ロボット自動化が物流にもたらす3つの良い効果
Posted by christopher at
15:18
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ロボット自動化が物流にもたらす効果として考えられることは主に次の3点です。
作業者の作業軽減
人件費の削減
生産性の向上
それでは、具体的に解説してきましょう。
ロボット自動化で作業者の作業が大幅に軽減！
ロボットを導入し、物流倉庫を自動化することで作業者の作業が大幅軽減が可能です。特にロボットは重量物でも文句を言わずに運んでくれるので、作業員の負担が減ります。
では、物流分野の自動化にはどのような種類があるでしょうか。物流関係の自動化は主に次の4種類です。
自動倉庫
ピッキング
AGV（無人搬送機）
AMR（自律走行型搬送ロボット）
まず、自動倉庫は商品の入庫や保管、出庫を自動化を実現した倉庫。中にはロボットを使って入庫・出庫までを完全に自動化しているものもあります。自動倉庫は製造業界においてもパーツを管理するのに利用されているので、ご存じの方も多いのではないでしょうか。
続いて必要な品物を集めるピッキング作業です。ピッキングはロボットにビジョンセンサなどを追加することで、外形による品物の判別も可能となります。品物によっては完全に自動化することは困難かもしれませんが、限られた分野では完全自動化も可能です。ピッキングロボットを用いることで、大幅な人員削減も可能となります。
AGV（Automatic Guided Vehicle）とAMR（Autonomous Mobile Robot）は共に品物を無人で搬送する手段です。人手不足の解消に繋がりますが、導入が困難というデメリットもあります。
ロボット自動化によって物流の人件費は削減が可能！
前述した通り、ロボット自動化を導入することで大幅な人件費が削減できます。ただし、費用という面ではロボットや周辺設備の導入費用や保守・点検に費用も必要となるので、一概にコストダウンができるというものではありません。
しかし、長い目で見た場合、ロボットを導入した方がコスト削減は十分可能と言えます。物流業界での費用対効果を考えた場合、ロボット自動化を導入してすぐに効果が得られることはありません。しかし、数年後には必ず人件費削減の効果が現れます。焦らず数年単位で検討するのが良いでしょう。
ロボット自動化で生産性も向上！
ロボット自動化を導入することで、生産性も大幅に向上することになります。実は、あのAmazonでも数年前までは人手で倉庫の品物を集めていたという話を聞いたことがあるのではないでしょうか。
しかし、人の作業には確実性がありません。何度もチェックをして、それでも間違った商品が客先に届くということもありました。しかし、ロボットによる自動化で間違いは大幅に減り、物流業界の生産性は大きく向上したと言えます。
たとえば、ある物流企業ではAGV導入により下記のような効果が得られたということです。
人件費は4分の1に減少
出荷作業生産性は4倍に増加
人件費の削減だけでも大きなメリットですが、それ以上に生産性が大きく向上している点にも注目すべきでしょう。
では続いて、物流業界でロボット自動化を導入する際のデメリットについても考えてみましょう。
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skysmotor.comはNema 14 ステッピングモーターとバイポーラステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。
作業者の作業軽減
人件費の削減
生産性の向上
それでは、具体的に解説してきましょう。
ロボット自動化で作業者の作業が大幅に軽減！
ロボットを導入し、物流倉庫を自動化することで作業者の作業が大幅軽減が可能です。特にロボットは重量物でも文句を言わずに運んでくれるので、作業員の負担が減ります。
では、物流分野の自動化にはどのような種類があるでしょうか。物流関係の自動化は主に次の4種類です。
自動倉庫
ピッキング
AGV（無人搬送機）
AMR（自律走行型搬送ロボット）
まず、自動倉庫は商品の入庫や保管、出庫を自動化を実現した倉庫。中にはロボットを使って入庫・出庫までを完全に自動化しているものもあります。自動倉庫は製造業界においてもパーツを管理するのに利用されているので、ご存じの方も多いのではないでしょうか。
続いて必要な品物を集めるピッキング作業です。ピッキングはロボットにビジョンセンサなどを追加することで、外形による品物の判別も可能となります。品物によっては完全に自動化することは困難かもしれませんが、限られた分野では完全自動化も可能です。ピッキングロボットを用いることで、大幅な人員削減も可能となります。
AGV（Automatic Guided Vehicle）とAMR（Autonomous Mobile Robot）は共に品物を無人で搬送する手段です。人手不足の解消に繋がりますが、導入が困難というデメリットもあります。
ロボット自動化によって物流の人件費は削減が可能！
前述した通り、ロボット自動化を導入することで大幅な人件費が削減できます。ただし、費用という面ではロボットや周辺設備の導入費用や保守・点検に費用も必要となるので、一概にコストダウンができるというものではありません。
しかし、長い目で見た場合、ロボットを導入した方がコスト削減は十分可能と言えます。物流業界での費用対効果を考えた場合、ロボット自動化を導入してすぐに効果が得られることはありません。しかし、数年後には必ず人件費削減の効果が現れます。焦らず数年単位で検討するのが良いでしょう。
ロボット自動化で生産性も向上！
ロボット自動化を導入することで、生産性も大幅に向上することになります。実は、あのAmazonでも数年前までは人手で倉庫の品物を集めていたという話を聞いたことがあるのではないでしょうか。
しかし、人の作業には確実性がありません。何度もチェックをして、それでも間違った商品が客先に届くということもありました。しかし、ロボットによる自動化で間違いは大幅に減り、物流業界の生産性は大きく向上したと言えます。
たとえば、ある物流企業ではAGV導入により下記のような効果が得られたということです。
人件費は4分の1に減少
出荷作業生産性は4倍に増加
人件費の削減だけでも大きなメリットですが、それ以上に生産性が大きく向上している点にも注目すべきでしょう。
では続いて、物流業界でロボット自動化を導入する際のデメリットについても考えてみましょう。
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溶接ロボットとは？
Posted by christopher at
15:54
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溶接ロボットにより、スムーズに溶接加工ができるようになりました。属人的であった溶接品質の問題も解消できます。
ここでは溶接ロボットについてご紹介します。詳しい内容についてはこれから見ていきましょう。
（1）溶接ロボットとは人の手を借りない自動溶接機
溶接ロボットとは人の手を借りない自動溶接機です。
プログラムを組むことで、プログラム通りの動きを再現してくれ、安定的に溶接をしてくれます。溶接は長い間、手作業でされており、現場ではいまだ手作業での溶接作業がされています。
しかし溶接作業は、作業者の技術や培われた勘によって仕上がりの質にバラつきができてしまいます。また刺激的な光や有害な煙が発生し、手作業だと健康を害する要因になりかねません。
溶接ロボットは上記の問題を解決し、
品質の平均化
人手不足の解消
生産効率の工場
作業環境の改善
が見込めます。
（2）溶接ロボットの特徴とは
溶接ロボットにはどのような特徴があるのでしょうか。溶接ロボットの特徴は主に以下の3つです。
作業スピードが速い
安定的に作業し続ける
作業環境を選ばない
それぞれ詳しく見ていきましょう。
①作業スピードが速い
特徴一つ目は、作業スピードが速いことです。
溶接ロボットはプログラム通りの動きをひたすら無駄なく作業し続けます。また溶接忘れなどのミスなく、こなしてくれるため、品質の向上につながるきっかけになります。
②安定的に作業し続ける
特徴二つ目は、安定的に作業し続けることです。
ロボットは人間とは異なり、疲れませんから、安定した作業を続けられます。そのため生産量の目安が立てやすく、生産管理が簡単になります。
③作業環境を選ばない
特徴三つ目は、作業環境を選ばないことです。
溶接作業は危険・きつい・汚いの3Kと呼ばれる作業に該当し溶接作業は十分に注意する必要があります。
たとえば溶接によって発生するヒュームは、吸引することで肺の機能が低下する有害物質です。溶接ロボットだとヒュームを気にすることなく作業できます。
（3）溶接ロボットの対応領域
溶接ロボットは、スポット溶接だけでなく、TIG溶接やYAG溶接など、さまざまな種類の溶接への対応が可能です。
一方で、溶接面に関しては一定の制限がある場合もあります。
たとえば、複雑な面の溶接については難しく、直線か直線に近い曲線での対応となります。
また、上向きの溶接姿勢は溶接金属が流れ落ちやすいため、技術難易度が高くなります。現状は下向き、水平、横向きでの溶接作業がメインとなるでしょう。
（4）溶接ロボットの代表的なメーカー3選
ここでは実際に導入されている溶接ロボットの代表的なメーカを3つご紹介します。
ダイヘン
パナソニック
安川電機
それぞれみていきます。
①ダイヘン
ダイヘンは溶接機・ロボットの総合メーカーで、溶接ロボットに長けています。
特に人気な溶接ロボットとして「FD-B4L」があります。
シンプルな形状でかつ低可搬のため、使いやすい溶接ロボットです。
構造としては垂直多関節形になっています。
②パナソニック
パナソニックは誰もが知る電機メーカーで、多くの現場でパナソニック製の溶接ロボットが使われるほど、知名度が高いメーカーです。
パナソニックの中で最も一般的な溶接ロボットは「アーク溶接ロボット TS/TM/TLシリーズ(GⅢ)」です。
マニピュレータが搭載されており、作業用途に応じた溶接を実現します。
高速で溶接をしても綺麗なビード外観を再現するのが特徴です。
③安川電機
安川電機は福岡に本社を構える、産業用ロボットなどの製造を手掛けるメーカーです。
産業用ロボットで世界第4位のシェア率を占めています。
中でもアーク溶接ロボット「MOTOMAN-AR1440」は多関節のアーク溶接ロボットの中でも高い動作速度を誇っており、生産性向上に貢献する一台です。
アームが中空になっており、ケーブルを内臓できるため、ケーブル干渉のリスクがない点も特徴です。
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ここでは溶接ロボットについてご紹介します。詳しい内容についてはこれから見ていきましょう。
（1）溶接ロボットとは人の手を借りない自動溶接機
溶接ロボットとは人の手を借りない自動溶接機です。
プログラムを組むことで、プログラム通りの動きを再現してくれ、安定的に溶接をしてくれます。溶接は長い間、手作業でされており、現場ではいまだ手作業での溶接作業がされています。
しかし溶接作業は、作業者の技術や培われた勘によって仕上がりの質にバラつきができてしまいます。また刺激的な光や有害な煙が発生し、手作業だと健康を害する要因になりかねません。
溶接ロボットは上記の問題を解決し、
品質の平均化
人手不足の解消
生産効率の工場
作業環境の改善
が見込めます。
（2）溶接ロボットの特徴とは
溶接ロボットにはどのような特徴があるのでしょうか。溶接ロボットの特徴は主に以下の3つです。
作業スピードが速い
安定的に作業し続ける
作業環境を選ばない
それぞれ詳しく見ていきましょう。
①作業スピードが速い
特徴一つ目は、作業スピードが速いことです。
溶接ロボットはプログラム通りの動きをひたすら無駄なく作業し続けます。また溶接忘れなどのミスなく、こなしてくれるため、品質の向上につながるきっかけになります。
②安定的に作業し続ける
特徴二つ目は、安定的に作業し続けることです。
ロボットは人間とは異なり、疲れませんから、安定した作業を続けられます。そのため生産量の目安が立てやすく、生産管理が簡単になります。
③作業環境を選ばない
特徴三つ目は、作業環境を選ばないことです。
溶接作業は危険・きつい・汚いの3Kと呼ばれる作業に該当し溶接作業は十分に注意する必要があります。
たとえば溶接によって発生するヒュームは、吸引することで肺の機能が低下する有害物質です。溶接ロボットだとヒュームを気にすることなく作業できます。
（3）溶接ロボットの対応領域
溶接ロボットは、スポット溶接だけでなく、TIG溶接やYAG溶接など、さまざまな種類の溶接への対応が可能です。
一方で、溶接面に関しては一定の制限がある場合もあります。
たとえば、複雑な面の溶接については難しく、直線か直線に近い曲線での対応となります。
また、上向きの溶接姿勢は溶接金属が流れ落ちやすいため、技術難易度が高くなります。現状は下向き、水平、横向きでの溶接作業がメインとなるでしょう。
（4）溶接ロボットの代表的なメーカー3選
ここでは実際に導入されている溶接ロボットの代表的なメーカを3つご紹介します。
ダイヘン
パナソニック
安川電機
それぞれみていきます。
①ダイヘン
ダイヘンは溶接機・ロボットの総合メーカーで、溶接ロボットに長けています。
特に人気な溶接ロボットとして「FD-B4L」があります。
シンプルな形状でかつ低可搬のため、使いやすい溶接ロボットです。
構造としては垂直多関節形になっています。
②パナソニック
パナソニックは誰もが知る電機メーカーで、多くの現場でパナソニック製の溶接ロボットが使われるほど、知名度が高いメーカーです。
パナソニックの中で最も一般的な溶接ロボットは「アーク溶接ロボット TS/TM/TLシリーズ(GⅢ)」です。
マニピュレータが搭載されており、作業用途に応じた溶接を実現します。
高速で溶接をしても綺麗なビード外観を再現するのが特徴です。
③安川電機
安川電機は福岡に本社を構える、産業用ロボットなどの製造を手掛けるメーカーです。
産業用ロボットで世界第4位のシェア率を占めています。
中でもアーク溶接ロボット「MOTOMAN-AR1440」は多関節のアーク溶接ロボットの中でも高い動作速度を誇っており、生産性向上に貢献する一台です。
アームが中空になっており、ケーブルを内臓できるため、ケーブル干渉のリスクがない点も特徴です。
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産業用ロボットの定義
Posted by christopher at
14:58
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ロボットとはいったい何でしょうか？
鉄腕アトムのようなアニメや、ソフトバンクの「Pepper（ペッパー）」のような人型ロボット、工場で稼働するロボットアームなど、思い浮かべるものは人それぞれだと思います。
多少硬い表現にはなりますが、まずは定義を確認してみましょう。「2.産業用ロボットの種類」以降だけを読んでも産業用ロボットのイメージはつかめますので、定義について興味のない方は読み飛ばしていただいても構いません。
経済産業省ではロボットを「センサー、知能・制御系、駆動系の３つの要素技術を有する、知能化した機械システム」と定義しています。
日本工業規格（JIS）では「二つ以上の軸についてプログラミングによって動作し、ある程度の自律性をもち、環境内で動作して所期の作業を実行する運動機構」と定めています。
また、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が2014年にまとめた「ロボット白書」では、「完全に一般性を持った定義というものは実は存在しない」と前置きをした上で、日本ロボット学会元会長の森政弘氏らが提唱した「移動性、個体性、知能性、汎用性、半機械半人間性、自動性、奴隷性の７つの特性を持つ柔らかい機械」などの定義をいくつか紹介しています。
では、産業用ロボットとは何でしょうか？
JISでは「自動制御され、再プログラム可能で、多目的なマニピュレーターであり、３軸以上でプログラム可能で、１か所に固定してまたは運動機能をもって産業自動化の用途に用いられるロボット」と定義しています。マニピュレーターとは人の手や腕の代わりに作業する機構を指します。産業用ロボットで言えばアーム本体のことです。
ロボットは産業用ロボットとサービスロボットに大別でき、産業の自動化に使うものが産業用ロボット、日常生活の支援など産業の自動化以外の用途に使うものがサービスロボットです。
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鉄腕アトムのようなアニメや、ソフトバンクの「Pepper（ペッパー）」のような人型ロボット、工場で稼働するロボットアームなど、思い浮かべるものは人それぞれだと思います。
多少硬い表現にはなりますが、まずは定義を確認してみましょう。「2.産業用ロボットの種類」以降だけを読んでも産業用ロボットのイメージはつかめますので、定義について興味のない方は読み飛ばしていただいても構いません。
経済産業省ではロボットを「センサー、知能・制御系、駆動系の３つの要素技術を有する、知能化した機械システム」と定義しています。
日本工業規格（JIS）では「二つ以上の軸についてプログラミングによって動作し、ある程度の自律性をもち、環境内で動作して所期の作業を実行する運動機構」と定めています。
また、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が2014年にまとめた「ロボット白書」では、「完全に一般性を持った定義というものは実は存在しない」と前置きをした上で、日本ロボット学会元会長の森政弘氏らが提唱した「移動性、個体性、知能性、汎用性、半機械半人間性、自動性、奴隷性の７つの特性を持つ柔らかい機械」などの定義をいくつか紹介しています。
では、産業用ロボットとは何でしょうか？
JISでは「自動制御され、再プログラム可能で、多目的なマニピュレーターであり、３軸以上でプログラム可能で、１か所に固定してまたは運動機能をもって産業自動化の用途に用いられるロボット」と定義しています。マニピュレーターとは人の手や腕の代わりに作業する機構を指します。産業用ロボットで言えばアーム本体のことです。
ロボットは産業用ロボットとサービスロボットに大別でき、産業の自動化に使うものが産業用ロボット、日常生活の支援など産業の自動化以外の用途に使うものがサービスロボットです。
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3Dプリンターを使うシーン
Posted by christopher at
15:55
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１．製造業
3Dプリンターが最も用いられるのは、製造業（メーカー）です。
「試作」「治具・工具」「部品製造（最終製品）」の３つの分野で用いられています。
3Dプリンターを試作で使う
製造業において、新製品開発の際に必ず行う試作工程で3Dプリンターが用いられています。
例えば、試作品を外注する場合、まず、社内で発注するための承認を取る必要があり、さらにそれ相応の費用期間が必要だと思います。
しかし、社内に3Dプリンターを導入している企業では、発注手続きなしで必要な時にいつでも、すぐに試作品を造形することができます。また、外注費に比べてコストを大幅に削減でき、数週間～数カ月ほど要していた工期を1日に短縮することに成功している企業もあります。
また、昨今「デザインの価値」が飛躍的に高まっています。
プロダクトデザインにおけるコンセプト確認を、最終製品と見分けが付かないようなリアルで高精細なフルカラーモデルや、様々な質感までも造形できるようになり、製品開発のサイクルはさらに早まりつつあります。
また、試作段階で社外に情報を出さないため、デザイン情報漏洩を防ぐこともできます。
3Dプリンターを治具・工具に使う
製造工場の専門工具は、製造・生産における効率化や作業員による品質のばらつきを防ぐことが求められ、多品種少量生産・特注品とされているものの代表格と言えます。
製造現場で工程の改善が日々少しずつ行われますが、都度治具製作を外注するか、切削加工でコストと時間を掛けて作らなければならないというのは大変です。
その点3Dプリンターを用いれば、必要なときに必要なだけ製造可能です。
ABSやPC、カーボンファイバー入りナイロン等の耐久性のあるプラスチックで造形することにより、衝撃にも強く安定した治具をそのまま製作できます。また、「金」型の代わりとなる「樹脂」型を造形するという活用も出てきています。
3Dプリンターを部品製造（最終製品）に使う
3Dプリンターは量産には向きません。量産では金型を用いた成形がコスト面も生産スピード面も適しています。
一方、生産終了品の保守パーツやワンオフ製品などの少量多品種のパーツ製造の必要があるとき、まさに3Dプリンターの出番となります。
航空機の内装部品など、数百万点単位の部品が必要なものにはうってつけと言えます。
海外ではGE社がLEAPジェットエンジンの燃料ノズルの生産に金属3Dプリンターを導入し燃料効率をアップさせたことが話題になりました。
3Dプリンターならではの設計をすることで20部品を一体化し、25%軽量化しただけではなく、4~5倍の耐久性、コスト削減までを実現しています。
２．医療
術前に患者の臓器を再現した立体モデル作成
歯科医院における矯正用器具、マウスピースの型制作
人体に埋め込むためのパーツ作成を、チタンや生体適合性樹脂を用いて行う
など、活用が進んでいます。
３．建設／建築
設計時のイメージをわかりやすく伝える建設模型・建築模型の造形に用いられています。
また、海外では住宅建設用3Dプリンターの活用も進められています。
４．教育、研究機関
医療系の研究（人体パーツ、臓器モデル）
ロボット開発
学習教材
博物館での利用、文化財の復元
など、様々な用途で活用が進んでいます。
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3Dプリンターが最も用いられるのは、製造業（メーカー）です。
「試作」「治具・工具」「部品製造（最終製品）」の３つの分野で用いられています。
3Dプリンターを試作で使う
製造業において、新製品開発の際に必ず行う試作工程で3Dプリンターが用いられています。
例えば、試作品を外注する場合、まず、社内で発注するための承認を取る必要があり、さらにそれ相応の費用期間が必要だと思います。
しかし、社内に3Dプリンターを導入している企業では、発注手続きなしで必要な時にいつでも、すぐに試作品を造形することができます。また、外注費に比べてコストを大幅に削減でき、数週間～数カ月ほど要していた工期を1日に短縮することに成功している企業もあります。
また、昨今「デザインの価値」が飛躍的に高まっています。
プロダクトデザインにおけるコンセプト確認を、最終製品と見分けが付かないようなリアルで高精細なフルカラーモデルや、様々な質感までも造形できるようになり、製品開発のサイクルはさらに早まりつつあります。
また、試作段階で社外に情報を出さないため、デザイン情報漏洩を防ぐこともできます。
3Dプリンターを治具・工具に使う
製造工場の専門工具は、製造・生産における効率化や作業員による品質のばらつきを防ぐことが求められ、多品種少量生産・特注品とされているものの代表格と言えます。
製造現場で工程の改善が日々少しずつ行われますが、都度治具製作を外注するか、切削加工でコストと時間を掛けて作らなければならないというのは大変です。
その点3Dプリンターを用いれば、必要なときに必要なだけ製造可能です。
ABSやPC、カーボンファイバー入りナイロン等の耐久性のあるプラスチックで造形することにより、衝撃にも強く安定した治具をそのまま製作できます。また、「金」型の代わりとなる「樹脂」型を造形するという活用も出てきています。
3Dプリンターを部品製造（最終製品）に使う
3Dプリンターは量産には向きません。量産では金型を用いた成形がコスト面も生産スピード面も適しています。
一方、生産終了品の保守パーツやワンオフ製品などの少量多品種のパーツ製造の必要があるとき、まさに3Dプリンターの出番となります。
航空機の内装部品など、数百万点単位の部品が必要なものにはうってつけと言えます。
海外ではGE社がLEAPジェットエンジンの燃料ノズルの生産に金属3Dプリンターを導入し燃料効率をアップさせたことが話題になりました。
3Dプリンターならではの設計をすることで20部品を一体化し、25%軽量化しただけではなく、4~5倍の耐久性、コスト削減までを実現しています。
２．医療
術前に患者の臓器を再現した立体モデル作成
歯科医院における矯正用器具、マウスピースの型制作
人体に埋め込むためのパーツ作成を、チタンや生体適合性樹脂を用いて行う
など、活用が進んでいます。
３．建設／建築
設計時のイメージをわかりやすく伝える建設模型・建築模型の造形に用いられています。
また、海外では住宅建設用3Dプリンターの活用も進められています。
４．教育、研究機関
医療系の研究（人体パーツ、臓器モデル）
ロボット開発
学習教材
博物館での利用、文化財の復元
など、様々な用途で活用が進んでいます。
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定電流ドライブICを使用する際の電流設定
Posted by christopher at
16:37
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1. ステッピングモーターの定電流制御方法
モータードライバー内の定電流制御回路は以下の様な動作をします。［図1］［図2］
ステッピングモーターの巻線もコイルであり、定電流駆動はこの性質を利用しています。
(1)スイッチング素子(FET等)をONし、電源からコイルに電圧が印加されコイル電流が増加する。※1
(2)電流設定値に到達するとスイッチング素子をOFFし、電源からの電圧供給を止める。
(3)コイルに貯まったエネルギーは通れる経路に電流を転流し消費される。このときコイルに流れる電流はコイルに貯まったエネルギーが消費されるため減衰する。
(4)タイマーにより一定時間が経った後に(1)(2)(3)フェーズ を繰り返して、一定の電流が流れる。
(2)の電流設定値に到達したかの判断には、電流センサーが必要になりますが、多くのドライブICでは安価な抵抗が電流センサー(検出抵抗)として利用されます。
オームの法則(V=I×R)より、抵抗に電流を流すと抵抗両端に電圧が発生します。よって、この電圧を測定することにより流れている電流の値が判ります。
モーターコイルと直列に抵抗を入れると、コイルに流れた電流が抵抗にも流れますので、抵抗の両端の電圧を測ることにより、コイルに流れる電流の値が判ります。
※1．モーターのコイルにはインダクタンス成分があり、電流の変化を妨げる働きをします。
モーターの電流制御を行う場合、このインダクタンスの特性(誘導起電力)を利用します。
・コイルに電流が流れていない時に電圧を印加すると、電流は時間をかけて増加します。
・コイルに電流が流れている時に電圧の印加をやめるとコイルに貯まったエネルギーにより、回路内の通れる経路に電流が
流れます。電流が通れる経路が無い場合はコイル端に高い電圧が発生し回路が破損する場合があります。
2. 基準電圧の設定と検出抵抗の選択
多くの定電流ドライブICには、出力電流設定のためのREF端子(呼称はリファレンス，出力設定等)があります。この端子に印加する電圧と、モーター電流が検出抵抗に流れて発生する電圧を比較して定電流制御を行います。
なお、検出抵抗の値が大きいとワッテージの大きな抵抗が必要になるため、ドライブIC内に検出電圧を増幅する回路が内蔵され、値の小さな検出抵抗が使用できるようになっています。
例として、下記条件の基準電圧と検出抵抗を選定します。
・ドライブICのREF電圧入力範囲：0.8～2V
・ドライブICの検出電圧増幅倍率：5倍
・モーターコイルに流す電流値：0.5A
選定手順は、
(1)REF電圧＝0.5A×検出抵抗R×5倍となるので、REF電圧を2Vと仮定し、仮の検出抵抗R’を求める。これよりR’=0.8Ωとなる。
(2)REF電圧が2Vを超えない様、0.8Ωより小さい抵抗値をE24系列などの入手可能な抵抗値より選定する。本例ではR=0.75Ωを選択。
(3)抵抗のワッテージはI2×Rより、0.1875W以上のものを選定する。本例では0.5Wを選択。
(4)R=0.75Ωより、REF電圧=1.875Vになる。
上記の結果、基準電圧＝1.875V，検出抵抗＝0.75Ω (0.5W) の選定となります。
基準電圧の作成には、安定した電圧を抵抗分圧し使用する方法や、マイコンのDA出力電圧を使用するなどの方法があります。
電流の値を調整したい場合は、抵抗分圧の抵抗を可変抵抗にすることにより行えます。
ただし、ドライブICのREF電圧入力範囲を超えない様に注意する必要があります。
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モータードライバー内の定電流制御回路は以下の様な動作をします。［図1］［図2］
ステッピングモーターの巻線もコイルであり、定電流駆動はこの性質を利用しています。
(1)スイッチング素子(FET等)をONし、電源からコイルに電圧が印加されコイル電流が増加する。※1
(2)電流設定値に到達するとスイッチング素子をOFFし、電源からの電圧供給を止める。
(3)コイルに貯まったエネルギーは通れる経路に電流を転流し消費される。このときコイルに流れる電流はコイルに貯まったエネルギーが消費されるため減衰する。
(4)タイマーにより一定時間が経った後に(1)(2)(3)フェーズ を繰り返して、一定の電流が流れる。
(2)の電流設定値に到達したかの判断には、電流センサーが必要になりますが、多くのドライブICでは安価な抵抗が電流センサー(検出抵抗)として利用されます。
オームの法則(V=I×R)より、抵抗に電流を流すと抵抗両端に電圧が発生します。よって、この電圧を測定することにより流れている電流の値が判ります。
モーターコイルと直列に抵抗を入れると、コイルに流れた電流が抵抗にも流れますので、抵抗の両端の電圧を測ることにより、コイルに流れる電流の値が判ります。
※1．モーターのコイルにはインダクタンス成分があり、電流の変化を妨げる働きをします。
モーターの電流制御を行う場合、このインダクタンスの特性(誘導起電力)を利用します。
・コイルに電流が流れていない時に電圧を印加すると、電流は時間をかけて増加します。
・コイルに電流が流れている時に電圧の印加をやめるとコイルに貯まったエネルギーにより、回路内の通れる経路に電流が
流れます。電流が通れる経路が無い場合はコイル端に高い電圧が発生し回路が破損する場合があります。
2. 基準電圧の設定と検出抵抗の選択
多くの定電流ドライブICには、出力電流設定のためのREF端子(呼称はリファレンス，出力設定等)があります。この端子に印加する電圧と、モーター電流が検出抵抗に流れて発生する電圧を比較して定電流制御を行います。
なお、検出抵抗の値が大きいとワッテージの大きな抵抗が必要になるため、ドライブIC内に検出電圧を増幅する回路が内蔵され、値の小さな検出抵抗が使用できるようになっています。
例として、下記条件の基準電圧と検出抵抗を選定します。
・ドライブICのREF電圧入力範囲：0.8～2V
・ドライブICの検出電圧増幅倍率：5倍
・モーターコイルに流す電流値：0.5A
選定手順は、
(1)REF電圧＝0.5A×検出抵抗R×5倍となるので、REF電圧を2Vと仮定し、仮の検出抵抗R’を求める。これよりR’=0.8Ωとなる。
(2)REF電圧が2Vを超えない様、0.8Ωより小さい抵抗値をE24系列などの入手可能な抵抗値より選定する。本例ではR=0.75Ωを選択。
(3)抵抗のワッテージはI2×Rより、0.1875W以上のものを選定する。本例では0.5Wを選択。
(4)R=0.75Ωより、REF電圧=1.875Vになる。
上記の結果、基準電圧＝1.875V，検出抵抗＝0.75Ω (0.5W) の選定となります。
基準電圧の作成には、安定した電圧を抵抗分圧し使用する方法や、マイコンのDA出力電圧を使用するなどの方法があります。
電流の値を調整したい場合は、抵抗分圧の抵抗を可変抵抗にすることにより行えます。
ただし、ドライブICのREF電圧入力範囲を超えない様に注意する必要があります。
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