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天津羅升企業(yè)有限公司 伺服產(chǎn)品處-趙琦
摘要： 文章介紹了光盤生產(chǎn)工藝，光盤制造設(shè)備組成以及橫河DD馬達(dá)特點(diǎn)構(gòu)成以及在光盤制造設(shè)備中的應(yīng)用。提出了直接驅(qū)動(dòng)伺服在該設(shè)備使用的優(yōu)勢，直接驅(qū)動(dòng)伺服的使用在未來必將是一個(gè)發(fā)展趨勢，在設(shè)備上的使用會(huì)越來越廣泛。
關(guān)鍵字：橫河DD馬達(dá)，光盤生產(chǎn)工藝， CD-R/DVDR 設(shè)備，高精度
The application of Yokogawa DD motor on the DVD/CVD manufacture machine
Abstract: The CD manufacturing technical and the buildup of the CD manufacture machine is introduced. The characteristic and the application of the DD motor in the CD manufacture machine are also introduced. Because of the predominance of direct driver, there will be more and more application of the direct driver in the machine area.
Keyword: Yokogawa DD motor, CD manufacture technical, CD-R/DVDR equipment, high accuracy
前言
數(shù)字光盤與信息社會(huì)發(fā)展同步，是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展最具潛力的領(lǐng)域之一。隨著高清晰度數(shù)字電視的推廣與普及，隨著數(shù)字電影院的誕生，視頻、音頻，數(shù)字電影會(huì)向著PB級的方向發(fā)展，所以光盤存儲的容量、密度、傳輸速度、生產(chǎn)速度也將是永無止境的提高。2006年的DVDR光盤市場總?cè)萘恳堰_(dá)35億片。橫河DD馬達(dá)在DVDR制造設(shè)備的使用，使得光盤的生產(chǎn)周期減小到4.5秒，每月每臺設(shè)備可以產(chǎn)出50萬片，大大提高的生產(chǎn)效率，贏得了市場競爭。
1 光盤生產(chǎn)工藝、設(shè)備介紹
“可錄式光盤”（CD-R）與“高密度可錄式光盤”（DVD+R/DVD-R）的工序差別在于CD-R僅需要旋涂保護(hù)膠，再做固化，而DVDR則需要做雙面的粘合作業(yè)。而DVD-R與DVD+R的工序差別僅在DVD-R需要多一道“預(yù)刻”的作業(yè)。DVD-R/DVD+R的生產(chǎn)工序：進(jìn)料驗(yàn)貨-物料安全庫存-塑料干燥-注塑白片-生產(chǎn)線（染料旋涂、金屬濺渡、粘合、固化、在線檢測）-離線檢測機(jī)（質(zhì)量檢驗(yàn)）-DVD-R預(yù)刻-印刷-目檢-倉儲-出貨。
圖1 DVDR制造設(shè)備
在進(jìn)行大量復(fù)制生產(chǎn)時(shí)，常采用“聚合碳酸鹽物質(zhì)”作材料，而以注塑的方式來生產(chǎn)光盤。特性是透明度佳、體積穩(wěn)定、耐沖擊而不含雜志。注塑機(jī)由模具、溫度器與光盤傳送手臂等所組成。DD馬達(dá)的作用就是在完成光盤傳送手臂上的傳動(dòng)功能。通常的傳送距離為180度或者是90度。傳送的時(shí)間越短，在生產(chǎn)效率的體現(xiàn)就是單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的光盤數(shù)量增加。
2 橫河DD馬達(dá)產(chǎn)品特點(diǎn)
DD motor從字面上理解是直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)（direct drive）,但實(shí)際上它并非是普通的馬達(dá)，而是一種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，高精度，高性能的特殊型交流馬達(dá)。之所以稱之為直接驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗扇∞D(zhuǎn)子和運(yùn)動(dòng)載體直接連接的方式，中間不再用其他的過渡連接（減速機(jī)構(gòu)，聯(lián)軸器等）。 首先，我們先了解一下馬達(dá)的內(nèi)部構(gòu)造和組成。
圖2 DD馬達(dá)機(jī)構(gòu)組成
DD馬達(dá)結(jié)構(gòu)為外轉(zhuǎn)子形式，與內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的普通馬達(dá)不同，特別是其采用的向心軸承可承受一定的軸向力。其編碼器為光電型編碼器高解析度，一般為500,000ppr以上，并帶有原點(diǎn)和限位輸出。由于高水準(zhǔn)的制成工藝保證和高精度的測量反饋，此種馬達(dá)的定位精度可達(dá)秒級。（如DM1B系列的絕對精度為15S，重復(fù)定位精度為2S）
圖3 DD馬達(dá)外轉(zhuǎn)子構(gòu)架
驅(qū)動(dòng)原理：DYNASERV DD motor采用的是混合型的結(jié)構(gòu)。定子部分5是由永磁鐵4和線圈繞組3組成，永磁場回路1和勵(lì)磁場回路2產(chǎn)生磁力作用于齒隙7，使動(dòng)子6依合成方向旋轉(zhuǎn)。此部分原理類似于永磁式步進(jìn)電機(jī)，區(qū)別在于制作材料和精度要求極高。轉(zhuǎn)矩和速度特性也很相似，保持扭力大，運(yùn)轉(zhuǎn)扭力隨著轉(zhuǎn)速升高而降低。
為何要在DVD制造設(shè)備中選用DD馬達(dá)作為光盤傳送手臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)？這要從它的特點(diǎn)來說明。首先，間隙誤差被消除。普通的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由于有減速機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪、皮帶或絲杠等中間環(huán)節(jié)，間隙誤差是肯定無法避免的，尤其是對于長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)所造成的機(jī)械磨損更是無法補(bǔ)償。DD馬達(dá)恰恰能很好的解決以上的問題，由于DD直接驅(qū)動(dòng)的安裝方式，誤差被減為最少；而且它的伺服特性也可以隨時(shí)修正誤差，達(dá)到最理想的控制精度。其次，高解析度和高定位精度。DYNASERV DD馬達(dá)選配的編碼器分辨率很高，DR5C的解析度為425,984PPR，電器控制精度高，已經(jīng)超過普通伺服的控制精度一個(gè)數(shù)量級。由于制作相當(dāng)精密，最終的精度控制一般可以達(dá)到5秒以內(nèi)。 第三，高剛性，結(jié)構(gòu)緊湊，使用效率高。DD馬達(dá)的剛性很強(qiáng)，與負(fù)載結(jié)合后特性很硬，對于其驅(qū)動(dòng)器要求更高。最新型的DYNASERV驅(qū)動(dòng)器可以提供在線增益調(diào)試和共振濾波。馬達(dá)中空獨(dú)特設(shè)計(jì)不但減輕了自身慣量，也給客戶提供了更多的安裝形式。組合后的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)更加緊湊，使用效率比較其他方式最高。
圖4 橫河DD馬達(dá)與NSK DD馬達(dá)運(yùn)行時(shí)間對比
圖4顯示了同樣輸出扭矩的橫河DD馬達(dá)與NSK DD馬達(dá)旋轉(zhuǎn)180度與旋轉(zhuǎn)90度的最小時(shí)間，可見采用永磁定子的橫河DD馬達(dá)在剛性、速度上都要高于NSK。也就是這小小的提高決定了最終生產(chǎn)周期的縮短。
3 橫河DD馬達(dá)產(chǎn)品在光盤生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用
目前光盤傳送手臂的應(yīng)用采用PLC控制，即PLC只提供輸入輸出點(diǎn)，在接受到傳感器信號后，輸出一個(gè)高電平給DD馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器通過事先在內(nèi)部設(shè)定好的命令，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)90度、-90度。下面簡單介紹一下橫河GIII型驅(qū)動(dòng)器是如何實(shí)現(xiàn)通過輸入點(diǎn)的不同切換從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部指令旋轉(zhuǎn)功能。
1） 在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部編寫運(yùn)行列表。
橫河GIII驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行列表有很多種類。可以在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)相對位置點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)行、絕對位置點(diǎn)到點(diǎn)、Homing功能、改變參數(shù)等。通過不同的輸入點(diǎn)編碼的切換，就可以運(yùn)行不同的table號碼，簡單實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。在DVD光盤制造設(shè)備上都是通過table功能實(shí)現(xiàn)。橫河GIII驅(qū)動(dòng)器一共有60組table可以進(jìn)行任意設(shè)置與編輯。圖5、圖6為可編寫table列表與table詳細(xì)設(shè)定。以絕對位置點(diǎn)到點(diǎn)為例子，可以設(shè)定加、減速類型、加減速時(shí)間，運(yùn)行速度以及目標(biāo)位置等參數(shù)，以符合設(shè)備的要求。
圖5 GIII驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行列表設(shè)定
圖6 編輯Table date
2） 輸入點(diǎn)邏輯切換
GIII驅(qū)動(dòng)器有12個(gè)輸入點(diǎn)可以使用，其邏輯與定義可以任意改變，功能包括 servo-on、start、stop、連續(xù)運(yùn)行、輸入點(diǎn)選擇等 如圖7所示。這里的應(yīng)用要使用輸入點(diǎn)選擇，即CODE_1、CODE_2、等，根據(jù)需要執(zhí)行的table號碼，比如設(shè)定的004號table執(zhí)行的命令是正向旋轉(zhuǎn)90度，只要設(shè)定inpit1、input2、input3，3個(gè)輸入點(diǎn)就可以對table選擇進(jìn)行編碼，004對應(yīng)的是1 0 0，即input3為高電平，其它為低電平，就旋轉(zhuǎn)了004號table。輸入點(diǎn)servo-on、start、stop也是必不可少的，servo-on之后然后start，這樣就會(huì)完成正向90度的運(yùn)行。
4 結(jié)論
在光盤傳送手臂上大量使用的橫河DD馬達(dá)，與減速機(jī)+伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)相比，不僅提高了旋轉(zhuǎn)速度，而且在精度提高，消除背隙也起到了非常重要的作用。因此越來越多的DVD光盤制造設(shè)備廠家會(huì)選擇橫河DD馬達(dá)作為傳送手臂的首選，以縮短生產(chǎn)周期，在有限時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)更多光盤產(chǎn)品。未來會(huì)有越來越多的直接驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品使用在傳動(dòng)設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介:
趙琦, 男,1981-,漢族 天津羅升企業(yè)有限公司 伺服產(chǎn)品處
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