顧客は、メンテナンスと機器のサイズを削減し、スループットとマシンのセットアップを速くする必要があります。これらの要件を満たすために、機器メーカーは機械的コンポーネントよりもサーボ制御の動きを選択しています。

モーションコントロールは、マシンの機能と制限を定義します。したがって、スループットと柔軟性を最大化し、メンテナンスを減らすには、そのマシン内でモーションがどのように制御されるかをアップグレードする必要があります。従来の制御設計やデバイスからサーボ制御に変換するほとんどの理由は、これらの利点の1つ以上を取得することです。

•スループットを増やします。サーボモーターは、高い加速速度と速度を生成します。
•精度を向上させます。サーボは、動く速いピースを処理するのに必要な高精度を提供できます。
•柔軟性を高めます。サーボは、従来の機械的コンポーネントの電子バージョンを提供します。たとえば、電子カムプロファイルはほぼ瞬時に変更できます。プログラム可能なモーションプロファイルは、さまざまな製品サイズと構成に合わせて調整できます。電子「ギア」比は、さまざまな機械速度に対応するために変化する可能性があります。また、電子ギアを使用すると、長いシャフト、ギア、ベルトの必要性を排除するため、アプリケーションに便利なモーターをどこにでも配置できます。

さらに、1つの電気的な「ラインシャフト」は、ほぼ無制限の数の軸にリンクできます。複数の構成を持つマシンの場合、これは追加のモーション軸に追加の機械的リンクを必要としないことを意味します。

サーボは、利用可能な情報が増加するため、柔軟性も追加します。たとえば、多くのサーボコントローラーは、トラブルシューティングを支援する障害とエラー条件の履歴を保存します。ほとんどのサーボシステムは、パフォーマンス分析のためにオシロスコープスタイルの図を表示することもできます。 •メンテナンスを減らします。サーボは、機械の機械部品の数を減らすのに役立ちます。電子ギアはベルトを置き換えます。電子カムは摩耗の影響を受けません。電子制限スイッチは、時折再調整または交換する必要はありません。

サーボには、一定の量の研究と経験が必要です。サーボコントロールが初めての場合は、最初のシステムの選択と適用に時間を費やすことを期待してください。 （サーボ用語に関するメモ：単語コントローラーはいくつかの用途を見つけます。システムまたはモーションコントローラーは通常、動きを制御するプログラムを実行します。モーターコントローラーは1つを制御しますモーター。混乱を減らすために、モーターコントローラーをドライブと呼びます）。

アプリケーションのサイジングと選択

サーボコンポーネントの選択とサイジングは、モーター、ドライブ、コントローラー、および産業用PCまたはPLCの可能性のあるコンポーネントの数のために複雑に見える場合があります。あなたの背景が機械的である場合、これは威圧的です。幸いなことに、企業（コンポーネントサプライヤーと制御システムインテグレーター）は、これらのコンポーネントを一緒にパッケージ化し、アプリケーション支援を提供します。自分で行うか、パッケージを購入するかにかかわらず、基本的なプロセスは次のとおりです。

最初に、モーターを選択します。モーターの形状を選択して、モーター選択を開始します。アスペクト比が大きい（直径が小さい）モーターが最も一般的です。それらは正方形または丸いものである可能性があり、優れた価値とパフォーマンスを提供します。ディスクモーター（大きな直径の短い）は狭い場所に収まり、低腸内ローターのために高い加速を提供します。これらのモーターはどちらも、密閉された封印されたバージョンと封印されていないバージョンで利用できます。

フレームレスまたは積分モーター、ローターとステーターをマシンに統合するために分離します。これらのモーターは、コンパクトな設計を可能にし、精度を向上させ、振動を減らすことにより、ダイレクトドライブの動作を強化します。

標準の回転モーターと関連するドライブメカニズムを置き換える線形モーターは、直接線形運動を作成します。それらは、スループットと精度を数回同時に増やすことができます。

モーターのサイジング。モーターサイズは、主にトルク：ピークと連続に基づいています。サイジングモーターは挑戦的である可能性があり、開発サイクルの後半まで間違いが見つからない場合があります。その時点でモーターサイズを増やすことは困難な場合があるため、計算にマージンを含めることが賢明です。プロセスに慣れていない場合は、おそらく自動車会社のアプリケーションエンジニアに頼る必要があります。

フィードバックを選択します。最も一般的なフィードバックデバイスは、エンコーダーとリゾルバーです。エンコーダーは、パルス列車を生産する光学デバイスです。パルスカウントは、角移動に比例します。特に高解像度では、高精度を提供します。リゾルバーは、モーターの1つの革命内で絶対的な位置を感知し、その頑丈さで知られている電気機械的デバイスです。アプリケーションに最適なものを選択してください。

フィードバックセンサーの種類を選択したら、その解像度を選択する必要があります。通常、1,000本のラインエンコーダー、または同等に12ビットリゾルバーが十分な解像度を提供します。どちらも、革命ごとに約4,000の異なるポジションを生成し、これは約0.1度の解像度に相当します。ただし、アプリケーションがより高い解像度が必要な場合は、センサーを適切に選択する必要があります。注意の1つの単語：解像度と精度を区別します。多くのサーボは、リゾルバフィードバックのために選択可能な解像度を提供します。ただし、精度（通常は10〜40 arc-min）は影響を受けない場合があります。

ドライブを選択します。電源モジュラー（個別）またはドライブに統合されているかどうかを検討してください。同じ家族の3つ以上のドライブが近接しているため、モジュラー電源はうまく機能します。 1つの軸を使用すると、統合された電源が通常より良く適合します。 2つの軸を使用すると、両方の溶液がほぼ同じです。

ドライブを囲むことを計画している場合は、ドライブサイズがかなり異なり、機器の全体的なサイズに影響を与える可能性があることに留意してください。エンクロージャーのサイズに応じて、さまざまな冷却オプションを調査する必要がある場合があります。

正弦整流と6段階

ドライブからモーターへのパワーウェーブフォームは、ブラシレスサーボモーターの2つの方法で、6段階と正弦波の傾向があります。正弦波では、ドライブによって生成される電流波形は、正弦波に近似する電流を生成します。これにより、より滑らかなトルクが生成され、加熱が少なくなります。 6段階の方法は、シンプルな電子機器を使用して6セグメントの平方波を生成します。コストは低くなりますが、6段階では低速で大まかな動作があります。

チューニングの柔軟性。チューニング、フィードバックループのゲインを選択するプロセスは、高性能と安定した動作を維持するために必要です。過去には、チューニングは科学よりも芸術でした。現在、Modern Servo Drivesは、機械設計者を支援するための多くのツールを提供しています。自動調整（またはセルフチューニング）、ドライブが機械システムを興奮させ、ループゲインのセットを生成するプロセスは、ほぼ標準です。ほとんどのドライブにはデジタルゲインが設定されているため、はんだ鉄やポットトリマー（小さなドライバー）は必要ありません。より複雑なメソッドがたまにしか必要ないかもしれませんが、それらを利用できるようにすると、より多くのオプションが提供されます。

アナログドライブは安価になる可能性がありますが、ポテンショメータを調整したり、パッシブコンポーネントを変更したりしてループを調整する必要がある場合があります。どちらの選択でも、チューニングは学習曲線の一部であり、いくつかの研究と実験が必要です。

通信を駆動します。多くのドライブがアナログ信号を使用して、速度とトルクコマンドを配信します。ただし、デジタル通信は、通信配線を減らし、システムの柔軟性を高めるため、人気を博しています。多くのドライブは、Devicenet、Profibus、特にSercosと呼ばれるモーションコントロール用の新しいネットワークなどのネットワークと互換性があります。

電圧。 110 VACの電力は、工場の床で手に入れるのが難しいかもしれないことに注意してください。ヨーロッパでは、460 VACが人気があります。 230 VACドライブを使用すると、海外で使用するために機械の変圧器が必要になる場合があります。残念ながら、460 VACドライブは高価になる可能性があります。妥協点は、電力半導体を使用して電圧レベルを変換するユニバーサル電源です。モジュール式電源を備えたシステムの場合、1つのユニバーサル電源は230〜480 VACの電圧を使用して、230 VAC軸をいくつか電源とすることができます。

考慮すべき最後のポイントでは、マシンで少数のドライブファミリのみを使用することにより、スペアパーツリストを簡素化します。

コントローラーを選択します

コントローラーを選択するときは、単一​​軸または複数軸を選択します。シングル軸コントローラーは、モーションコントローラー、ドライブ、および多くの場合、1つのパッケージに統合された電源を組み合わせます。 1つまたは2つの軸システムでは、これらのコントローラーはコスト、サイズ、配線、およびシステムの複雑さを削減できます。

マルチ軸コントローラーは通常、より複雑なシステムにより適しています。第一に、特に軸数が増加するにつれて、彼らは通常、コストを削減します。第二に、1つのプログラムがすべての動きを制御できるため、システムの複雑さを軽減します。また、これらのモーションコントローラーは、通常、軸が他の軸にリンクするようにするため、同期の柔軟性を高め、プログラムの実行中にそのリンクを変更できます。

コントローラーの選択後、「ボックス」または「ボード」構成のいずれかを選択する必要があります。ボックス構成は、スタンドアロン操作が可能な囲まれたコントローラーです。ボードコントローラーは産業用コンピューターに接続します。すでに機械に産業用コンピューターがある場合、互換性のあるボードはコストを削減し、制御とマシンの統合を強化できます。産業用コンピューターを使用する予定がない場合は、通常、ボックスベースのコントローラーを追加しやすくなります。

機能セットを評価します

最後に、コントローラー機能を評価します。これまでに議論された機能を考えてみましょう：ギアリング、カム、高速登録、プログラム可能な制限スイッチ。ほとんどのコントローラーはこれらの機能を何らかの形で提供しますが、詳細はアプリケーションのニーズと比較する必要があります。操作中にギア比を変更する必要がありますか？その場でカムプロファイルを変更する必要がありますか？どのような登録の正確性が必要ですか？操作中に速度またはターゲット位置の変更が必要ですか？コントローラーはこのアプリケーションのために十分な軸をサポートしていますか？マシンの将来のバージョンに適合しますか？

コストを扱う

サーボコンポーネントのコストは、多くの場合、交換する機械コンポーネントのコストよりも高くなります。ただし、いくつかの重要な要因は、この高いコストを緩和します。たとえば、複雑な機械装置を排除すると、総コストとマシンのサイズを削減でき、システムの値が増加する可能性があります。サーボコントローラーは、多くの場合、PLCを交換します。この場合、サーボに変換するコスト全体をオフセットできます。柔軟性が追加されると、マシンモデルの数、またはマシンのラインを生産するために必要なプロセスが減少し、製造コストが削減される可能性があります。

一般的な考慮事項

モーション関数を超えて、他の質問があります。言語はあなたのプロセスをサポートすることができますか？それは非常に複雑であるため、あなたはそれを学ぶ時間を過度に費やす必要がありますか？製品はマルチタスクをサポートしていますか？さまざまなプロセスのさまざまなプログラムを作成できる手法であるマルチタスクは、複雑なマシンのプログラミングを簡素化します。

これらの質問はすべて、特に電子モーションコントロールが初めての場合、答えるのが難しい場合があります。コントローラーを提供するほとんどの企業はそれらをよくサポートしています。選択プロセス中に、多くの質問をしてください。製品を評価するだけでなく、サポートを評価するのに役立ちます。最後に、あなたの会社での開発活動の将来を考慮してください。今後数年間にわたって製品やサポートを提供できるベンダーを選びます。