SmartMotor™ スマートモータ

機電一体型サーボモータといえば、MOOG Animatics

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製品仕様

 

スマートモータとはコントローラ・ドライバ・エンコーダ・入出力・通信が一体型になったモータです。制御盤のスペースと配線をコンパクトにできるので、省スペース・省配線を求められる用途や、ノイズの影響を防ぎたいアプリケーションに多く使用されています。MOOG Animaticsは一体型サーボモータを開発したパイオニアでありマーケットリーダです。

    ◆スマートモータ Q&A 基礎編 /  応用編

    ◆スマートモータ 製品ガイド

 

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、ウェーハを異なるスロットに分けてヒートチャンバに搬送していました。古いコントローラの仕様に合う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は困難な状態でした。

一般的な分離型制御システム(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しなければなりませんでした。しかし、モータ言語に対応するだけ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。

課題のポイント

1. ホストシステムから送信されるコマンドを理解出来なければならない。

【解決】

SmartMotor™はホストからASCII文字コマンド文字列を解析することが可能で、ホストコントローラからのコマンド文字列をデコードし、モーションパラメーターを設定することができます。

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。加えてチャンバ内の省スペース化と自動化システムのケーブル費用削減にも貢献しています。

 

解決のポイント

1. SmartMotor™プログラムでパーサを作成して、ホストからのASCII文字コマンド文字列を解析することが出来た。

2. ホスト側のコマンドプロトコルを変更せずに古いコントローラを置き換えることが出来た。

3. Class 5プロセッサの実行速度が速かった。

4. 省スペース&省ケーブル

 

●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。 

課題のポイント

1.ドライバ・PLCのスペースの削減

2.基板設計コストの削減

3.HD-SDI対応のスリップリングの調達

 

【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。

解決のポイント

1.  一体型のスマートモータで制御盤を無くした

2.  基板設計コスト削減

3.  HD-SDI対応のスリップリングの採用

 

 

●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。

課題のポイント
1.500W-800WクラスのDC モータ、DCサーボの調達
2.装置(電気機器)のダウンサイジング
3.サーボモータの予防保全と駆動バッテリー電圧低下報告機能の追加

【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。

解決のポイント
1.出力500Wのスマートモータを採用することで、インバータと別置きドライバユニットを削減(省スペース)
2.スマートモータに搭載されているコントローラを使用して予防保全機能を追加
3.配線数を16本から5本に削減(省配線)
4. リフト機構には800W(3.1Nm)のブラシレスDCモータを使用でインバータを削減

 

●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。

シリーズ名                   特長     定格トルク(Nm) 容量(W) エンコーダ分解能(光学式)     重量(kg) モータ角  
Class 5 D Style  標準 0.28 - 1.45 100 - 500  4000 - 8000          0.45 - 2.49

NEMA23 (57.15mm)

NEMA34 (86.36mm)

Class 5 M Style IP67 0.52 / 1.42 200 / 400 4000 / 8000 0.68 / 2.72

NEMA23 (57.15mm)

NEMA34 (86.36mm)

Class 5 S Style IP65 0.28 - 1.45 100 - 500 4000 - 8000 0.45 - 2.49

NEMA23 (57.15mm)

NEMA34 (86.36mm)

Class 5 LTR Style 低温対応 0.19 / 0.25 115 / 135

4000 パルス

(磁気式)

0.27 / 0.59

NEMA17 (41.9mm)

NEMA23 (57.15mm)

Class 6 Ethernet対応 0.48 - 1.34 60 - 460 4000 / 8000 0.77 - 3.40

NEMA23 (57.15mm)

NEMA34 (86.36mm)

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出展製品:スマートモータ ブラシレスDCモータ

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