ほとんどの人は、並列ドライブシステムをデカルト/ガントリーロボットに見られるシステムと考えています。ただし、並列駆動型システムは、単一のドライブコントローラーから並行して動作する2つ以上の線形モーターと見なすこともできます。これは、デカルト/ガントリースタイルのロボットに加えて、サブナノメートメータから高音声計の範囲の解像度と位置の精度を有する高精度および超高精度の単軸ロボットなど、他の主要なモーションコントロール領域をカバーします。これらのシステムは、光学と顕微鏡、半導体製造、工作機械、強力な材料テスト装置のアクチュエーター、ピックアンドプレイスワーク、組み立て操作、機械工具の取り扱い、アーク溶接などの領域に入ります。全体として、ミクロンとサブミクロンの両方の世界にアプリケーションがあります。
並列ドライブの問題
すべての並列ドライブシステムの主要な問題は、直交アライメントです。これは、平行軸方式を維持する能力です。ネジ、ラック、ピニオン、ベルト、チェーンなどの機械的に駆動されるシステムでは、主な問題は、機械システムの誤りや積み上げによる許容範囲からの結合です。ダイレクトドライブシステムでは、線形モーターの設置エラーと分散のために導入された正弦誤差の追加の問題があります。
これらの問題を克服するための最も一般的な慣行は、平行システムの両側を独立して推進および制御することですが、電子的に同期することです。このようなシステムのコストは、単一軸システムの2倍のドライブと位置感知エレクトロニクスを必要とするため、高くなっています。また、システムのパフォーマンスを低下させる可能性のある同期と追跡エラーも追加します。
線形シャフトモーターを並行して接続することを可能にするものは、非常に応答性の高いモーターです。同じ制御信号が与えられた場合、2つの同一の線形シャフトモーターによって生成される動的運動は同じです。
すべての並列駆動型システムと同様に、線形シャフトモーターは、軸に単一のフリードームの動きしか持たないメカニズムと物理的に結合する必要があります。これにより、並列リニアシャフトモーターは、単一のエンコーダーと単一のサーボドライバーで操作を許可する単一のユニットとして機能します。また、適切に取り付けられた線形シャフトモーターは接触せずに動作するため、システムに機械的な結合を導入することはできません。
これらのステートメントは、非接触線形モーターに当てはまります。線形シャフトモーターは、いくつかの領域の他の非接触線形モーターとは異なり、並列アプリケーションでうまく機能します。
線形シャフトモーターの設計により、永久磁石が電磁界の中心にあり、エアギャップが批判的ではありません。コイルは磁石を完全に囲んでいるため、磁場の正味の効果は力です。これにより、エアギャップの違いによって引き起こされる力の変動は、不整合または機械加工の違いにより、モーターのアライメントと設置を単純にします。
ただし、正弦誤差 - 主要な問題 - は、非接触線形モーターの力の違いを引き起こす可能性があります。
線形シャフトモーターのような線形モーターは、同期モーターとして定義されます。実際には、電流がコイルに適用され、磁石トラックの永久磁石の磁場に同期する電磁石を形成します。線形モーターの力は、これらの磁場の相対強度と意図的な不整合の角度から生成されます。
平行駆動システムでは、すべての磁場が完全に整列している場合、すべてのコイルと磁気トラックが単一のモーターになります。ただし、コイルまたは磁気トラックの不整合は、磁場の誤りを引き起こし、各モーターに異なる力を生成します。この力の違いは、システムに結合することができます。したがって、正弦誤差は、コイルまたは磁気トラックの不整合によって生成される力の違いです。
正弦誤差は、次の方程式で計算できます。
Fdif=Fgen×罪(2πddif/MPnn)
どこFdif= 2つのコイル間の力の違い、Fgen=生成された力、Ddif=ミスアライメントの長さ、およびMPnn=北から北への磁気ピッチ。
市場でのほとんどの線形モーターは、IR損失と電気時定数を減らすことを試みると、25〜60 mmの範囲の北から北から北の磁気ピッチで設計されています。たとえば、30mmの線形モーターでのわずか1 mmの不整合nnピッチは約21%の電力損失をもたらします。
線形シャフトモーターは、偶発的な不整合によって引き起こされる正弦誤差の効果を低下させるはるかに長い北から北から北への磁気ピッチを使用することにより、この損失を補います。 90 mm NNピッチを持つ線形シャフトモーターでの1 mmの同じ不整列は、7%の電力損失のみを生成します。
並列ドライブシステム
フィードバックが作業ポイントの質量の中心に直接ある場合、高および超高精度の単軸ロボットでのみ、真に正確なポジショニングが可能です。モーターからの力の生成も、作業ポイントの質量の中心にも焦点を合わせる必要があります。ただし、通常、モーターとフィードバックをまったく同じ場所に置くことは不可能です!
質量の中心にエンコーダーを置き、質量の中心から均等に間隔を置いた平行線形シャフトモーターを使用すると、質量中心の目的のフィードバックと力の生成が得られます。これは、このタイプのパラレルドライブを作成するために2セットのエンコーダーとサーボドライブを必要とする他のタイプのパラレルドライブシステムでは不可能です。
シングルドライブ/シングルエンコーダーは、超高精度の使用で最適に機能し、Gantry-System Buildersに大きな利点を提供します。過去には、システムには、電子的に接続された2つの異なるコントローラーを使用して、2つの異なるボールネジを運転する2つの異なるモーター、または2つのドライブで電子的に接続された2つのエンコーダーを備えた2つの線形モーターでさえありました。システムの剛性が十分に高い限り、同じアクションが2つの線形シャフトモーター、1つのエンコーダー、1つのアンプ/ドライバーから生じる可能性があります。
これは、非常に大量の力を必要とするアプリケーションにとっても利点です。任意の数の線形シャフトモーターを並行して接続することが可能であるため、その力を一緒に追加することができます。
投稿時間:APR-15-2024