機電一体型DCサーボモータといえば、MOOG Animatics

●システム構成例

スマートモータ単独でもI/Oで周辺機器を制御できますが、一般的にはPLC・マイコン・PCが上位機器として存在します。

●用途事例①　半導体製造装置

【背景】

半導体製造装置の多くのプロセスではモーション制御を必要としています。コントローラ・ドライバ一体型設計のスマートモータは省スペース/省配線と柔軟に対応出来るコントローラ機能は装置設計者とって多くの可能性を提供しています。

例えば、デリケートなウェーハ上でシリコンウェーハを検査するために画像処理装置の移動、金属化/堆積プロセスでは真空チャンバに検査済みウェーハの搬送、最終製品のパッケージング、スタッキングにスマートモータは使用されています。

【課題】

大手半導体製造装置メーカは15年以上も古いモータシステムを使用し、デリケートなウェーハ上でシリコンウェーハを検査するために画像処理装置の移動、金属化/堆積プロセスでは真空チャンバに検査済みウェーハの搬送、最終製品のパッケージング、スタッキングにサーボモータを使用していました。

装置メーカはサーボモータの故障を未然に防ぐため、交換またはアップデートを検討していましたが、古いコントローラの仕様に合うサーボモータを探すことは容易でなく、ウェーハを継続して生産することが困難な状態になる可能性がありました。

一般的な分離型サーボモータシステム（モータ＋ドライバ＋コントローラ）に置き換えるためには、ホストシステムから送信されるコマンドプロトコルをモータ側のコントローラで理解する必要があります。しかし、モータ言語に対応させるために使用中のホストシステムを変更するという選択肢はユーザにありませんでした。

【解決】

SmartMotor™はホストからASCIIコマンドを受信すると、コマンド文字列をデコードしモーションを開始することが可能です。ユーザは既存の分離型制御システムから一体型サーボモータシステムであるSmartMotor™にホスト側のコマンドプロトコルを変更せずに置き換えることが出来ました。加えて装置としての省スペース化とケーブル費用削減にも貢献しました。

●用途事例②　監視カメラ

【背景】

監視カメラを製造しているメーカへユーザから出来るだけ制御盤を小さくして、狭いスペースに設置したいと要望がありました。現在はステッピングモータ2軸でパン・チルト制御をしています。制御盤を小さくするために電気構成を再設計することになりました。

映像ではNTSCのアナログ信号のカメラを使用していましたが、鮮明なデジタル信号のカメラに切替えてHD-SDIに対応したスリップリングを使用することにしました。

【課題】

PLC・ドライバ・モータを選定してコントローラ基板・ドライバ基板に変更し制御盤を小さくしようとしましたが、基板設計にコストと時間がかかることが判明し、これまで使用していたスリップリングメーカからはHD-SDIの対応ができないとの回答となり、調達先を探すことになりました。 

【解決】

スマートモータを使用するとモータにコントローラ・ドライバ基板を搭載しているので、基板設計のコストを抑え、コントローラ・ドライバのスペースを削減できました。さらに制御盤内を小さくするだけでなく、制御盤自体を無くし電気機器を雲台内に納めることが出来ました。ユーザは制御盤を無くすことが出来ると思っておらず、空いたスペースを別の設備に利用しています。

MOOG製スリップリングのAC7195を使用してHD-SDI信号が使えるようになり鮮明な映像を映すことができました。

●用途事例③　AGV

【背景】

積載重量(1トン以上)の大型AGVを開発案件があり、今まで通りACサーボモータ（500W/4軸）を使用することを検討していました。しかし、インバータやサーボドライバによる装置の大型化、リフト用の上下駆動モータも追加する必要があり、AGVの小型化、簡素化は必須な状況でした。加えて顧客からの要請により、サーボモータの異常やAGV駆動バッテリー残量を通知する機能が求められました。

【課題】

一般的に500W以上のDCモータを供給しているメーカは少なく、サーボモータはACが主流でバッテリー駆動の場合はインバータでDCからACに変換する必要がありました。開発に当たったAGVメーカは装置内の大型化にならないように、500W以上のDCサーボモータを採用することで、インバータのスペースを空けて、さらにモータドライバの小型化を検討しました。

【解決】

MOOG製スマートモータは100Wから500Wを取り揃えています。DCブラシレスサーボモータ・コントローラ・ドライバが一体型となっているため、インバータとドライバユニットを省くことができました。さらに、スマートモータのコントローラ機能を使用することで、バッテリー残量や外的要因による駆動モータの異常を通知する機能を追加することを可能でした。将来的にはスマートモータのコントローラ機能を使用し、速度や位置を制御すれば、制御基板を減らすことも検討されています。配線数も4軸のスマートモータ間では通信と動力線をまとめたケーブルを使用するので、従来の構成では16本あった駆動系のケーブルが5本になりました。

MOOG製DCブラシレスモータは800W（定格トルク3.1Nm）まであるので、リフトに使用する際はMOOG製のDCモータとドライバを採用することにしました。直流電源駆動のモータを選択することでインバータに必要であったスペース、重量、コストを削減しています。

●製品仕様一覧

様々な保護等級、温度、通信プロトコルに対応しています。

詳細はシリーズ名のリンクからご確認いただけます。