摘要： 文章介紹了光盤生產(chǎn)工藝，光盤制造設備組成以及橫河DD馬達特點構(gòu)成以及在光盤制造設備中的應用。提出了直接驅(qū)動伺服在該設備使用的優(yōu)勢，直接驅(qū)動伺服的使用在未來必將是一個發(fā)展趨勢，在設備上的使用會越來越廣泛。
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)字光盤與信息社會發(fā)展同步，是當今社會發(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_35億片。橫河DD馬達在DVDR制造設備的使用，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“預刻”的作業(yè)。DVD-R/DVD+R的生產(chǎn)工序：進料驗貨-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（質(zhì)量檢驗）-DVD-R預刻-印刷-目檢-倉儲-出貨。
圖1 DVDR制造設備
在進行大量復制生產(chǎn)時，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。注塑機由模具、溫度器與光盤傳送手臂等所組成。DD馬達的作用就是在完成光盤傳送手臂上的傳動功能。通常的傳送距離為180度或者是90度。傳送的時間越短，在生產(chǎn)效率的體現(xiàn)就是單位時間內(nèi)生產(chǎn)的光盤數(shù)量增加。
2橫河DD馬達產(chǎn)品特點DD motor從字面上理解是直接驅(qū)動馬達（direct drive）,但實際上它并非是普通的馬達，而是一種結(jié)構(gòu)非常復雜，高精度，高性能的特殊型交流馬達。之所以稱之為直接驅(qū)動，因為它采取轉(zhuǎn)子和運動載體直接連接的方式，中間不再用其他的過渡連接（減速機構(gòu)，聯(lián)軸器等）。 首先，我們先了解一下馬達的內(nèi)部構(gòu)造和組成。
圖2 DD馬達機構(gòu)組成
DD馬達結(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，并帶有原點和限位輸出。由于高水準的制成工藝保證和高精度的測量反饋，此種馬達的定位精度可達秒級。（如DM1B系列的絕對精度為15S，重復定位精度為2S）
圖3 DD馬達外轉(zhuǎn)子構(gòu)架
驅(qū)動原理：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和勵磁場回路2產(chǎn)生磁力作用于齒隙7，使動子6依合成方向旋轉(zhuǎn)。此部分原理類似于永磁式步進電機，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，運轉(zhuǎn)扭力隨著轉(zhuǎn)速升高而降低。
為何要在DVD制造設備中選用DD馬達作為光盤傳送手臂傳動機構(gòu)？這要從它的特點來說明。首先，間隙誤差被消除。普通的傳動機構(gòu)由于有減速機、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，尤其是對于長時間運轉(zhuǎn)所造成的機械磨損更是無法補償。DD馬達恰恰能很好的解決以上的問題，由于DD直接驅(qū)動的安裝方式，誤差被減為最少；而且它的伺服特性也可以隨時修正誤差，達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數(shù)量級。由于制作相當精密，最終的精度控制一般可以達到5秒以內(nèi)。 第三，高剛性，結(jié)構(gòu)緊湊，使用效率高。DD馬達的剛性很強，與負載結(jié)合后特性很硬，對于其驅(qū)動器要求更高。最新型的DYNASERV驅(qū)動器可以提供在線增益調(diào)試和共振濾波。馬達中空獨特設計不但減輕了自身慣量，也給客戶提供了更多的安裝形式。組合后的機械結(jié)構(gòu)會更加緊湊，使用效率比較其他方式最高。
圖4 橫河DD馬達與NSK DD馬達運行時間對比
圖4顯示了同樣輸出扭矩的橫河DD馬達與NSK DD馬達旋轉(zhuǎn)180度與旋轉(zhuǎn)90度的最小時間，可見采用永磁定子的橫河DD馬達在剛性、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馬達產(chǎn)品在光盤生產(chǎn)設備的應用目前光盤傳送手臂的應用采用PLC控制，即PLC只提供輸入輸出點，在接受到傳感器信號后，輸出一個高電平給DD馬達的驅(qū)動器，驅(qū)動器通過事先在內(nèi)部設定好的命令，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)90度、-90度。下面簡單介紹一下橫河GIII型驅(qū)動器是如何實現(xiàn)通過輸入點的不同切換從而實現(xiàn)內(nèi)部指令旋轉(zhuǎn)功能。
1）在驅(qū)動器內(nèi)部編寫運行列表。
橫河GIII驅(qū)動器的運行列表有很多種類。可以在內(nèi)部實現(xiàn)相對位置點到點運行、絕對位置點到點、Homing功能、改變參數(shù)等。通過不同的輸入點編碼的切換，就可以運行不同的table號碼，簡單實現(xiàn)運動控制。在DVD光盤制造設備上都是通過table功能實現(xiàn)。橫河GIII驅(qū)動器一共有60組table可以進行任意設置與編輯。圖5、圖6為可編寫table列表與table詳細設定。以絕對位置點到點為例子，可以設定加、減速類型、加減速時間，運行速度以及目標位置等參數(shù)，以符合設備的要求。
圖5 GIII驅(qū)動器運行列表設定
圖6 編輯Table date
2）輸入點邏輯切換
GIII驅(qū)動器有12個輸入點可以使用，其邏輯與定義可以任意改變，功能包括 servo-on、start、stop、連續(xù)運行、輸入點選擇等 如圖7所示。這里的應用要使用輸入點選擇，即CODE_1、CODE_2、等，根據(jù)需要執(zhí)行的table號碼，比如設定的004號table執(zhí)行的命令是正向旋轉(zhuǎn)90度，只要設定inpit1、input2、input3，3個輸入點就可以對table選擇進行編碼，004對應的是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servo-on、start、stop也是必不可少的，servo-on之后然后start，這樣就會完成正向90度的運行。
4結(jié)論在光盤傳送手臂上大量使用的橫河DD馬達，與減速機+伺服電機的結(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光盤制造設備廠家會選擇橫河DD馬達作為傳送手臂的首選，以縮短生產(chǎn)周期，在有限時間內(nèi)生產(chǎn)更多光盤產(chǎn)品。未來會有越來越多的直接驅(qū)動產(chǎn)品使用在傳動設備的各個環(huán)節(jié)。
參考文獻
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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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