルトコンベヤ軸換算

2）で求めたオーバーランをベルトコンベヤ軸に換算します。
OR_C = D × π × OR_G = 100×3.14×（0.06±0.013） ≒ 19±4 [mm]

2-1. 停止精度の向上 ： 減速停止（N_M = 3000r/min→1000r/min→停止）

オーバーラン特性からもわかるように、回転速度が遅くなるに従って、オーバーランは小さくなります。
ここでは減速してから停止した場合のオーバーランを算出します。

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「1. 停止精度の算出」と同様の手順で求めます。
1000r/min（青色破線のカーブ）と0.9×10^-4 [kg・m²]（横軸）よりオーバーラン（縦軸）の値を読み取ると、約0.2±0.1 [Rev]であることが分かります。

この値をギヤ軸に換算します。
OR_G = OR_M ÷ i = （0.2±0.1）÷15 ≒ 0.013±0.007 [Rev]

最後にベルトコンベヤ軸に換算します。
OR_C = D × π × OR_G = 100×3.14×（0.013±0.007） ≒ 4±2 [mm]

2-2. 停止精度の向上 ： ギヤの減速比を大きくする（i = 15→30）

前述のとおり、ギヤ軸のオーバーランはモーター軸の値をギヤの減速比で割った値となります。
従って、減速比を大きくすることにより、オーバーランを抑えることができます。
ここでは、減速比を大きくした場合のオーバーランを算出します。
（この場合、ベルトのスピードもMax0.5 [m/s]と半減します。）

1）モーター軸換算

①

モーター軸回転速度
「1. 停止精度の算出 ： N_M = 3000r/min」と条件をあわせるため、3000r/minの黒色破線のカーブを使用します。

②

モーター軸慣性負荷
J_M = J_G ÷ i ² = 200×10^-4÷30² ≒ 0.2×10^-4 [kg・m²]

③

モーター軸オーバーラン
①（黒色破線のカーブ）と②（横軸）より、オーバーラン（縦軸）の値を読み取ると、約0.6±0.2 [Rev]であることが分かります。

2）ギヤ軸換算

1）で求めたオーバーランをギヤ軸に換算します。
OR_G = OR_M ÷ i = （0.6±0.2）÷30 ≒ 0.02±0.007 [Rev]

3）ベルトコンベヤ軸換算

2）で求めたオーバーランをベルトコンベヤ軸に換算します。
OR_C = D × π × OR_G = 100×3.14×（0.02±0.007） ≒ 6±2 [mm]

4. まとめ

ブラシレスモーターの停止精度、停止精度の向上に効果的な使い方の説明をおこないました。