• 關(guān)鍵詞： 羅升橫河DD馬達(dá) 光盤生產(chǎn)工藝， CD-R/DVDR 設(shè)備，高精度|羅升橫河DD馬達(dá)在光盤制造設(shè)備上的應(yīng)用||趙琦|天津羅升企業(yè)有限公司
• 摘要：文章介紹了光盤生產(chǎn)工藝，光盤制造設(shè)備組成以及羅升橫河DD馬達(dá)特點(diǎn)構(gòu)成以及在光盤制造設(shè)備中的應(yīng)用。提出了直接驅(qū)動(dòng)伺服在該設(shè)備使用的優(yōu)勢，直接驅(qū)動(dòng)伺服的使用在未來必將是一個(gè)發(fā)展趨勢，在設(shè)備上的使用會(huì)越來越廣泛。

0 前言
數(shù)字光盤與信息社會(huì)發(fā)展同步，是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展最具潛力的領(lǐng)域之一。隨著高清晰度數(shù)字電視的推廣與普及，隨著數(shù)字電影院的誕生，視頻、音頻，數(shù)字電影會(huì)向著PB級的方向發(fā)展，所以光盤存儲的容量、密度、傳輸速度、生產(chǎn)速度也將是永無止境的提高。2006年的DVDR光盤市場總?cè)萘恳堰_(dá)35億片。橫河DD馬達(dá)在DVDR制造設(shè)備的使用，使得光盤的生產(chǎn)周期減小到4.5秒，每月每臺設(shè)備可以產(chǎn)出50萬片，大大提高的生產(chǎn)效率，贏得了市場競爭。

1 光盤生產(chǎn)工藝、設(shè)備介紹
“可錄式光盤”（CD-R）與“高密度可錄式光盤”（DVD+R/DVD-R）的工序差別在于CD-R僅需要旋涂保護(hù)膠，再做固化，而DVDR則需要做雙面的粘合作業(yè)。而DVD-R與DVD+R的工序差別僅在DVD-R需要多一道“預(yù)刻”的作業(yè)。DVD-R/DVD+R的生產(chǎn)工序：進(jìn)料驗(yàn)貨-物料安全庫存-塑料干燥-注塑白片-生產(chǎn)線（染料旋涂、金屬濺渡、粘合、固化、在線檢測）-離線檢測機(jī)（質(zhì)量檢驗(yàn)）-DVD-R預(yù)刻-印刷-目檢-倉儲-出貨。

圖1 DVDR制造設(shè)備
在進(jìn)行大量復(fù)制生產(chǎn)時(shí)，常采用“聚合碳酸鹽物質(zhì)”作材料，而以注塑的方式來生產(chǎn)光盤。特性是透明度佳、體積穩(wěn)定、耐沖擊而不含雜志。注塑機(jī)由模具、溫度器與光盤傳送手臂等所組成。DD馬達(dá)的作用就是在完成光盤傳送手臂上的傳動(dòng)功能。通常的傳送距離為180度或者是90度。傳送的時(shí)間越短，在生產(chǎn)效率的體現(xiàn)就是單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的光盤數(shù)量增加。

2 橫河DD馬達(dá)產(chǎn)品特點(diǎn)
DD motor從字面上理解是直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)（direct drive）,但實(shí)際上它并非是普通的馬達(dá)，而是一種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，高精度，高性能的特殊型交流馬達(dá)。之所以稱之為直接驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗扇∞D(zhuǎn)子和運(yùn)動(dòng)載體直接連接的方式，中間不再用其他的過渡連接（減速機(jī)構(gòu)，聯(lián)軸器等）。 首先，我們先了解一下馬達(dá)的內(nèi)部構(gòu)造和組成。

圖2 DD馬達(dá)機(jī)構(gòu)組成

DD馬達(dá)結(jié)構(gòu)為外轉(zhuǎn)子形式，與內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的普通馬達(dá)不同，特別是其采用的向心軸承可承受一定的軸向力。其編碼器為光電型編碼器高解析度，一般為500,000ppr以上，并帶有原點(diǎn)和限位輸出。由于高水準(zhǔn)的制成工藝保證和高精度的測量反饋，此種馬達(dá)的定位精度可達(dá)秒級。（如DM1B系列的絕對精度為15S，重復(fù)定位精度為2S）

圖3 DD馬達(dá)外轉(zhuǎn)子構(gòu)架

驅(qū)動(dòng)原理：DYNASERV DD motor采用的是混合型的結(jié)構(gòu)。定子部分5是由永磁鐵4和線圈繞組3組成，永磁場回路1和勵(lì)磁場回路2產(chǎn)生磁力作用于齒隙7，使動(dòng)子6依合成方向旋轉(zhuǎn)。此部分原理類似于永磁式步進(jìn)電機(jī)，區(qū)別在于制作材料和精度要求極高。轉(zhuǎn)矩和速度特性也很相似，保持扭力大，運(yùn)轉(zhuǎn)扭力隨著轉(zhuǎn)速升高而降低。
為何要在DVD制造設(shè)備中選用DD馬達(dá)作為光盤傳送手臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)？這要從它的特點(diǎn)來說明。首先，間隙誤差被消除。普通的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由于有減速機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪、皮帶或絲杠等中間環(huán)節(jié)，間隙誤差是肯定無法避免的，尤其是對于長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)所造成的機(jī)械磨損更是無法補(bǔ)償。DD馬達(dá)恰恰能很好的解決以上的問題，由于DD直接驅(qū)動(dòng)的安裝方式，誤差被減為最少；而且它的伺服特性也可以隨時(shí)修正誤差，達(dá)到最理想的控制精度。其次，高解析度和高定位精度。DYNASERV DD馬達(dá)選配的編碼器分辨率很高，DR5C的解析度為425,984PPR，電器控制精度高，已經(jīng)超過普通伺服的控制精度一個(gè)數(shù)量級。由于制作相當(dāng)精密，最終的精度控制一般可以達(dá)到5秒以內(nèi)。 第三，高剛性，結(jié)構(gòu)緊湊，使用效率高。DD馬達(dá)的剛性很強(qiáng)，與負(fù)載結(jié)合后特性很硬，對于其驅(qū)動(dòng)器要求更高。最新型的DYNASERV驅(qū)動(dòng)器可以提供在線增益調(diào)試和共振濾波。馬達(dá)中空獨(dú)特設(shè)計(jì)不但減輕了自身慣量，也給客戶提供了更多的安裝形式。組合后的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)更加緊湊，使用效率比較其他方式最高。

圖4 橫河DD馬達(dá)與NSK DD馬達(dá)運(yùn)行時(shí)間對比

圖4顯示了同樣輸出扭矩的橫河DD馬達(dá)與NSK DD馬達(dá)旋轉(zhuǎn)180度與旋轉(zhuǎn)90度的最小時(shí)間，可見采用永磁定子的橫河DD馬達(dá)在剛性、速度上都要高于NSK。也就是這小小的提高決定了最終生產(chǎn)周期的縮短。

3 羅升橫河DD馬達(dá)產(chǎn)品在光盤生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用
目前光盤傳送手臂的應(yīng)用采用PLC控制，即PLC只提供輸入輸出點(diǎn)，在接受到傳感器信號后，輸出一個(gè)高電平給DD馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器通過事先在內(nèi)部設(shè)定好的命令，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)90度、-90度。下面簡單介紹一下橫河GIII型驅(qū)動(dòng)器是如何實(shí)現(xiàn)通過輸入點(diǎn)的不同切換從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部指令旋轉(zhuǎn)功能。
1）在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部編寫運(yùn)行列表。
羅升橫河GIII驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行列表有很多種類?？梢栽趦?nèi)部實(shí)現(xiàn)相對位置點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)行、絕對位置點(diǎn)到點(diǎn)、Homing功能、改變參數(shù)等。通過不同的輸入點(diǎn)編碼的切換，就可以運(yùn)行不同的table號碼，簡單實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。在DVD光盤制造設(shè)備上都是通過table功能實(shí)現(xiàn)。橫河GIII驅(qū)動(dòng)器一共有60組table可以進(jìn)行任意設(shè)置與編輯。圖5、圖6為可編寫table列表與table詳細(xì)設(shè)定。以絕對位置點(diǎn)到點(diǎn)為例子，可以設(shè)定加、減速類型、加減速時(shí)間，運(yùn)行速度以及目標(biāo)位置等參數(shù)，以符合設(shè)備的要求。

圖5 GIII驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行列表設(shè)定


圖6 編輯Table date

2）輸入點(diǎn)邏輯切換
羅升橫河GIII驅(qū)動(dòng)器有12個(gè)輸入點(diǎn)可以使用，其邏輯與定義可以任意改變，功能包括 servo-on、start、stop、連續(xù)運(yùn)行、輸入點(diǎn)選擇等 如圖7所示。這里的應(yīng)用要使用輸入點(diǎn)選擇，即CODE_1、CODE_2、等，根據(jù)需要執(zhí)行的table號碼，比如設(shè)定的004號table執(zhí)行的命令是正向旋轉(zhuǎn)90度，只要設(shè)定inpit1、input2、input3，3個(gè)輸入點(diǎn)就可以對table選擇進(jìn)行編碼，004對應(yīng)的是1 0 0，即input3為高電平，其它為低電平，就旋轉(zhuǎn)了004號table。輸入點(diǎn)servo-on、start、stop也是必不可少的，servo-on之后然后start，這樣就會(huì)完成正向90度的運(yùn)行。



4 結(jié)論
在光盤傳送手臂上大量使用的羅升橫河DD馬達(dá)，與減速機(jī)+伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)相比，不僅提高了旋轉(zhuǎn)速度，而且在精度提高，消除背隙也起到了非常重要的作用。因此越來越多的DVD光盤制造設(shè)備廠家會(huì)選擇橫河DD馬達(dá)作為傳送手臂的首選，以縮短生產(chǎn)周期，在有限時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)更多光盤產(chǎn)品。未來會(huì)有越來越多的直接驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品使用在傳動(dòng)設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)
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作者簡介:
趙琦, 男,1981-,漢族 天津羅升企業(yè)有限公司 伺服產(chǎn)品處
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