位置制御精度を高めるステッピングモータエンコーダの特徴

ステッピングモータは、1パルスあたり一定の角度で正確に回転する特性を持ち、比較的簡単なオープンループ制御でも高精度な位置決めが可能なモータです。しかし、実際の運用環境では負荷変動や外乱の影響により脱調（ステップの飛び）が発生する場合があり、より信頼性の高い位置制御を実現するためにはエンコーダによるフィードバック制御が有効です。

ステッピングモータにエンコーダを組み合わせることで、制御精度と安定性を大幅に向上させることができます。本稿では、そのステッピングモータエンコーダの特徴と利点について解説します。

1. エンコーダの基本的な役割

ステッピングモータエンコーダは、モータの回転角や移動距離を電気信号に変換するセンサです。ステッピングモータに取り付けることで、実際の回転位置と速度をリアルタイムで検出でき、目標位置との誤差を補正するクローズドループ制御が可能になります。

これにより、以下のような課題を解決できます：

脱調の検出と補正

起動・加速時のトルク不足への対応

停止位置のばらつきの抑制

「写真の由来：1000 CPR 光学式ロータリーエンコーダー ABZ 3チャンネル ID 5mm HKT32 シールドケーブル付」

2. ステッピングモータエンコーダの主な種類

◆ インクリメンタルエンコーダ

モータの回転に応じて**一定間隔のパルス信号（A相・B相）**を出力

回転方向やステップ数の検出に適しており、制御応答性に優れる

電源OFF時には絶対位置を保持しないため、原点復帰が必要

◆ アブソリュートエンコーダ

回転位置に対応した固有のデジタル信号を出力

電源を切っても現在位置を保持でき、原点復帰なしで即起動が可能

多回転タイプでは、回転数そのものも記憶可能

◆ 光学式・マグネチック式

光学式：高分解能で高精度な検出が可能。主に精密制御分野で使用

マグネチック式：耐環境性に優れ、振動や粉塵の影響を受けにくい。産業用途や屋外装置向け

「写真の由来：2000 CPR インクリメンタルロータリーエンコーダ ABZ 3チャンネル 8mm 中空シャフト IHC3808」

3. 位置精度向上に貢献する特性

ステッピングモータの位置制御精度を高めるために、以下のエンコーダ性能が重要となります：

特性項目    内容

分解能           1回転あたりの検出可能ステップ数（例：1000ppr、5000ppr）。高分解能ほど位置制御が滑らかに。

応答速度 回転数変化に即時対応することで、振動やオーバーシュートを抑制。

出力方式 パルス（A/B/Z）信号、またはシリアル通信（SSI、BiSS）など。制御機器との互換性が必要。

取り付け精度 軸芯ずれが少ない構造や一体型モータを選ぶことで、誤差やバックラッシを抑制可能。

4. エンコーダ搭載による主な利点

脱調の防止

　位置ズレをリアルタイムに検知できるため、異常があれば即座に補正または停止動作が可能。

トルク制御とエネルギー効率向上

　必要なトルクだけを供給できるため、無駄な発熱や電力消費を抑えられる。

よりスムーズな加減速

　速度や位置に応じた細かな制御が可能になり、振動やショックの少ない動作を実現。

高信頼性のフィードバック制御

　サーボモータに近い運用が可能で、高精度な装置制御や精密搬送に適している。

まとめ

ステッピングモータにエンコーダを組み合わせることで、位置制御の信頼性と精度は大きく向上します。用途に応じて最適なエンコーダ（分解能、出力方式、絶対/相対型）を選定することで、制御装置の安定性や装置全体の性能向上に直結します。

高精度な位置決め・安定動作・エネルギー効率向上を求める現場では、エンコーダ付きステッピングモータの採用が非常に有効といえるでしょう。