스테핑 모터란? 스테핑 모터의 용도·사용 예

1. 스테핑 모터란?

스테핑 모터는 제어 모터의 일종으로 "센서 없음"에 "위치 결정이 가능한"제어용 모터입니다. 펄스 모터, 스텝, 스테퍼 모터 등이라고도합니다.
센서 부착의 서보 모터에 비해 탈조 리스크 등의 단점은 있지만, 「저렴하게 간소한 제어로」위치 결정을 실현할 수 있습니다. 그 때문에, 「어느 정도 단순한 위치 결정을, 코스트를 들이지 않고 실현할 필요가 있는 기기」에 탑재되는 케이스가 많아지고 있습니다.
스테핑 모터는 「시계의 초침」과 같이 「일정 각도(스텝)씩 회전」합니다. 이 각도를 전환(제어)함으로써 위치결정을 합니다.
스테핑 모터는 “저렴하고 단순한 위치결정 제어”의 특징을 살려 다양한 장면에서 그늘하면서 우리의 생활을 풍요롭게 해 줍니다.

관련 기사：산요교실「스테핑 모터란? 구조, 종류, 사용법(구동 방식·제어 방법), 메리트나 특징을 해설”
스테핑 모터의 구조와 특징에 대해 자세히 설명합니다.

2. 스테핑 모터의 주된 용도·사용 예

스테핑 모터는 일상 생활에서 우리의 눈에 직접 닿지 않지만 다양한 장면에서 우리의 삶을 지원하는 수많은 "기계 속"에서 작동합니다.
실제로 어디에 사용되고 있습니까? 그 일부를 대표 예로 소개합니다.

로봇에서 사용되는 스테퍼 모터

인간의 부족으로 기계화와 자동화의 중요성이 해마다 증가하고 있습니다. 그런 과제를 해결하는 「공장용 로봇」 중에서 스테핑 모터는 활약하고 있습니다.
그 대표 예가 「스칼라 로봇(수평 다관절 로봇)」입니다. 수평한 움직임을 메인으로 하는 스칼라 로봇은, 「반송・조립・나사 조임」등의 비교적 단순한 작업을 자랑하고 있습니다. 예를 들어, 초콜릿을 전용 상자에 박는 장면 등이 이미지하기 쉽지 않을까요?
센서가 없는 스테핑 모터도 마찬가지로 "비교적 단순한 반복 동작"을 자랑으로 하는 특징이 있습니다. 또한 저렴하게 위치 결정을 실현할 수 있기 때문에 수평 움직임을 메인으로하는 스칼라 로봇에 적합합니다.

한편, 조금 더 복잡한 움직임(수직, 완곡)을 필요로 하는 로봇에는 센서 부착 서보 모터가 사용됩니다.

이와 같이 스테핑 모터를 비롯한 모터들은, 모노즈쿠리에 있어서, 인인화·품질 향상·코스트 다운 등의 면에서, 큰 공헌을 하고 있습니다.

3D 프린터에 사용되는 스테퍼 모터

3D프린터는, 수지를 불어 적층해 가는 것으로, 「입체(3차원의 오브젝트)를 조형하는 장치」입니다. 생각해 낸 디자인을 모두 조형할 수 있기 때문에, 보다 좋은 아이디어를 창출할 수 있고, 또한 개발 기간이나 코스트의 삭감 등, 모노즈쿠리나 건축 업계에 큰 혁신을 가져왔습니다. 사그라다 파밀리아 건축에서 3D 프린터를 비롯한 IT 기술을 도입함으로써 "공기가 무려 150년 이상 단축된" 뉴스에 놀란 분도 많았던 것이 아닐까요.

자, 3D 프린터의 어느 부분에 스테핑 모터가 사용되고 있습니까?
대답은 수지를 분사하는 노즐의 구동부. 아래 그림과 같이 노즐의 위치 결정을 할 때 스테핑 모터는 활약하고 있습니다.

3축(XYZ축)의 모터를 사용함으로써 노즐을 「3차원으로 이동」시켜 수지를 축적하여 3D 오브젝트를 조형합니다.
복잡한 3D 오브젝트를 조형하기 위해서는 제어 모터를 이용한 정확한 위치결정이 빠뜨릴 수 없습니다.

복사기에서 사용되는 스테퍼 모터

지금 국내만으로도 연간 50만대 가까이 출하되는 복사기·복합기. 페이퍼리스가 추천되고 있지만, 효율적으로 업무를 행하기 위해서 빠뜨릴 수 없는, OA 기기의 대표입니다. 최근에는 편의점에서도 스마트폰의 데이터를 출력할 수 있는 등 다기능 복사기가 늘어나 편리함을 느끼고 있는 분도 많을까 생각합니다.
그런데 「정보를 읽어, 종이에 출력한다」라고 하는, 매우 심플한 동작. 그 행정의 어디에 스테핑 모터가 사용되고 있습니까?
이쪽은 여러분의 상상대로일지도 모릅니다. 「원고 스캔」의 동작, 「종이 공급」의 동작으로, 스테핑 모터는 힘을 발휘하고 있습니다.
우선 원고 스캔 동작. 부드럽게 왜곡 없이 원고를 판독하기 위해서 제어・위치결정을 하고 있습니다. 그런 다음 종이 이송 동작. 복사기 내부에는 "종이 공급용 롤러"가 여러 개 사용됩니다. 그 롤러를 움직여 종이를 "빠르고 정확하게" 보내는 것이 스테핑 모터의 역할입니다.
프린트 미스를 하지 않고, 왜곡이 없는 깨끗한 카피를 하기 위해서, 스테핑 모터가 활약하고 있습니다.

기판 검사 장치에 사용되는 스테퍼 모터

먼저 기판 검사 장치란 어떤 기계인가? 소개합니다. 기반 검사 장치란 문자 그대로는 되지만 「기판」을 「검사」하는 장치입니다. 우리 몸 주변의 전기 제품과 자동차에는 모두 "전자 기판"이 사용되고 있습니다. 전자기판에 다수의 전자부품을 집약하고 상호 작용함으로써 제품은 정상적인 동작을 하고 있습니다.
그 기판에 조금이라도 결함이 있으면(예를 들면 땜납의 일부가 단락한다), 제품은 움직일 수 없습니다. 그 문제를 회피하기 위해 검사를 할 때 사용하는 것이 「기판 검사 장치」입니다.
기판 검사는 「인쇄 공정 검사」 「마운트 공정 검사」 「리플로우 공정 검사」등의 복수의 공정이 있어, 종래는 인간의 눈으로 검사를 행하고 있었습니다. 그러나 기판의 소형화나 인손 부족에 의해, 「기판 검사 장치」를 이용한 검사의 역할이 커지고 있습니다.
그러한 기판 검사 장치의 어느 부분에서 스테핑 모터가 작동하고 있습니까? 그것은 「기판 위치를 맞추는 폭 맞추기」의 부분입니다. 조금 이해하기 어렵다고 생각하므로 아래 그림을 사용하여 소개합니다. 기판은 벨트를 타고 각 행정의 검사를 거쳐 다음 행정으로 보내집니다. 그 때 기판의 「위치가 어긋나 버리거나, 각도가 구부러져 버리거나」하고는, 정확한 검사를 할 수 없습니다. 스테핑 모터는 폭 맞춤의 위치를 제어함으로써 「딱 맞는 상태」로 기판을 검사로 돌리는 기능을 하고 있습니다.

자동 개찰기에서 사용되는 스테퍼 모터

역에서 표를 통과할 때의 자동 개찰기에서도 스테핑 모터는 사용되고 있습니다.
사용 개소는, 승차권을 삽입구로부터 출구까지 운반하는 「반송 부분」입니다. 자동 개찰기의 내부는 반송용 벨트를 사용해, 승차권을 반송하고 있습니다만, 그 벨트는 스테핑 모터의 동력을 사용해 움직이고 있습니다. 아침 등의 러쉬시에는 혼잡의 원인이 되지 않도록, 입구로부터 출구까지 「1초 이내」에 반송할 필요가 있습니다. 또한 정확하게 출구에서 움직임을 멈추는 것으로, 딱과 수중에 승차권을 전달할 수 있습니다.

선재 가공기에서 사용되는 스테퍼 모터

선재 가공기란 선재선을 가공하기 위한 기계입니다.
선재는, 선과 같이 길쭉한 강재로, 철사와 같은 것을 이미지해 주시면 알기 쉬울지도 모릅니다. 그 선재를 「길이를 자른다」 「첨단의 피복을 향한다」 「나사해서 와이어로 한다」 「나사・스프링으로 한다」 등 다양한 가공을 하는 기계가, 선재 가공기입니다.
스테핑 모터는 선재 가공기의 「선재의 이송 부분」에 사용되고 있습니다. 아래 그림과 같이 가공부까지 필요한 길이의 선재를 보냅니다. 스테핑 모터가 편리한 이유로는 스테핑 모터의 「정속으로 회전하는」특징을 살리면 선재를 풀지 않고 가공부까지 보낼 수 있습니다.

슬롯 머신에 사용되는 스테퍼 모터

여러분의 친밀한 존재이기도 한, 「유희 게임」에도, 의외로 많은 스테핑 모터가 사용되고 있습니다. 그 대표 예가 「슬롯 머신」입니다. 슬롯 머신의 도대체 어디에 스테핑 모터가 사용되고 있습니까?
대답은 '릴'입니다. 릴이란, 슬롯의 3개의 도안이 늘어선 부분으로, 슬롯 게임의 「정말로 주역」이라고도 말할 수 있는 부분입니다. 플레이어가 버튼을 누른 타이밍에 맞추어, 릴은 “결정된 위치에 딱 맞습니다”. 그 움직임을 실현할 때 스테핑 모터는 작동하고 있습니다 (아래 그림). 슬롯 게임을 하면서 두근두근 하는 것도, 하라하라 하는 것도, 실은 스테핑 모터가 일약 사고 있네요.

크레인 게임에 사용되는 스테퍼 모터

계속해서 또 하나만, 유희 게임에서 사용되고 있는 스테핑 모터를 소개합니다. 그것은 "크레인 게임의 팔 부분"입니다.
암을 전후 좌우로 "이동"시키는 움직임은 스테핑 모터로 만들어집니다.
이쪽도 또, 크레인 게임의 묘미라고 할 수 있는 부분을, 스테핑 모터가 담당하고 있습니다.
버튼에서 손을 뗀 순간, 암이 “시차 없이 딱 맞는” 두근두근한 느낌을 만들어내고 있는 것은, 실은 스테핑 모터이기도 합니다.
이와 같이, 산업용의 기계 뿐만이 아니라, 친밀한 즐거운 부분에서도 스테핑 모터는 활약하고 있습니다.

감시 카메라에 사용되는 스테퍼 모터

우리 도시의 안전을 매일 지켜주는 감시 카메라. 그 중에도 스테핑 모터는 사람 모르고 힘을 발휘하고 있습니다. 어떤 부분에서 일하는지, 그것은 카메라의 “가동 부분(목 흔들림 부분)”입니다. 감시 카메라는 그 성질상, 상하 좌우뿐만 아니라, 때로는 360°의 감시가 요구되는 제품도 있습니다. 스테핑 모터는 그 이동·위치결정에 사용되는 경우가 많습니다. 단, 스테핑 모터는 「저속 회전시에 진동이 커져 버린다」라는 약점이 있으므로, 저속기(기어)를 사용하거나 서보 모터로 교체하는 등의 대책이 필요할 경우가 있습니다.

3. 스테퍼 모터의 사례 일람

장치의 고속화·저소음화를 실현시킨 업계 톱의 스테핑 모터란?

토크를 유지하면서 소음 문제도 해결한 스테핑 모터란?

기구의 소형화·사이클 타임 향상을 실현한 스테핑 모터란?

모터의 탈조·발열을 억제해 분석 장치의 사이클 타임을 단축한 클로즈드 루프 스테핑 모터란?

고속역에서의 토크업 약 1.5배를 달성한 스테핑 모터의 커스터마이즈란?

"4축 일체형 클로즈드 루프 스테핑 시스템 "이 "부드러운 곡선"을 실현

분광 장치를 소형화할 수 있는 고정밀도·소형 스테핑 모터를 찾아라!

클램프 기구를 자동화해 “종래비 2/3의 소형화”를 달성시킨, “볼 나사 일체형 스테핑 모터”란?

서보와 스텝의 “좋은 사촌 취급”! 신속하게 움직여, 딱 맞는 위치 결정.

4. 끝에

이상, 스테핑 모터가 「생활의 어떤 부분에서 활약하고 있는 것인가」에 대해서, 소개 했습니다. 실제로 보이는 것은 거의 없는 모터입니다만, 앞으로도 다양한 용도로, 많은 제품 중에서 사용되어 갈 가능성이 있습니다. 실제 움직이는 모습을 상상하면서 몸 주변의 제품을 살펴보면 재미있을지도 모릅니다.

게시일: 2021-08-06 00:00