モーションコントロールシステムの効率を最大化
専門家は、2025年までに、運輸、製造、小売業の3つのセクターの仕事の10〜15％が自動化の可能性が高いと予測しています。自動化されたプロセスとテクノロジーを採用する企業が増えるにつれ、工場や生産ラインでのモーションコントロールシステムの需要は飛躍的に増大しています。モーションコントロールシステムは、適切なコンポーネントを適切な場所、適切な方向、適切なタイミングで移動することにより、製品が正常に組み立てられるようにします。
このガイドでは、モーションコントロールシステムとは何か、それらがどのように機能するか、誰がそれらから利益を得るか、そしてそれらの効果を最大化する方法を探ります。
モーションコントロールシステムとは何ですか？
モーションコントロールシステムは、機械的なモーションを生成します。それはモーターによって作動し、正確なトルク制御、速度、および/または位置のために設計されています。自動化業界では、モーションコントロールシステムにより、機械部品の正確で制御された動きが可能になります。
モーションコントロールシステムは、モーションの迅速な開始と停止、個別の要素の調整、および製品の正確な位置決めが必要な状況でよく使用されます。
ほとんどの場合、モーションコントロールシステムはコンピューター化されたコントロールを使用して、目的のアクションを生成し、力、速度、圧力、および/またはポジショニングに影響を与えます。より高度なシステムには、将来の運用を改善するために、重要なプロセスデータと速度や位置などのフィードバックを収集するための特殊なテクノロジーがあります。
モーションコントロールシステムの基本構造
モーションコントロールシステムは、モーションコントローラー、モータードライバーまたはアンプ、モーターの3つの基本コンポーネントで構成されています。
モーションコントローラー
モーションコントローラーは、システム全体の頭脳です。シーケンス実行、サーボループクロージャ、モーションパスプランニングのすべての計算要件を処理します。マシンの機能をガイドするコマンドを実行するために、エンドユーザーによって制御されます。モーションコントローラは、軸の数、必要な解像度、更新時間、およびサポートされている特定のコミネーションバスによって異なります。
次に、モーションコントローラは、アナログまたはデジタルの低電力モーターコマンド信号をモータードライブに供給します。
モータードライブまたはアンプ
モータードライブは、モーションコントローラーから低電力信号を受信し、モーターに電力を送信します。
モータードライブは、トルクを生成して負荷を動かすモーターに適切な量の電圧と電流を供給する役割を果たします。
ドライブには、アナログ、デジタル、ステッパー、リニア、可変周波数、およびサーボタイプがあります。各ドライブには独自の機能と能力があります。各ドライブは特定のモーターで動作し、一部は特定のアプリケーションに適しています。
モーター
運動制御システムの筋肉としても知られるモーターは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、目標位置に移動するために必要なトルクを生成します。
モーションコントロールシステムのモーターは、使用する電力の種類に応じて、DCまたはACのいずれかに分類されます。
ACモーターは、より多様性、制御された加速、調整可能なトルク制限、およびより少ない電力線障害を提供します。一方、DCモーターは始動トルクが高く、設置と使用が簡単です。
フィードバックデバイス
フィードバックデバイスは、閉ループシステムと開ループシステムの両方にあります。位置、方向、または速度の情報をモーションコントローラにフィードバックします。次に、コントローラーは、目標出力を達成するために電流に必要な調整を行います。
モーションコントロールシステムは、産業および製造アプリケーションに広く使用されています。これらは、次のような業界でよく見られます。
- テキスタイル
- 農業
- 半導体と電子機器
- 印刷と紙
- プラスチックとゴム
- 石油とガス
- 金属および機械の製造
- 医療
- 家具と木材
- 飲食物
- エネルギー
- 自動車
- 航空宇宙および防衛
モーションコントロールシステムの効率を向上させる方法
1。特定の用途に適したモーターを使用してください
アプリケーションに適切なモーターを使用すると、より高品質の出力とより高いエネルギー節約につながる可能性があります。今日のモーションコントロールシステムで使用される最も一般的なモーターの3つは、DC（ブラシ付きおよびブラシレス）、ステッピング、およびサーボモーターです。
ブラシ付きDCモーター 制御が簡単で、低速で優れたトルクを持ち、適度に効率的で、ほとんどが安価です。それらは、システム内で干渉を引き起こす可能性のある可聴ノイズと電磁ノイズを生成します。さらに、ブラシ付きDCモーターは、ブラシが摩耗する可能性があり、最終的には摩耗するため、定期的なメンテナンスが必要です。
一般的なアプリケーション：携帯電話のバイブレーター、おもちゃ、手持ち式扇風機、コードレスドリル、車の窓。
ブラシレスDCモーター 表面間に接触がないため、ブラシ付きモーターよりも優れています。これと同じ理由で、それらもより効率的です。ブラシレスDCモーターは、同じサイズの磁石を備えたブラシ付きDCモーターよりも多くの電力を供給します。これらのモーターの欠点は、制御が難しく、多くの場合、特別なコントローラーが必要になることです。
一般的なアプリケーション：洗濯機、エアコン、コンピューターファン、ディスクドライブ、ドローン
ステッピングモーター 正確な測位および/または速度制御に使用されます。低速でのトルクに優れ、保持トルクの高い用途に最適です。低コストのマイクロコントローラで簡単に制御できます。ステッピングモーターの欠点は、発生するノイズ、高速での制限されたトルク、および低効率です。常に力を引き出すため、熱くなる傾向があります。
一般的なアプリケーション：防犯カメラ、車のサイドミラーの傾き、プリンター
サーボモーター 2000rpmを超える速度で優れたトルクを発揮します。閉ループフィードバックにより、最高の位置決め精度が得られます。これらは、最先端のモーションコントロールアプリケーションに必要です。サーボモーターの考えられる欠点は、コストと、位置を維持しようとする潜在的なジッターです。
一般的なアプリケーション：3D印刷、CNC、パッケージング、デカルトシステム
2。適切で効率的なスピードドライブを使用する
今日のメーカーは、競合他社に先んじて変化する顧客のニーズを満たすために、より優れたマシンと全体的なパフォーマンス効率を求めています。
最新世代の可変周波数ドライブ（VFD）は、設計段階と製造段階の両方で運用効率を加速する上で重要な役割を果たします。 VFDは、モーターの速度を被駆動機械の目的の速度に合わせるのに役立ちます。また、低ノイズ、ソフトスタート、メンテナンスの削減を実現するように設計されています。
3。適切なプログラマブルロジックコントローラー（PLC）を選択します
PLCは、使いやすく、正確で変更可能な制御を提供するため、さまざまな業界で人気のある自動化ツールです。
PLCを選択するときは、制御の基本や将来のスケーラビリティなどのアプリケーション要件を定義することが重要です。考慮すべきその他の重要な要素は次のとおりです。
- I/Oの数と種類
- 必要な制御機能
- データ収集と特別な機能要件
- 通信オプション
- 自動化の経験とプラント担当者の能力
自動化に精通しているプラント担当者もいれば、新しいテクノロジーの経験がほとんどないプラント担当者もいます。ありがたいことに、市場には初心者向けに特別に設計されたさまざまなPLCがあります。多くの場合、小型でシンプルですが、これらのコントローラは簡単に拡張できるように設計されており、大型のPLCに見られる多くの機能を備えています。
4。適切なコンポーネントのみを使用してください
モーションコントロールシステムは、ベルトやベアリングなどのさまざまな機械部品で構成されています。各コンポーネントは、システム全体の全体的なパフォーマンスに影響を与えます。そのため、設計段階から設置まで、すべての部品を一貫してレビューおよびテストする必要があります。
5。定期的なメンテナンスをスケジュールする
すべてのコンポーネントは通常の摩耗を経て、システム効率が低下する可能性があります。計画的予防保守は、故障によって引き起こされるコストのかかるダウンタイムを排除します。また、モーションコントロールシステムの寿命を延ばし、機械の大規模な修理や時期尚早な交換を防ぎます。
ニーズに合わせた強力な自動化テクノロジー
パワー、生産性、動きの精度が非常に重要な生産ラインでは、適切なモーションコントロールシステムを使用することで、成功と失敗のすべての違いを生むことができます。
John Henry Fosterは、特定のアプリケーションに合わせてカスタマイズ可能なモーションコントロールシステムの実装を支援します。 1938年以来、私たちは各クライアントの固有のニーズに合わせたロボット工学、自動化、および産業用システムをメーカーに提供してきました。見積もりを依頼するには、チームに連絡してください。
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