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横河DD马达在光盘制造设备上的应用

发布日期:2022-04-27 点击率:69 品牌:横河_Yokogawa

   

    数字光盘与信息社会发展同步,是当今社会发展最具潜力领域之一。高清晰度数字电视推广与普及,数字电影院诞生,视频、音频,数字电影会向着PB级方向发展,光盘存储容量、密度、传输速度、生产速度也将是永无止境提高。2006年DVDR光盘市场总容量已达35亿片。横河DD马达DVDR制造设备使用,使光盘生产周期减小到4.5秒,每月每台设备可以产出50万片,大大提高生产效率,赢了市场竞争。

1 光盘生产工艺、设备介绍

    “可录式光盘”(CD-R)与“高密度可录式光盘”(DVD+R/DVD-R)工序差别CD-R仅需要旋涂保护胶,再做固化,而DVDR则需要做双面粘合作业。而DVD-R与DVD+R工序差别仅DVD-R需要多一道“预刻”作业。DVD-R/DVD+R生产工序:进料验货-物料安全库存-塑料干燥-注塑白片-生产线(染料旋涂、金属溅渡、粘合、固化、线检测)-离线检测机(质量检验)-DVD-R预刻-印刷-目检-仓储-出货。

 

    进行大量复制生产时,常采用“聚合碳酸盐物质”作材料,而以注塑方式来生产光盘。特性是透明度佳、体积稳定、耐冲击而不含杂志。注塑机由模具、温度器与光盘传送手臂等所组成。DD马达作用就是完成光盘传送手臂上传动功能。通常传送距离为180度是90度。传送时间越短,生产效率体现就是单位时间内生产光盘数量增加。

2 横河DD马达产品特点

    DD motor从字面上理解是直接驱动马达(direct drive),但实际上它并非是普通马达,一种结构非常复杂,高精度,高性能特殊型交流马达。之称之为直接驱动,它采取转子和运动载体直接连接方式,中间不再用其他过渡连接(减速机构,联轴器等)。 首先,我们先了解一下马达内部构造和组成。

 

 

     DD马达结构为外转子形式,与内转子结构普通马达不同,特别是其采用向心轴承可承受一定轴向力。其编码器为光电型编码器高解析度,一般为500,000ppr以上,并带有原点和限位输出。高水准制成工艺保证和高精度测量反馈,此种马达定位精度可达秒级。(如DM1B系列绝对精度为15S,重复定位精度为2S)

 

 

    驱动原理:DYNASERV DD motor采用是混合型结构。定子部分5是由永磁铁4和线圈绕组3组成,永磁场回路1和励磁场回路2产生磁力作用于齿隙7,使动子6依合成方向旋转。此部分原理类似于永磁式步进电机,区别制作材料和精度要求极高。转矩和速度特性也很相似,保持扭力大,运转扭力转速升高而降低。

    为何要DVD制造设备中选用DD马达作为光盘传送手臂传动机构?这要从它特点来说明。首先,间隙误差被消除。普通传动机构有减速机、联轴器、齿轮、皮带或丝杠等中间环节,间隙误差是肯定无法避免,尤其是长时间运转所造成机械磨损更是无法补偿。DD马达恰恰能很好解决以上问题,DD直接驱动安装方式,误差被减为最少;伺服特性也可以随时修正误差,达到最理想控制精度。其次,高解析度和高定位精度。DYNASERV DD马达选配编码器分辨率很高,DR5C解析度为425,984PPR,电器控制精度高,已经超过普通伺服控制精度一个数量级。制作相当精密,最终精度控制一般可以达到5秒以内。 第三,高刚性,结构紧凑,使用效率高。DD马达刚性很强,与负载结合后特性很硬,其驱动器要求更高。最新型DYNASERV驱动器可以提供线增益调试和共振滤波。马达中空独特设计减轻了自身惯量,也给客户提供了更多安装形式。组合后机械结构会更加紧凑,使用效率比较其他方式最高。

    图4显示了同样输出扭矩横河DD马达与NSK DD马达旋转180度与旋转90度最小时间,可见采用永磁定子横河DD马达刚性、速度上都要高于NSK。也就是这小小提高决定了最终生产周期缩短。

3 横河DD马达产品光盘生产设备应用

    目前光盘传送手臂应用采用PLC控制,即PLC只提供输入输出点,接受到传感器信号后,输出一个高电平给DD马达驱动器,驱动器事先内部设定好命令,实现旋转90度、-90度。下面简单介绍一下横河GIII型驱动器是如何实现输入点不同切换实现内部指令旋转功能。

1) 驱动器内部编写运行列表。

    横河GIII驱动器运行列表有很多种类。可以内部实现相对位置点到点运行、绝对位置点到点、Homing功能、改变参数等。不同输入点编码切换,就可以运行不同table号码,简单实现运动控制。DVD光盘制造设备上都是table功能实现。横河GIII驱动器一共有60组table可以进行任意设置与编辑。图5、图6为可编写table列表与table详细设定。以绝对位置点到点为例子,可以设定加、减速类型、加减速时间,运行速度以及目标位置等参数,以符合设备要求。

 


 

2) 输入点逻辑切换

     GIII驱动器有12个输入点可以使用,其逻辑与定义可以任意改变,功能包括 servo-on、start、stop、连续运行、输入点选择等 如图7所示。这里应用要使用输入点选择,即CODE_1、CODE_2、等,需要执行table号码,比如设定004号table执行命令是正向旋转90度,设定inpit1、input2、input3,3个输入点就可以对table选择进行编码,004对应是1 0 0,即input3为高电平,其它为低电平,就旋转了004号table。输入点servo-on、start、stop也是必不可少,servo-on之后然后start,这样就会完成正向90度运行。

 

 

4 结论

    光盘传送手臂上大量使用横河DD马达,与减速机+伺服电机结构相比,提高了旋转速度,精度提高,消除背隙也起到了非常重要作用。越来越多DVD光盘制造设备厂家会选择横河DD马达作为传送手臂首选,以缩短生产周期,有限时间内生产更多光盘产品。未来会有越来越多直接驱动产品使用传动设备各个环节。

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