羅升橫河DD馬達在光盤制造設備上的應用

• 關鍵詞： 羅升橫河DD馬達 光盤生產(chǎn)工藝， CD-R/DVDR 設備，高精度|羅升橫河DD馬達在光盤制造設備上的應用||趙琦|天津羅升企業(yè)有限公司
• 摘要：文章介紹了光盤生產(chǎn)工藝，光盤制造設備組成以及羅升橫河DD馬達特點構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。

0 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，而是一種結構非常復雜，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，聯(lián)軸器等）。 首先，我們先了解一下馬達的內(nèi)部構造和組成。

圖2 DD馬達機構組成

DD馬達結構為外轉(zhuǎn)子形式，與內(nèi)轉(zhuǎn)子結構的普通馬達不同，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)子構架

驅(qū)動原理：DYNASERV DD motor采用的是混合型的結構。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？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，結構緊湊，使用效率高。DD馬達的剛性很強，與負載結合后特性很硬，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。組合后的機械結構會更加緊湊，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 羅升橫河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。
羅升橫河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
羅升橫河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 結論
在光盤傳送手臂上大量使用的羅升橫河DD馬達，與減速機+伺服電機的結構相比，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)。

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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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