무대, 드라이브 및 인코더 디자인.

베어링, 위치 측정 시스템, 모터 및 드라이브 시스템 및 컨트롤러를 구성하는 구성 요소는 가능한 한 함께 작동해야합니다. 파트 1은 시스템베이스 및 베어링을 다루었습니다. 파트 2는 위치 측정을 다루었습니다. 여기서 우리는 단계, 드라이브 및 인코더 디자인에 대해 논의합니다. 드라이브 앰프; 그리고 컨트롤러.

선형 인코더를 사용할 때 선형 단계를 조립하는 3 가지 3 가지 방법 :
• 드라이브 및 인코더는 슬라이드의 질량 중심에 가능한 한 또는 가깝게 배치됩니다.
• 드라이브는 질량 중앙에 있습니다. 인코더가 한쪽에 부착됩니다.
• 드라이브는 한쪽에 있습니다. 다른 하나는 인코더입니다.

이상적인 시스템은 인코더가있는 슬라이드 질량 중앙에 드라이브를 갖습니다. 그러나 이것은 일반적으로 비현실적입니다. 일반적인 타협은 드라이브를 한쪽으로 약간 떨어 뜨립니다. 인코더는 다른쪽으로 약간 떨어집니다. 이것은 드라이브 시스템 옆의 모션 피드백과 함께 중앙 드라이브의 근사치를 제공합니다. 드라이브 포스가 원치 않는 힘 벡터를 슬라이드에 도입하여 비틀림 또는 코킹을 유발하기 때문에 중앙 드라이브가 선호됩니다. 베어링 시스템은 슬라이드를 단단히 제한하기 때문에 코킹은 마찰, 마모 및 하중 위치 부정확성을 증가시킵니다.

대체 방법은 슬라이드의 양쪽에 하나씩 두 개의 드라이브가있는 갠트리 스타일 시스템을 사용합니다. 결과 드라이브 포스는 중앙 구동을 모방합니다. 이 방법을 사용하면 중앙에서 위치 피드백을 찾을 수 있습니다. 불가능한 경우 양쪽에 인코더를 찾아 특수 갠트리 드라이브 소프트웨어로 테이블을 제어 할 수 있습니다.

드라이브 앰프
서보 드라이브 앰프는 컨트롤러에서 일반적으로 ± 10 VDC (일반적으로 ± 10 VDC)를 수신하고 작동 전압 및 모터에 대한 전류 출력을 제공합니다. 일반적으로 선형 증폭기와 PWM (Pulse-Width-Modulated) 앰프의 두 가지 유형의 전력 증폭기가 있습니다.

선형 증폭기는 비효율적이므로 주로 저전력 드라이브에 사용됩니다. 선형 증폭기의 출력 전력 처리 용량에 대한 주요 한계는 출력 단계의 열 특성 및 출력 트랜지스터의 고장 특성입니다. 출력 단계의 전력 소실은 출력 트랜지스터의 전류 및 전압의 산물입니다. 대조적으로 PWM 앰프는 효율적이며 일반적으로 100W 이상의 전력 용량에 사용됩니다.이 증폭기는 최대 50MHz의 주파수에서 출력 전압을 전환합니다. 출력 전압의 평균값은 명령 전압에 비례합니다. 이 유형의 장점은 전압이 켜지거나 끄는 것이 전력 소산 용량을 크게 증가 시킨다는 것입니다.

앰프 유형을 선택한 후에는 다음 단계는 앰프가 애플리케이션의 최대 모터 회전 속도 (또는 선형 모터의 선형 속도)에 필요한 레벨에서 필요한 연속 전류 및 출력 전압을 제공 할 수 있도록하는 것입니다.

브러시리스 선형 모터의 경우 앰프를 다른 차별화 할 수 있습니다. 두 가지 유형의 운동 정류는 일반적으로 사다리꼴과 정현파입니다. 사다리꼴 정류는 3 단계 각각의 전류가 켜거나 끄는 데있어 디지털 유형의 정류입니다. 모터에 이식 된 홀 효과 센서가 일반적으로이를 수행합니다. 외부 자석이 센서를 트리거합니다. 그러나 홀 효과 센서, 코일 권선 및 자석 사이의 관계는 중요하며 항상 작은 위치 공차를 포함합니다. 따라서 센서의 응답 타이밍은 항상 진정한 코일과 자석 위치로 약간의 위상을 벗어납니다. 이것은 코일에 전류를 적용하는 데 약간의 변화가 발생하여 피할 수없는 진동으로 이어집니다.

사다리꼴 정류는 매우 정확한 스캐닝 및 일정한 속도 응용에 덜 적합합니다. 그러나 정현파 정류보다 저렴하므로 고속, 지점 간 시스템 또는 모션 매끄러움이 처리에 영향을 미치지 않는 시스템에 광범위하게 사용됩니다.

정현파 정류에서는 온 오프 스위칭이 발생하지 않습니다. 오히려, 전자 스위칭을 통해, 3상의 360-DEG 전류 상 이동은 정현파 패턴으로 조절된다. 이로 인해 모터에서 매끄럽고 일정한 힘이 발생합니다. 따라서 정현파 모양의 정류는 정밀 윤곽을 만들고 스캐닝 및 비전 사용과 같은 정확한 일정한 속도를 요구하는 응용 프로그램에 적합합니다.

컨트롤러
여기에서 적절하게 논의 할 수있는 것보다 더 많은 클래스의 컨트롤러가 있습니다. 기본적으로 컨트롤러는 프로그래밍 언어 및 제어 로직에 따라 여러 범주로 나눌 수 있습니다.

프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러 (PLC)는 "사다리"로직 체계를 사용합니다. 이들은 주로 다중 개별 입력/출력 (I/O) 기능을 제어하는 ​​데 사용되지만 일부는 제한된 모션 제어 기능을 제공합니다.

NC (Numerical Control) 시스템은 업계 표준 언어, RS274D 또는 변형을 통해 프로그래밍됩니다. 그들은 다 축소 제어를 통해 구형 및 나선형 모양과 같은 복잡한 운동을 수행 할 수 있습니다.

Non-NC 시스템은 기본 모션 프로파일을위한 사용하기 쉬운 인터페이스 프로그램을 포함하여 다양한 독점 운영 체제를 사용합니다. 이러한 컨트롤러의 대부분은 모니터 나 키보드가없는 기본 컨트롤러 모듈로 구성됩니다. 컨트롤러는 RS-232 포트를 통해 호스트와 통신합니다. 호스트는 개인용 컴퓨터 (PC), 멍청한 터미널 또는 핸드 헬드 통신 장치 일 수 있습니다.

거의 모든 업 도트 컨트롤러는 디지털 컨트롤러입니다. 그들은 아날로그 컨트롤러에서 들어 본 적이없는 수준의 신뢰성과 사용 편의성을 제공합니다. 속도 피드백 정보는 일반적으로 축 위치 신호에서 파생됩니다. 모든 서보 매개 변수는 드라이브 앰프 "포트"를 힘들게 조정하기보다는 소프트웨어를 통해 조정되며, 사용 후 및 온도가 변경되는 경향이 있습니다. 대부분의 최신 컨트롤러는 모든 축 서보 매개 변수의 자동 조정을 제공합니다.

보다 고급 컨트롤러에는 분산 처리 및 디지털 신호 프로세서 (DSP) 축 컨트롤도 포함됩니다. DSP는 본질적으로 수학적 계산을 매우 빠르게 (마이크로 프로세서보다 적어도 10 배 더 빠르게) 만들기 위해 특별히 설계된 프로세서입니다. 이것은 125msec의 순서로 서보 샘플 시간을 제공 할 수 있습니다. 이점은 일정한 속도 제어 및 부드러운 윤곽을위한 축의 정확한 제어입니다.

비례 적분-비방 (PID) 필터 알고리즘 및 속도 및 가속 피드 포워드는 축의 서보 제어를 향상시킵니다. 또한, 가속 및 감속 프로파일의 S-Curve 프로그래밍은 일반적으로 테이블 모션을 시작하고 중지하는 것과 함께 진행되는 저크를 제어합니다. 이것은 더 부드럽고 통제 된 작동을 제공하여 위치와 속도 모두에 대한 빠른 정착 시간을 초래합니다.

컨트롤러에는 광범위한 디지털 또는 아날로그 입력/출력 기능도 포함됩니다. 위치, 시간 또는 상태 정보, 변수 값, 수학 연산, 외부 또는 내부 I/O 이벤트 또는 오류 인터럽트에 따라 사용자 프로그램 또는 서브 루틴을 변경할 수 있습니다. 사용자의 프로세스를 쉽게 자동화 할 수 있습니다.

또한 대부분의 컨트롤러는 전자 곱셈을 통해 위치 피드백 해상도를 증가시킬 수 있습니다. 4 × 곱셈은 일반적이지만 일부 고급 컨트롤러는 256 ×만큼 곱할 수 있습니다. 이것은 정확도를 개선하지는 않지만 축 위치 안정성이 실제로 증가하고 더 많은 용도에서 반복성을 증가시킵니다.

전반적인 접근 방식에서 위에서 언급 한 요인 외에 예산, 환경, 기대 수명, 유지 보수 용이성, MTBF 및 최종 사용자 선호도와 같은 구성 요소 결정을 수정할 수있는 다른 요소를 고려해야합니다. 모듈 식 접근법은 시스템이 전체 구성 요소 호환성을 위해 기본에서 분석되는 경우 가장 까다로운 애플리케이션 요구 사항을 충족시키는 표준적이고 쉽게 사용할 수있는 구성 요소의 시스템 어셈블리를 허용합니다.