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天津罗升企业有限公司 伺服产品处-赵琦
摘要： 文章介绍了光盘生产工艺，光盘制造设备组成以及横河DD马达特点构成以及在光盘制造设备中的应用。提出了直接驱动伺服在该设备使用的优势，直接驱动伺服的使用在未来必将是一个发展趋势，在设备上的使用会越来越广泛。
关键字：横河DD马达，光盘生产工艺， CD-R/DVDR 设备，高精度
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
数字光盘与信息社会发展同步，是当今社会发展最具潜力的领域之一。随着高清晰度数字电视的推广与普及，随着数字电影院的诞生，视频、音频，数字电影会向着PB级的方向发展，所以光盘存储的容量、密度、传输速度、生产速度也将是永无止境的提高。2006年的DVDR光盘市场总容量已达35亿片。横河DD马达在DVDR制造设备的使用，使得光盘的生产周期减小到4.5秒，每月每台设备可以产出50万片，大大提高的生产效率，赢得了市场竞争。
1 光盘生产工艺、设备介绍
“可录式光盘”（CD-R）与“高密度可录式光盘”（DVD+R/DVD-R）的工序差别在于CD-R仅需要旋涂保护胶，再做固化，而DVDR则需要做双面的粘合作业。而DVD-R与DVD+R的工序差别仅在DVD-R需要多一道“预刻”的作业。DVD-R/DVD+R的生产工序：进料验货-物料安全库存-塑料干燥-注塑白片-生产线（染料旋涂、金属溅渡、粘合、固化、在线检测）-离线检测机（质量检验）-DVD-R预刻-印刷-目检-仓储-出货。
图1 DVDR制造设备
在进行大量复制生产时，常采用“聚合碳酸盐物质”作材料，而以注塑的方式来生产光盘。特性是透明度佳、体积稳定、耐冲击而不含杂志。注塑机由模具、温度器与光盘传送手臂等所组成。DD马达的作用就是在完成光盘传送手臂上的传动功能。通常的传送距离为180度或者是90度。传送的时间越短，在生产效率的体现就是单位时间内生产的光盘数量增加。
2 横河DD马达产品特点
DD motor从字面上理解是直接驱动马达（direct drive）,但实际上它并非是普通的马达，而是一种结构非常复杂，高精度，高性能的特殊型交流马达。之所以称之为直接驱动，因为它采取转子和运动载体直接连接的方式，中间不再用其他的过渡连接（减速机构，联轴器等）。 首先，我们先了解一下马达的内部构造和组成。
图2 DD马达机构组成
DD马达结构为外转子形式，与内转子结构的普通马达不同，特别是其采用的向心轴承可承受一定的轴向力。其编码器为光电型编码器高解析度，一般为500,000ppr以上，并带有原点和限位输出。由于高水准的制成工艺保证和高精度的测量反馈，此种马达的定位精度可达秒级。（如DM1B系列的绝对精度为15S，重复定位精度为2S）
图3 DD马达外转子构架
驱动原理：DYNASERV DD motor采用的是混合型的结构。定子部分5是由永磁铁4和线圈绕组3组成，永磁场回路1和励磁场回路2产生磁力作用于齿隙7，使动子6依合成方向旋转。此部分原理类似于永磁式步进电机，区别在于制作材料和精度要求极高。转矩和速度特性也很相似，保持扭力大，运转扭力随着转速升高而降低。
为何要在DVD制造设备中选用DD马达作为光盘传送手臂传动机构？这要从它的特点来说明。首先，间隙误差被消除。普通的传动机构由于有减速机、联轴器、齿轮、皮带或丝杠等中间环节，间隙误差是肯定无法避免的，尤其是对于长时间运转所造成的机械磨损更是无法补偿。DD马达恰恰能很好的解决以上的问题，由于DD直接驱动的安装方式，误差被减为最少；而且它的伺服特性也可以随时修正误差，达到最理想的控制精度。其次，高解析度和高定位精度。DYNASERV DD马达选配的编码器分辨率很高，DR5C的解析度为425,984PPR，电器控制精度高，已经超过普通伺服的控制精度一个数量级。由于制作相当精密，最终的精度控制一般可以达到5秒以内。 第三，高刚性，结构紧凑，使用效率高。DD马达的刚性很强，与负载结合后特性很硬，对于其驱动器要求更高。最新型的DYNASERV驱动器可以提供在线增益调试和共振滤波。马达中空独特设计不但减轻了自身惯量，也给客户提供了更多的安装形式。组合后的机械结构会更加紧凑，使用效率比较其他方式最高。
图4 横河DD马达与NSK DD马达运行时间对比
图4显示了同样输出扭矩的横河DD马达与NSK DD马达旋转180度与旋转90度的最小时间，可见采用永磁定子的横河DD马达在刚性、速度上都要高于NSK。也就是这小小的提高决定了最终生产周期的缩短。
3 横河DD马达产品在光盘生产设备的应用
目前光盘传送手臂的应用采用PLC控制，即PLC只提供输入输出点，在接受到传感器信号后，输出一个高电平给DD马达的驱动器，驱动器通过事先在内部设定好的命令，实现旋转90度、-90度。下面简单介绍一下横河GIII型驱动器是如何实现通过输入点的不同切换从而实现内部指令旋转功能。
1） 在驱动器内部编写运行列表。
横河GIII驱动器的运行列表有很多种类。可以在内部实现相对位置点到点运行、绝对位置点到点、Homing功能、改变参数等。通过不同的输入点编码的切换，就可以运行不同的table号码，简单实现运动控制。在DVD光盘制造设备上都是通过table功能实现。横河GIII驱动器一共有60组table可以进行任意设置与编辑。图5、图6为可编写table列表与table详细设定。以绝对位置点到点为例子，可以设定加、减速类型、加减速时间，运行速度以及目标位置等参数，以符合设备的要求。
图5 GIII驱动器运行列表设定
图6 编辑Table date
2） 输入点逻辑切换
GIII驱动器有12个输入点可以使用，其逻辑与定义可以任意改变，功能包括 servo-on、start、stop、连续运行、输入点选择等 如图7所示。这里的应用要使用输入点选择，即CODE_1、CODE_2、等，根据需要执行的table号码，比如设定的004号table执行的命令是正向旋转90度，只要设定inpit1、input2、input3，3个输入点就可以对table选择进行编码，004对应的是1 0 0，即input3为高电平，其它为低电平，就旋转了004号table。输入点servo-on、start、stop也是必不可少的，servo-on之后然后start，这样就会完成正向90度的运行。
4 结论
在光盘传送手臂上大量使用的横河DD马达，与减速机+伺服电机的结构相比，不仅提高了旋转速度，而且在精度提高，消除背隙也起到了非常重要的作用。因此越来越多的DVD光盘制造设备厂家会选择横河DD马达作为传送手臂的首选，以缩短生产周期，在有限时间内生产更多光盘产品。未来会有越来越多的直接驱动产品使用在传动设备的各个环节。
参考文献
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[5] TM Jahnsm, WLSoong. Pulsating Torque Minimitation Techniques for Permanent Magnet AC Drives-A Review IEETrans[J]. on Industrial Electronics,2005,IE-43(2):321-330
作者简介:
赵琦, 男,1981-,汉族 天津罗升企业有限公司 伺服产品处
联系方式:赵琦:天津市空港物流加工区 天津罗升企业有限公司 西十道3号 300308
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