過酷な環境に対応する堅牢なサーボモータ

環境、加工材料、設計のダイナミクスによって、サーボモータの一般的な仕様から外れた条件が発生する自動機械を構想･開発する場合、どのような選択肢があるでしょうか。同様に、プロセスパラメータの変更により、サーボモータの寿命に不利な条件が生じた場合、生産性の高い機械設計を成功させるためにはどうすればよいでしょうか。モーションコントロールのアプリケーションでは、サーボモータが連続した高衝撃や振動、高温(または低温)の周囲温度、放射線、その他の厳しい条件に耐える必要がありますが、生産性を落とす必要はありません。

より軽量で効率的なトラックが求められたために、アルミニウムからボディパネルをプレスする必要があったとき、サーボ･プレス･トランスファー装置では、衝撃が大幅に増加し、場合によっては1回で10G以上の衝撃を受けることがありました。その結果、各プレストランスファーの24台のサーボモータは、2～3ヶ月の寿命で交換と再構築を余儀なくされました。

ロックウェル･オートメーションは、堅牢で長期的なモーションソリューションを提供することで知られるテクノロジパートナとして、エルウッド社に連絡を取り、高衝撃環境における機械の生産性を向上させるソリューションを評価しました。エルウッド社は、MPシリーズのサーボモータを改造するアップフィットプログラムを開発し、同一の性能特性、取付け、接続を提供し、プログラムの変更や再チューニングを行なうことなく、18～24ヶ月の予知保全サイクルと生産性の大幅向上を実現しました。

工場認定アップフィットプログラムにより、エルウッド社は過酷な環境と動作条件の影響を分析することができます。エルウッド社の改造は、初期の消耗(ベアリングの摩耗、フレッティング、内部導体の疲労/摩耗、ブレーキの劣化、コネクタの損傷、接触不良)を軽減し、やっかいな信号損失フォルトを排除するソリューションを提供します。このプログラムはロックウェル･オートメーションによって認可され、エルウッド社はテクノロジパートナであるため、アップフィットしたMPLシリーズとMPMシリーズのモータは、工場での完全保証とオリジナルの出力特性を維持します。

ある産業における材料や加工は、精密モーションコントロールやサーボオートメーションの恩恵を受けることができるものの、一般的なコンポーネントや建設技術では問題を引き起こす可能性がある難しい条件を生み出しています。べニア旋盤のような林業製品の機械は、高い連続振動を発生させます。自動冷凍庫は、標準的なグリース/ベアリングやデジタルフィードバック装置のスレッショルド(閾値)以下で動作します。屋外での使用では、一般的な産業用サーボモータの動作条件を上回ったり下回ったりする温度要件(周囲温度-50～＋60℃)がしばしばあります。高エネルギー粒子や放射性物質が存在する環境は、半導体(他の多くの材料も含む)にとって有害である可能性があります。このような特殊な環境下において、レゾルバはサーボモータの位置フィードバックと整流(フィールドアライメント)のための信頼できる選択肢となります。

過酷なアプリケーションに対応するフィードバック

レゾルバは回転トランスであり、アナログデバイスです。さまざまな構成がありますが、一般的なレゾルバは、励磁(1次)巻線と90度離れた2次巻線(サインとコサインと呼ばれる)を備えています。レゾルバは頑丈で可動部がないため、過酷な用途に適しています。また、高エネルギー粒子によって劣化する可能性のある半導体に依存していません。さらに、電磁干渉(EMI)緩和のためのベストプラクティスに従えば、レゾルバフィードバックは、最大100mのケーブル長で確実に使用することができます。特別な配慮をすれば、さらに長いケーブルでもレゾルバフィードバックが可能です。

レゾルバは、接続の断線や欠落を検出する機能を備えています。期待されるリターン信号は正弦波(振動)であるべきであるため、定電圧は有効な状態ではありません。この利点により、レゾルバフィードバックを利用する機器の安全統合レベルを向上させることができます。

レゾルバはモーション･コントロール･システムの多くの問題を解決するように見えますが、なぜ今日のモーション･コントロール･アプリケーションではレゾルバが第1の選択肢にならないのでしょうか。その理由はいくつかあります。レゾルバはインクリメンタルエンコーダよりも部品コストが高いという時代がありました。比較するデバイスによっては、それが真実である場合もあれば、そうでない場合もあります。エンコーダが選ばれる主な理由は、アブソリュートエンコーダとマルチターン機能、分解能、データ保持、セットアップ/アライメントです。最近のアブソリュートエンコーダは、電源の再投入後も位置を保持するオプションを提供しています。また、最新の高速制御システムの性能に有利な高分解能オプションを提供しています。うまく実装すれば、機械の性能と応答性を向上させることができます。そして、レゾルバがデフォルトの選択肢として見られない最後の(重要な)理由は、レゾルバがアナログデバイスであり、精密回路を必要とし、サーボアンプ設計に含まれないことが一般的であるためです。

すべてを機能させる

では、MP改造、堅牢なカスタム設計、レゾルバフィードバックなど、エルウッド社のソリューションが有効な過酷なアプリケーションで、レゾルバをサポートしないサーボアンプがある場合はどうすればよいでしょうか。エルウッド社とロックウェル･オートメーションの両社は、Vega社と提携し、レゾルバフィードバック付きの堅牢なモータソリューションを最新のKinetix®サーボアンプに接続しました。

Vega社は、Kinetix^®サーボアンプにプラグインするように設計されたレゾルバ/デジタルコンバータを製造しているテクノロジパートナです。Vega社の2799シリーズコンバータには、MPシリーズモータ、エルウッド社のカスタムモータ、さらにはAllen-Bradleyの旧式のBulletin 1326サーボモータに正しく適合するバリエーションがあります。

コンバータは、Kinetix^®ドライブにモータフィードバックを配線するための2198ブレークアウトボードによく似ています。しかし、正弦波励磁を生成し、リターン信号を読取り、Kinetix^®アンプ用のデジタルフィードバックに変換するための電子回路が含まれています。Kinetix®アンプ用に設計されたレゾルバフィードバックでエルウッド社が製造するどのモータでも同じプロセスです。これには、旧式の1326サーボモータも含まれます。

1326サーボモータの最新化

エルウッド社とVega社は、レゾルバフィードバック付きの1326シリーズモータとBulletin 1394またはKinetix6000サーボアンプで作られた機械を最新化するための素晴らしい解決策を用意しています。長期的なサポートのために、エルウッド社は1326ASと1326ABサーボモータの製造を続け、無期限でサポート(新規と再構築の両方)を継続する予定です。最新のKineti^x® 5700、5300、5100ドライブは、Vega社の2799シリーズコンバータを使用して、これらのレゾルバ･フィードバック･モータをサポートできます。機械のライフサイクルが長くなり、最新化の道もよりシンプルで安価になりました。