ステッピングモータ って？ Stepper motor Pulse motor [ものづくり]
ステッピングモータについてお話していません？でしたので補足です。
（ご存知の方は読み飛ばして下さい。
○リエンタルモーター様が詳しいですね。リンクフリーではありませんのでしたので伏せ字ですみません）
基本原理は、
のように順番に電磁石の起動している位置を動かすことで中心の磁石＝軸を回転させます。
以前のブラシモーターとの違いはというと、
ブラシ（整流子）が無いということと、磁石が軸についているということでしょうか？
ですが、ステッピングモーターも外部（内部につけることも可能ですが）にブラシをつけるとにた感じすることは出来ますし、
ホール素子とか磁力でスイッチするとブラシレスモーターとなるのでしょう？
上の図では４個の電磁石で１回転しますから１ステップ９０°ということでしょうか？
市販のステッピングモーターは１ステップ１．８°が普通ですから、360/1.8＝200で、
200個の電磁石が入っている・・・わけはありませんね。
作るの大変そうですし。
実際のステッピングモーターを分解すると、
写真のモーターは１ステップ3.6°のものですが電磁石は４個です。
肝心なところは、軸の前後にずれた鉄の歯車と、電磁石の所の出っ張りです。
歯車の間に磁石が入っていて前の歯車がN極とすると、後の歯車がS極になるように作られているのですね。
そして歯の幅分ずれていることで、歯の数の磁石があるのと同じ作用を示すのです。
うまいこと考えたものです。
電磁石とどうやって引き合う（退け合う）か？ですが、
１ステップ3.6°とするためには、
隣り合う電磁石が、3.6°ずれている（この場合90＋3.6°）位置に出っ張りを持っていけばいいのです。
そして出っ張りの幅は、歯車１つ分（小さいと効率悪そうです）より大きく、
２つ分より小さいくないといけません？
角度さえちゃんとしていれば構造は意外と簡単なのでした。
そして、結構パワフルです。
写真のモーターは、４×４cm×３cmですが1.5kg/cmものトルクがある？のです。
（12V160ｍA、静止トルク750g/cm）
ちなみにラジコンでよくある、
RS-380PHは適正負荷100ｇ/cm、
停動トルク＝950ｇ/cm、でなんと14Aらしいです？？？
回転数はステッピングモータは・・・ですが。
なので380K10~380K300 のようにギヤダウンすると・・・
さて、モーターが単純な分、動かすために何かしらの工夫が必要です。
前日のようにモーターどうしを結線すると動かせますが・・・
手動でする場合、スイッチを順番に入れたり切ったりすればできます、
（ロータリースイッチを分解して作ると面白いですよ）
ですが普通は？こんな風にトランジスター４っつを並べて電気的に切り替えます。
一般的に使う場合には、ドライバICを使うのでしょう。
（PICとかのときにはノイズ対策でトランジスタを並べる方が好みです、
電気もあまり気になりませんしね）
ちょうどジャンク箱にSLA7052Mという石がありましたので、
試作しました。
な感じです。
残念ながら１０V以上必要なので、望遠鏡のドライバとして使用すると電池が大変そうです。
ついでに、感光基板もありましたので、
部品面と、
銅箔面です。
ちょっと古い感光基板でしたのでパターンが粗いのはご勘弁、笑
何かの参考になるかもしれませんのでマスクパターンをアップしておきます。
150×100ｍｍ用です。
部品面ですから、裏返すのをお忘れなく。
上の写真とは異なり、Dsubで基板から引き出せるようにしました。
Full/HalfとSyncは使用しないことが多いのでGNDにおとしてあります。
このためノイズに弱いかもしれません。
（この手のトリガークロック動作物は１点アースを守らないと頻繁にエラーが出ますので・・・）
必要でしたらパターンカットで対応願います。
下は部品図で定数はマニュアル等でご確認下さい。
あっ、いつものようにマスクは自由にお使い下さい。
ちょっと古い石ですから入手が大変そうですが・・・（メーカーでは保守品？みたいですね）
追加）５相モーターはこちら
（ご存知の方は読み飛ばして下さい。
○リエンタルモーター様が詳しいですね。リンクフリーではありませんのでしたので伏せ字ですみません）
基本原理は、
のように順番に電磁石の起動している位置を動かすことで中心の磁石＝軸を回転させます。
以前のブラシモーターとの違いはというと、
ブラシ（整流子）が無いということと、磁石が軸についているということでしょうか？
ですが、ステッピングモーターも外部（内部につけることも可能ですが）にブラシをつけるとにた感じすることは出来ますし、
ホール素子とか磁力でスイッチするとブラシレスモーターとなるのでしょう？
上の図では４個の電磁石で１回転しますから１ステップ９０°ということでしょうか？
市販のステッピングモーターは１ステップ１．８°が普通ですから、360/1.8＝200で、
200個の電磁石が入っている・・・わけはありませんね。
作るの大変そうですし。
実際のステッピングモーターを分解すると、
写真のモーターは１ステップ3.6°のものですが電磁石は４個です。
肝心なところは、軸の前後にずれた鉄の歯車と、電磁石の所の出っ張りです。
歯車の間に磁石が入っていて前の歯車がN極とすると、後の歯車がS極になるように作られているのですね。
そして歯の幅分ずれていることで、歯の数の磁石があるのと同じ作用を示すのです。
うまいこと考えたものです。
電磁石とどうやって引き合う（退け合う）か？ですが、
１ステップ3.6°とするためには、
隣り合う電磁石が、3.6°ずれている（この場合90＋3.6°）位置に出っ張りを持っていけばいいのです。
そして出っ張りの幅は、歯車１つ分（小さいと効率悪そうです）より大きく、
２つ分より小さいくないといけません？
角度さえちゃんとしていれば構造は意外と簡単なのでした。
そして、結構パワフルです。
写真のモーターは、４×４cm×３cmですが1.5kg/cmものトルクがある？のです。
（12V160ｍA、静止トルク750g/cm）
ちなみにラジコンでよくある、
RS-380PHは適正負荷100ｇ/cm、
停動トルク＝950ｇ/cm、でなんと14Aらしいです？？？
回転数はステッピングモータは・・・ですが。
なので380K10~380K300 のようにギヤダウンすると・・・
さて、モーターが単純な分、動かすために何かしらの工夫が必要です。
前日のようにモーターどうしを結線すると動かせますが・・・
手動でする場合、スイッチを順番に入れたり切ったりすればできます、
（ロータリースイッチを分解して作ると面白いですよ）
ですが普通は？こんな風にトランジスター４っつを並べて電気的に切り替えます。
一般的に使う場合には、ドライバICを使うのでしょう。
（PICとかのときにはノイズ対策でトランジスタを並べる方が好みです、
電気もあまり気になりませんしね）
ちょうどジャンク箱にSLA7052Mという石がありましたので、
試作しました。
な感じです。
残念ながら１０V以上必要なので、望遠鏡のドライバとして使用すると電池が大変そうです。
ついでに、感光基板もありましたので、
部品面と、
銅箔面です。
ちょっと古い感光基板でしたのでパターンが粗いのはご勘弁、笑
何かの参考になるかもしれませんのでマスクパターンをアップしておきます。
150×100ｍｍ用です。
部品面ですから、裏返すのをお忘れなく。
上の写真とは異なり、Dsubで基板から引き出せるようにしました。
Full/HalfとSyncは使用しないことが多いのでGNDにおとしてあります。
このためノイズに弱いかもしれません。
（この手のトリガークロック動作物は１点アースを守らないと頻繁にエラーが出ますので・・・）
必要でしたらパターンカットで対応願います。
下は部品図で定数はマニュアル等でご確認下さい。
あっ、いつものようにマスクは自由にお使い下さい。
ちょっと古い石ですから入手が大変そうですが・・・（メーカーでは保守品？みたいですね）
追加）５相モーターはこちら
こちこちこっちん、お時計さん。Ⅱ [ものづくり]
そんな、ガバナァ～ぁ [ものづくり]
お久しぶりですね、
梅雨も終わりそうですが、じめじめした日が続き蒸暑くてバテばてなdumboです。
大方のかたがご想像している通り、ものづくりにはまってまして、
初めは、ミジンコ二号を調整していたのですが、振り子の周期の問題かなぁと、思いっ切って他のものに改造していたのでした。
さらに改造していたものが、うーんでして、さらに違うものへと変身です。
今日のお題は、オルゴールです。
よく見なれたものはこんな感じでしょうか？
一応名称を、
つけておきましょう。
ゼンマイの力でシリンダについているピンが、クシ (comb)を弾いて音を出すのですね。
さて、これを自作するには色々あるでしょうが、
初め出来たものが、
上みたいなものです。
シリンダー部分は、
な、感じです。
振り子時計では、エスケープメントが調歩取りをしていましたが、
オルゴールではガバナー (Governor)という部分が担っています。
初めは、遠心クラッチで、
な、感じです。
というのもウォームギアを動かすのが大変でして･･･
ギア比がかせげないので、プロペラよりもっと制動力を求めてということです。
ところが、音がうるさくて、肝心の音楽が聞こえません。
クラッチ＞ギア＞＝音楽、なところでしょうか？
そこで、
ブラシでやってみると、
クラッチ＝ギア＞＝音楽、となりました。
一応、ゴムとかスポンジを使ったのですが･･･
さらに消音化を求めて、
アルミニウムと、磁石を組み合わせた、磁力クラッチ？（渦電流によるブレーキ効果）となりました。
ギア＞＝音楽＞＞クラッチ、ですね。
前後しますが、
全体像はこんな感じで、小さな鉄琴がリサイクルされました。
（写真の、クラッチ部分はVer.2ですね）
振り子時計と組み合わせると、
何とも、個性的な時計の完成です。
まだまだ、調整を必要としていますがねっ。
梅雨も終わりそうですが、じめじめした日が続き蒸暑くてバテばてなdumboです。
大方のかたがご想像している通り、ものづくりにはまってまして、
初めは、ミジンコ二号を調整していたのですが、振り子の周期の問題かなぁと、思いっ切って他のものに改造していたのでした。
さらに改造していたものが、うーんでして、さらに違うものへと変身です。
今日のお題は、オルゴールです。
よく見なれたものはこんな感じでしょうか？
一応名称を、
つけておきましょう。
ゼンマイの力でシリンダについているピンが、クシ (comb)を弾いて音を出すのですね。
さて、これを自作するには色々あるでしょうが、
初め出来たものが、
上みたいなものです。
シリンダー部分は、
な、感じです。
振り子時計では、エスケープメントが調歩取りをしていましたが、
オルゴールではガバナー (Governor)という部分が担っています。
初めは、遠心クラッチで、
な、感じです。
というのもウォームギアを動かすのが大変でして･･･
ギア比がかせげないので、プロペラよりもっと制動力を求めてということです。
ところが、音がうるさくて、肝心の音楽が聞こえません。
クラッチ＞ギア＞＝音楽、なところでしょうか？
そこで、
ブラシでやってみると、
クラッチ＝ギア＞＝音楽、となりました。
一応、ゴムとかスポンジを使ったのですが･･･
さらに消音化を求めて、
アルミニウムと、磁石を組み合わせた、磁力クラッチ？（渦電流によるブレーキ効果）となりました。
ギア＞＝音楽＞＞クラッチ、ですね。
前後しますが、
全体像はこんな感じで、小さな鉄琴がリサイクルされました。
（写真の、クラッチ部分はVer.2ですね）
振り子時計と組み合わせると、
何とも、個性的な時計の完成です。
まだまだ、調整を必要としていますがねっ。
Grasshopper Escapement グラスホッパー [ものづくり]
grasshopper escapementとは、
こんな感じに二つのカギが交互に、押す、引くを繰り返して振り子を駆動します。
バランスが適切なら、ほとんど音を出すことなく動きますので効率はいいのでしょう。
さぞかし理知に富んだ方が考え出されたのでしょうね。
色々やってきましたので、
日本語で解説されているところもないようですし、忘れやすいdumboのメモ代わりにコメントしておきます。
緑色のつめ？かぎ？足？部分の重りがまず重要です。
重すぎると、足が固定されてしまって、
な感じに、錨型脱進機：Anchor escapementと変わりなくなってしまいます。
このときはガンギ車に足をぶつける様に動くので、音がうるさくなってすぐにわかります。
一応、動きますけど･･･ねっ
次は、なぜ足がガンギ車から離れるかです、
実際に作ってみて解ったのですが、反対の足がガンギ車を止め、
さらに振り子が進む力で引き離されるのですね。
初めは重りが引き離す原動力かと思っていたのですが、重くすると↑みたいなことに･･･
最後は、安定動作のためのからくりです、
ガンギ車から足を引き離したあと、
足を止めるストッパーがある程度弾性を持っていて、振り子が動く力を妨げないようにしているのでした。
振り子の等時性は、ある程度ふり幅が少ないことで発揮されますのでその範囲に収める目的もになっているのでしょうか？
いろいろとこみいったお話でした。
（何かの参考になるかなぁ？？？）
こんな感じに二つのカギが交互に、押す、引くを繰り返して振り子を駆動します。
バランスが適切なら、ほとんど音を出すことなく動きますので効率はいいのでしょう。
さぞかし理知に富んだ方が考え出されたのでしょうね。
色々やってきましたので、
日本語で解説されているところもないようですし、忘れやすいdumboのメモ代わりにコメントしておきます。
緑色のつめ？かぎ？足？部分の重りがまず重要です。
重すぎると、足が固定されてしまって、
な感じに、錨型脱進機：Anchor escapementと変わりなくなってしまいます。
このときはガンギ車に足をぶつける様に動くので、音がうるさくなってすぐにわかります。
一応、動きますけど･･･ねっ
次は、なぜ足がガンギ車から離れるかです、
実際に作ってみて解ったのですが、反対の足がガンギ車を止め、
さらに振り子が進む力で引き離されるのですね。
初めは重りが引き離す原動力かと思っていたのですが、重くすると↑みたいなことに･･･
最後は、安定動作のためのからくりです、
ガンギ車から足を引き離したあと、
足を止めるストッパーがある程度弾性を持っていて、振り子が動く力を妨げないようにしているのでした。
振り子の等時性は、ある程度ふり幅が少ないことで発揮されますのでその範囲に収める目的もになっているのでしょうか？
いろいろとこみいったお話でした。
（何かの参考になるかなぁ？？？）
ミジンコホッパー？ [ものづくり]
ミジンコさんをエスケープメントにしてみました。
こんな感じです。
うーん、コントラストがないので見づらいですね。
肝心のエスケープメント部分はこんな感じです。
前のエスケープメントの形を改造しただけでした？
解ります？
やっぱり見づらいですね、すみません。
6/23）追加、背景を板にして撮りなおしました。
と、
です。
かえって、アラが目立ってしまいました？？？
こんな感じです。
うーん、コントラストがないので見づらいですね。
肝心のエスケープメント部分はこんな感じです。
前のエスケープメントの形を改造しただけでした？
解ります？
やっぱり見づらいですね、すみません。
6/23）追加、背景を板にして撮りなおしました。
と、
です。
かえって、アラが目立ってしまいました？？？
グラスホッパー（grasshopper escapement）再び [ものづくり]
まとめですね？ [ものづくり]
いろいろやってきましたが、振り子時計のまとめをしておきますね。
部品数はそれほど多くなく、上の様な感じでOKです。
時報とかいろいろ楽しめるのがいいところでしょうが、それはまた今度にでも。
部品数はそれほど多くなく、上の様な感じでOKです。
時報とかいろいろ楽しめるのがいいところでしょうが、それはまた今度にでも。
グラスホッパーでいってみよう [ものづくり]
なんとか形になってきましたので、途中経過ですね。
今回は、
そのものズバリ、ミジンコ時計です。
分針の軸までで、時間針の分周部分はこれからです。
例によって動くところは、
こんな感じです。
で、今回はグラスホッパー脱進機：grasshopper escapementでやってみました。
一般的な形とはちょっと違うかもしれませんが、まあぁそんなものです。
gifでは肝心な動きが撮れてませんが、２つのカギが交互に動きますね。
今のところ、３ｋｇの重りで動いていますので、これから調整が大変そうです。
前のものは初め２ｋｇでしたので、うーん、最終的には500ｇ位でも動くようになりましたが。
グラスホッパーの方が効率がいいはずですがぁ･･･
大きくなりすぎたのでそれが影響しているのでしょうか･･･
全体がひしゃげて、動きが制限されて～～～
そのため必要以上にはりが必要で見た目が、うーーーん
つぶやきが多かったですか？
今回は、
そのものズバリ、ミジンコ時計です。
分針の軸までで、時間針の分周部分はこれからです。
例によって動くところは、
こんな感じです。
で、今回はグラスホッパー脱進機：grasshopper escapementでやってみました。
一般的な形とはちょっと違うかもしれませんが、まあぁそんなものです。
gifでは肝心な動きが撮れてませんが、２つのカギが交互に動きますね。
今のところ、３ｋｇの重りで動いていますので、これから調整が大変そうです。
前のものは初め２ｋｇでしたので、うーん、最終的には500ｇ位でも動くようになりましたが。
グラスホッパーの方が効率がいいはずですがぁ･･･
大きくなりすぎたのでそれが影響しているのでしょうか･･･
全体がひしゃげて、動きが制限されて～～～
そのため必要以上にはりが必要で見た目が、うーーーん
つぶやきが多かったですか？
チック、タック。チック、タック。 [ものづくり]
大物でいきづまっているので、小物で息抜きです。
同じ振り子ということで、
こんなものを作ってみました。端切れですので形は適当です。
動くところはこんな感じですね。
メトロノーム：metronomeのつもりです･･･
いつも通りぶれぶれですみません。
振り子のおもりがポリカなので、たまにつっかえますが、
なんとか動いていますね。そのうち改良しますか？
ゼンマイではなく重り部分から直接動かしていますので、すごく短時間しか動きません･･･
ギヤで分周しないとですね。
調歩取りぶぶんは色々あるみたいですが、今回はピンにしてみました。
意外とうまくいくようです。
同じ振り子ということで、
こんなものを作ってみました。端切れですので形は適当です。
動くところはこんな感じですね。
メトロノーム：metronomeのつもりです･･･
いつも通りぶれぶれですみません。
振り子のおもりがポリカなので、たまにつっかえますが、
なんとか動いていますね。そのうち改良しますか？
ゼンマイではなく重り部分から直接動かしていますので、すごく短時間しか動きません･･･
ギヤで分周しないとですね。
調歩取りぶぶんは色々あるみたいですが、今回はピンにしてみました。
意外とうまくいくようです。
脱進機のメモです。 [ものづくり]
取り立てて、新しいことではないので、今日は私のメモですね。
オーソドックスな脱進機の構造は下のようです。
この状態だと、左右の振り子移動に力を伝えられるので力強いのですが、
ガンギ車の歯数を変えると引っかかってしまうのですね。
アニメーションではこんな感じです。
力を加える面の長さは、歯幅より大きくはできません。
あまり長いと引っかかってしまうので、感じとして1/2位が妥当でしょうか？
そこで、
な感じにすると、片方だけに力を加えるので弱いのですが、
歯の部分が細くできるので、ガンギ車の歯数を変えても結構大丈夫なのでした。
動きはこんな感じです。
違いがわかります？？？
今日は、メモでした。
5/24追記）左の部分を円周より内側に切れ込むことにより左でも力を伝えることはできますね。
ですが、あまり角度を急にすると今度は振り子の動きを制限しますのでほどほどということでしょう？
うーん、なんでも奥は深いですね。
5/25追記）上の脱進機はCircular Pallets Deadbeat Escapementという名称で、
下のものはなんという名称か不明ですが、おそらく先人に命名している人がいるでしょう。
（左はDeadbeat Escapement：静止型脱進機で、右はAnchor escapement：錨型脱進機ですね。）
とはいえどちらも、Deadbeat Escapementの一種というところなのでしょうか？
こちらに詳細な解説がありました。
（リンクは大歓迎とのことでしたが、直接リンクで、都合がわるいようでしたらご連絡いただければ幸いです）
オーソドックスな脱進機の構造は下のようです。
この状態だと、左右の振り子移動に力を伝えられるので力強いのですが、
ガンギ車の歯数を変えると引っかかってしまうのですね。
アニメーションではこんな感じです。
力を加える面の長さは、歯幅より大きくはできません。
あまり長いと引っかかってしまうので、感じとして1/2位が妥当でしょうか？
そこで、
な感じにすると、片方だけに力を加えるので弱いのですが、
歯の部分が細くできるので、ガンギ車の歯数を変えても結構大丈夫なのでした。
動きはこんな感じです。
違いがわかります？？？
今日は、メモでした。
5/24追記）左の部分を円周より内側に切れ込むことにより左でも力を伝えることはできますね。
ですが、あまり角度を急にすると今度は振り子の動きを制限しますのでほどほどということでしょう？
うーん、なんでも奥は深いですね。
5/25追記）上の脱進機はCircular Pallets Deadbeat Escapementという名称で、
下のものはなんという名称か不明ですが、おそらく先人に命名している人がいるでしょう。
（左はDeadbeat Escapement：静止型脱進機で、右はAnchor escapement：錨型脱進機ですね。）
とはいえどちらも、Deadbeat Escapementの一種というところなのでしょうか？
こちらに詳細な解説がありました。
（リンクは大歓迎とのことでしたが、直接リンクで、都合がわるいようでしたらご連絡いただければ幸いです）
