ステージ、ドライブ、エンコーダー設計。

ベアリング、位置測定システム、モーターおよびドライブシステム、およびコントローラーの高精度の位置決めシステムを構成するコンポーネントは、可能な限り連携して連携する必要があります。パート1対象システムのベースとベアリング。パート2カバーされた位置測定。ここでは、ステージ、ドライブ、エンコーダー設計について説明します。ドライブアンプ;およびコントローラー。

線形エンコーダーを使用する場合、線形ステージを組み立てる3つの一般的に使用される方法：
•ドライブとエンコーダーは、スライドの質量中心にできるだけ近くに配置されます。
•ドライブは質量の中心にあります。エンコーダーは片側に取り付けられます。
•ドライブは片側にあります。エンコーダー、他のエンコーダー。

理想的なシステムには、エンコーダとともにスライド質量の中心にドライブがあります。ただし、これは通常非現実的です。通常の妥協点は、ドライブを片側にわずかに外します。エンコーダーは、もう一方に少し離れています。これにより、ドライブシステムの隣にモーションフィードバックがあるため、中央ドライブの適切な近似が得られます。駆動力がスライドに不要な力ベクトルを導入してねじれやコッキングを引き起こすため、中央ドライブが好まれます。ベアリングシステムはスライドをしっかりと制約するため、コッキングは摩擦、摩耗、荷重の不正確さの増加をもたらします。

別の方法では、スライドの両側に1つずつ、2つのドライブを備えたガントリースタイルシステムを使用します。結果として生じる駆動力は、中央ドライブをエミュレートします。この方法を使用すると、中央の位置フィードバックを見つけることができます。これが不可能な場合は、両側にエンコーダを見つけて、特別なガントリードライブソフトウェアでテーブルを制御できます。

ドライブアンプ
サーボドライブアンプは、コントローラーからコントロール信号（通常±10 VDC）を受け取り、動作電圧と電流出力をモーターに提供します。一般に、線形アンプとパルス幅変調（PWM）アンプの2種類のパワーアンプがあります。

線形アンプは非効率的であるため、主に低電力ドライブで使用されます。線形アンプの出力電力処理能力の主要な制限は、出力段階の熱特性と出力トランジスタの故障特性です。出力段階の電力散逸は、出力トランジスタ全体の電流と電圧の積です。対照的に、PWMアンプは効率的であり、通常100 Wを超える電力容量に使用されます。これらのアンプは、最大50 MHzの周波数で出力電圧を切り替えます。出力電圧の平均値は、コマンド電圧に比例します。このタイプの利点は、電圧がオン /オフになっているため、電力散逸容量が大幅に増加したことです。

アンプタイプを選択したら、次のステップは、アンプがアプリケーションの最大モーター回転速度（または線形モーターの線形速度）に必要なレベルで必要な連続電流と出力電圧を提供できるようにすることです。

ブラシレス線形モーターの場合、アンプを別の区別することができます。一般に、2種類の運動整流が使用されています。台形と正弦波です。台形整流は、3つのフェーズのそれぞれの電流がオンまたはオフのいずれかを切り替えるという点で、デジタルタイプの整流です。モーターに埋め込まれたホール効果センサーは通常これを行います。外部マグネットはセンサーをトリガーします。ただし、ホール効果センサー、コイル巻線、磁石の関係は重要であり、常に小さな位置の耐性が含まれます。したがって、センサーの応答タイミングは、常に真のコイルとマグネットの位置を使用して、常に幾分わずかにフェーズ外に発生します。これにより、コイルへの電流の適用がわずかに変動し、避けられない振動につながります。

台形整流は、非常に正確なスキャンおよび一定速度アプリケーションにはそれほど適していません。ただし、正弦波整流よりも安価であるため、高速、ポイントツーポイントシステム、または動きの滑らかさが処理に影響しないシステムで広く使用されています。

正弦波整流では、オンオフスイッチングは発生しません。むしろ、電子スイッチングによって、3つのフェーズの360°の電流位相シフトが正弦波パターンで変調されます。これにより、モーターからの滑らかで一定の力が生じます。したがって、正弦波型の整流は、精密な輪郭を作るのに適しており、スキャンやビジョンの使用などの正確な一定速度を要求するアプリケーションに適しています。

コントローラー
ここで適切に議論できるよりも多くのクラスのコントローラーがあります。基本的に、コントローラーは、プログラミング言語と制御ロジックに応じて、いくつかのカテゴリに分割される場合があります。

プログラマブルロジックコントローラー（PLCS）は、「はしご」ロジックスキームを使用します。それらは主に複数の個別の入力/出力（I/O）関数を制御するために使用されますが、いくつかは制限されたモーションコントロール機能を提供します。

数値制御（NC）システムは、業界標準の言語、RS274D、またはバリアントを介してプログラムされています。それらは、多軸制御を備えた球形およびらせん形などの複雑な動きを実行できます。

非NCシステムは、基本的なモーションプロファイル用の使いやすいインターフェイスプログラムを含む、さまざまな独自のオペレーティングシステムを使用しています。これらのコントローラーのほとんどは、モニターまたはキーボードのない基本的なコントローラーモジュールで構成されています。コントローラーは、RS-232ポートを介してホストと通信します。ホストは、パーソナルコンピューター（PC）、馬鹿げたターミナル、またはハンドヘルド通信ユニットです。

ほとんどすべてのアップテートコントローラーはデジタルコントローラーです。それらは、アナログコントローラーで前代未聞の信頼性と使いやすさを提供します。速度フィードバック情報は通常、軸位置信号から導出されます。すべてのサーボパラメーターは、ドライブアンプの「POTS」を積極的に調整するのではなく、ソフトウェアを介して調整されます。ほとんどの最新のコントローラーは、すべての軸サーボパラメーターの自動導入も提供しています。

より高度なコントローラーには、分散処理およびデジタル信号プロセッサ（DSP）軸制御も含まれます。 DSPは本質的に、数学的計算を非常に迅速に（マイクロプロセッサよりも少なくとも10倍高速）するように特別に設計されたプロセッサです。これにより、125ミリ秒の順にサーボサンプル時間を提供できます。利点は、一定の速度制御と滑らかな輪郭のための軸の正確な制御です。

比例積分誘導性（PID）フィルターアルゴリズムと速度および加速フィードフォワード軸の軸のサーボ制御を強化します。さらに、加速と減速プロファイルのSカーブプログラミングは、通常、テーブルの動きの開始と停止に伴うジャークを制御します。これにより、より滑らかで制御された動作が得られ、位置と速度の両方の沈降時間が速くなります。

コントローラーには、広範なデジタルまたはアナログの入力/出力機能も含まれます。ユーザープログラムまたはサブルーチンは、位置、時間、またはステータス情報、変数の値、数学操作、外部I/Oイベント、またはエラー割り込みに応じて変更できます。ユーザーのプロセスは簡単に自動化できます。

さらに、ほとんどのコントローラーは、電子乗算を通じて位置フィードバック解像度を増やすことができます。 4×乗算は一般的ですが、一部の高度なコントローラーは256倍も乗算できます。これは精度の改善を提供しませんが、軸位置の安定性が実際に増加し、さらに多くの用途で再現性が増加します。

全体的なアプローチでは、上記の要因に加えて、予算、環境、平均余命、メンテナンスの容易さ、MTBF、エンドユーザーの好みなど、コンポーネントの決定を変更する可能性のある他の要因を考慮する必要があります。モジュラーアプローチにより、システムが全体的なコンポーネントの互換性のためにベースから分析された場合、最も要求の厳しいアプリケーション要件を満たす標準の容易に利用可能なコンポーネントからのシステムアセンブリが可能になります。