Technology
スピードコントロールモータ速度制御
(スピードコントロールモータそくどせいぎょ)
スピードコントロールモーター制御
スピードコントロールモータ速度制御とは、回転速度を調整できるモータと専用ドライバを使用し、供給機や搬送装置などの動作速度を制御する技術です。設備の運転条件に応じてモータの回転速度を変更し、一定速度での連続運転や、高速・低速の切り替え、加速・減速を行います。
スピードコントロールモータは、比較的小容量の装置で速度調整を行いたい場合に使用されます。モータと速度制御用ドライバを組み合わせ、PLCから運転・停止信号や速度指令を与えることで、設備全体の動作に連動した速度制御が可能です。モータが比較的小型であるため、装置の省スペース化に適する場合もあります。
スピードコントロールモータ速度制御の仕組み
スピードコントロールモータの制御システムは、主にモータ、専用ドライバ、PLC、速度設定器、必要に応じて回転検出器やタッチパネルなどで構成されます。
PLCからドライバへ運転指令を出すと、ドライバが設定された速度に応じてモータを駆動します。速度指令は、接点信号による段階的な切り替え、アナログ信号、通信などで与える方式があります。使用できる指令方法は、モータやドライバの仕様によって異なります。
例えば、粉体を計量機へ供給する装置では、計量開始時は高速で運転し、目標重量に近づくと低速へ切り替えます。最後にモータを停止することで、処理能力を確保しながら過量を抑える制御ができます。
主な用途と使用される工程
スピードコントロールモータ速度制御は、小型の供給機、搬送装置、回転機構などで使用されます。代表的な用途には、次のようなものがあります。
- スクリューフィーダーやテーブルフィーダーの供給速度調整
- 小型コンベアの搬送速度切り替え
- 計量工程における粗供給・微供給の切り替え
- 回転テーブルや攪拌機の回転速度調整
- 容器供給装置や整列装置の速度調整
一定速度で運転するだけでなく、工程の進行状況やセンサ信号、計量値などに応じて速度を切り替えることで、設備の処理能力と制御精度の両立を図ります。
インバーター制御やサーボ制御との違い
インバーター速度制御との違い
インバーター速度制御は、主に三相誘導モータの電源周波数を変化させて回転速度を調整します。比較的大きな出力のモータや、広い速度範囲が必要な設備で使用されます。
スピードコントロールモータは、専用モータと専用ドライバを組み合わせた構成が多く、小型装置への組込みや比較的簡単な速度切り替えに適しています。ただし、対応できる出力、速度範囲、制御精度は製品によって異なるため、負荷や用途に応じて選定します。
サーボモータ制御との違い
サーボモータは、速度だけでなく位置や移動量を高い精度で制御する用途に適しています。スピードコントロールモータは、主に回転速度を調整するために使用し、指定位置への正確な停止を目的とするものではありません。
一定速度で搬送・供給したい場合はスピードコントロールモータ、停止位置や移動量を細かく管理したい場合はサーボモータというように、必要な制御内容に応じて使い分けます。
設計・制御上のポイント
負荷に合わせたモータ選定
モータの容量や減速比は、搬送物の重量、摩擦、必要な回転速度、起動時の負荷などを考慮して選定します。容量が不足すると、設定速度まで上がらない、起動できない、過負荷停止するといった問題が発生する場合があります。
低速運転では、モータの冷却能力や発生トルクが低下する機種もあります。長時間の低速運転を行う場合は、使用可能な速度範囲や連続運転条件を確認する必要があります。
速度指令と加減速の設定
急激に速度を変化させると、搬送物のずれ、粉体の噴き出し、機械への衝撃などが発生することがあります。必要に応じてドライバの加速時間・減速時間を設定し、滑らかに速度を変化させます。
粗供給・微供給の切り替えでは、高速から低速へ切り替えるタイミングが計量精度に影響します。計量値、供給機の応答時間、停止後の後落ち量などを確認し、切替重量や停止重量を調整します。
回転状態と異常の監視
PLCから運転指令を出していても、モータが実際に回転しているとは限りません。必要に応じて、ドライバの運転中信号、異常信号、回転検出センサなどを使用し、運転状態を監視します。
過負荷、モータ停止、ドライバ異常、供給機の詰まりなどが発生した場合は、設備を停止し、タッチパネルへ異常内容を表示します。上流側から原料が供給され続けないよう、関連する機器も連動して停止させることが重要です。
周辺設備とのインターロック
供給機やコンベアは、前後工程と連動して運転します。下流側の装置が停止している場合や、排出口が閉じている場合に運転すると、原料の詰まりや機器の過負荷につながるおそれがあります。
PLCで、供給先の運転状態、満杯信号、ゲートの開閉状態、計量機の準備完了などを確認し、条件が成立した場合だけモータを運転させます。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、供給能力、搬送速度、負荷、設置スペース、必要な速度範囲などを確認し、スピードコントロールモータとドライバを使用した速度制御を検討します。
モータや減速機の選定だけでなく、制御盤のハードウェア設計、PLCによる運転・停止制御、複数速度の切り替え、加速・減速指令、異常時のインターロック、タッチパネル画面の設計まで、設備全体に合わせて対応します。
計量設備では、重量値に応じた粗供給・微供給の切り替え、停止後の落差補正、供給実績や異常履歴の保存にも対応します。生産管理システムや配合管理システムから品種や供給条件を受け取り、品種ごとに速度設定を切り替える構成も検討できます。
既設設備を更新する場合は、現在のモータ容量、減速比、速度設定方法、制御信号、機械負荷を確認し、更新後のドライバやPLCとの接続方法を整理します。
よくある質問
Q. スピードコントロールモータはどのような装置に適していますか？
A. 小型の供給機やコンベア、回転テーブルなど、比較的小容量で速度調整が必要な装置に適しています。必要なモータ出力や速度範囲によっては、インバーター制御やサーボモータ制御を選ぶ場合もあります。
Q. PLCから速度を変更できますか？
A. ドライバの仕様に応じて、接点信号による速度切り替え、アナログ信号、通信などで速度を変更できます。PLCとドライバの入出力仕様を確認して制御方法を決定します。
Q. 低速で長時間運転できますか？
A. 可能な機種もありますが、低速時のトルクや冷却条件に制限がある場合があります。必要な負荷、速度、運転時間を確認し、モータと減速比を選定する必要があります。
Q. 計量設備の粗供給・微供給に使用できますか？
A. 使用できます。計量開始時は高速、目標重量に近づくと低速に切り替え、最後に停止します。切替重量や停止重量は、粉体特性や後落ち量を考慮して調整します。
Q. インバーター制御へ置き換えることはできますか？
A. モータ容量、電源、減速比、必要な速度範囲、取付寸法などの条件が合えば、置き換えられる場合があります。ただし、モータや制御盤の変更が必要になるため、既設設備の仕様を確認して検討します。
関連ワード
同じカテゴリの『ハカル技術辞典』を見る