ACサーボの代替品としてのDCドライブ

交流（AC）駆動のサーボシステムは、もはや産業用モーションコントロールの唯一の信頼できるオプションではなく、直流（DC）ステッピングおよびサーボモーターとドライブの進歩により、堅牢な代替手段が提供されています。多くの従来の低電圧DCドライブは、過酷なプラント環境に対応できませんが、最新の高性能ドライブは、この状況をより良い方向に変えています。

ACシステムとDCシステムを比較する前に、ステッパーとサーボの間にはいくつかの重要な違いがあります。ステッピングドライブの精度の向上により使いやすさが大幅に向上しているため、ステッピングモーターとサーボモーターおよびドライブの間のアプリケーションギャップは急速に縮まっています。ただし、この2つのパフォーマンスの主な違いにより、最も要求の厳しいアプリケーションでのステッパーの使用は除外されます。

最も注目すべきことに、ステッパーは低速で高トルクを提供しますが、これは速度が上がるにつれて大幅に減少します。一方、サーボはモーター速度スペクトル全体で一定のトルクを維持するため、アクティブブレーキを使用した安全制限トルク（SLT）や速度（SLS）などの安全機能の実行に最適です。

ステッパーは、安全トルクオフ（STO）安全制御の手段を提供し、通常は開ループで実行できます。つまり、エンコーダーやレゾルバーは必要ありません。サーボはステッパーよりも高速、加速、精度を提供しますが、コストが高く、正確なポジショニングフィードバックのためにエンコーダーが必要です。

一定のパルスごとに増分移動するため、技術的には離散的ですが、最新のステッパーの1回転あたり50〜100極は、アナログ連続測位と速度のパフォーマンスに近づきます。これにより、ステッパーは多くのアプリケーションでサーボの実行可能な代替手段になります。

中電圧から高電圧のAC可変周波数ドライブとサーボドライブは、一般的なプラントフロアで多くのニーズを満たしますが、特定のアプリケーションではAC電源が利用できないか受け入れられない場合があります。最も注目すべきは、これには、ロボットやコボットを使用した磁気共鳴画像法（図1）などのバッテリー駆動および人との接触アプリケーションが含まれます。

さらに、最新の低電圧DCドライブ（図2）は、従来のACシステムよりもコンパクトで効率的であり、モーターの加速と減速が速く、通常は構成が簡単であるため、他のアプリケーションを強化できます。民生用ドライブとは異なり、極端な温度、振動、電気ノイズに耐えるように工業的に強化されています。

安全システムで使用する場合、エンジニアは低電圧ステッピングドライブのハードワイヤードSTO機能を利用して、モーターに供給されるトルクまたは力を生成するエネルギーを直接カットできます。 DCサーボドライブは、構成可能なSLTおよびSLSを備えた安全対応です。これらのドライブはモーターデータ収集インターフェースを提供し、互換性のあるコントローラーがプログラミング環境で構成されたモーターステータスを処理および処理できるようにします。ドライブと通信するPLCは、ソフトウェアに組み込まれたテクノロジーオブジェクトを介してモーターの動きを制御し、自動化システムの他の部分とシームレスに統合します（図3）。

DCステッピングドライブとモーターには比較的少ないコンポーネントが含まれていますが、電子的に整流されたDCサーボモーターには、ファンやブラシなどの摩耗部品がないという利点があります。これらの属性は、DCステッパーとサーボシステムの両方が最小限のメンテナンスで長期間持ちこたえるのに役立ちます。どちらのドライブタイプも、さまざまな可変速度、位置決め、同期軸、およびギアリングアプリケーションに最適です。

多くの場合、エンジニアや設計者は、産業用アプリケーション向けの従来のACドライブを最初に検討します。しかし、超低電圧の産業用DCステッピングおよびサーボドライブは、信頼性が高く、高度に構成可能なモーター制御を提供し、適切に選択された場合、産業用アプリケーションのニーズを満たします。

この記事は、ジョージア州ノークロスのシーメンスインダストリーのSIMATICモーションコントローラー製品マーケティングマネージャーであるKevinWuによって書かれました。詳細については、をご覧ください。 ここ 。