サーボ ドライブはハードウェア軸と対話しますが、モーションを構成する方法は多岐にわたります。入出力 (I/O) 信号により、センサーやスイッチを接続して、ホーミングや移動制限の設定などの機能を容易にすることができます。
サーボ モーター ドライブを初めて使用する場合は、サーボ モーター ドライブが可変周波数ドライブ (VFD) で駆動される三相非同期モーターとは大きく異なることがわかるでしょう。{0}基本的な違いはフィードバック メカニズムにあります。 VFD は開ループ システム内で動作するため、すべてのフィードバック制御を処理するには外部コントローラーが必要です。-逆に、サーボ システムにはエンコーダが統合されているため、システム全体のモーション パラメータは動作を開始する「前」に定義する必要があります。-
以前の記事では、ハードウェア軸構成の選択例を取り上げ、(このチュートリアルで説明したように) ドライブ ソフトウェアにパラメータを入力する方法を説明しました。ただし、さまざまなモーション コントロール タスクを実行するために必要な特定の種類の I/O 信号をさらに詳しく調べる必要があります。
具体的には、サーボ システム内の入力信号の 3 つのカテゴリ、つまりリミット信号、ホーミング入力信号、汎用入力信号に特に注意を払う必要があります。-
リミットスイッチ
まず、用語の定義を明確にする必要があります。リミット スイッチは、レバーまたはローラーに加えられる物理的な力によって作動するハードウェア スイッチの一種です。物体検出に関するさまざまなシナリオで利用できます。
しかし、モーター制御の分野では、移動物体がその移動範囲の端に到達したかどうかを検出するために使用されるさまざまなスイッチが存在します。これらのスイッチは「リミット」スイッチとも呼ばれます。ほとんどの動作軸では、通常、移動範囲の両端にリミット スイッチが取り付けられます。-、それぞれ正のリミット スイッチと負のリミット スイッチとして指定されます。
動作軸に使用されるリミット スイッチは、本質的に機械的なものだけではありません。現在、光学的または磁気的特性を利用して機械的抵抗を発生させずに移動検出を実行する多くの非接触スイッチが利用可能です。-
ソフトウェアの制限
リミットスイッチを必ず使用する必要がありますか?答えはノーです。多くの場合、ハードウェアの制限に依存する必要はありません。
ほとんどのサーボ ドライブはソフトウェア リミット機能をサポートしています。エンコーダは軸の位置をリアルタイムで継続的に追跡し、その位置が事前に設定されたしきい値を超えると、コントローラは軸がそれ以上移動するのを防ぎます。
ホーミングスイッチ
デジタル入力信号の 2 番目のカテゴリは、「ホーミング」入力信号で構成されます。通常、システムに必要なホーミング スイッチは 1 つだけです。ホーミング動作は、機器の電源が入ったとき、または特定のコマンドを受信したときにのみ実行されます-単一方向に移動-します。軸の電源がオフになると、その現在の位置情報は消去されます (ロボット サーボ システムで一般的であるように、システムにバッテリ バックアップが装備されていない限り)。ホーミング プロセスの基本的な目的は、コントローラーが後続のすべての動きの「既知の開始点」を再確立できるようにすることです。-
固定-位置ホーミング
モーションコントロールにはさまざまなホーミング方法があります。最も一般的な (そして最も理解しやすい) アプローチは次のとおりです。モーション プラットフォームは、ホーミング スイッチをトリガーするまで特定の方向にゆっくりと移動します。ホーミング スイッチがトリガーされた時点で、そのトリガー ポイントが「ゼロ位置」として指定されます。
この方法には微妙なバリエーションもあります。プラットフォームは最初にホーミング スイッチをトリガーし、次にセンサーが作動しなくなるまで方向を反転{0}}極低速でゆっくりと後退します-。その正確な瞬間の位置がゼロ位置として定義されます。レバー アームを備えた接触型リミット スイッチは、長期間使用すると磨耗が発生し、ホーミング位置に微小なずれ（おそらくわずか数十分の 1 ミリメートル）が生じる可能性があることは想像に難くありません。-これが、非接触スイッチがしばしば明確な利点をもたらす理由の 1 つです。-。
中心位置への原点復帰
別のホーミング方法の原理は次のとおりです。可動コンポーネントは、最初にリミット スイッチがトリガーされるまで選択された方向に移動し、次にホーミング スイッチがトリガーされるまで方向を反転します。この方法の前提は、ホーミング スイッチが移動範囲の「中心位置」に設置されており、-機器の電源がオンになっているとき、システムはホーミング スイッチに到達するためにモーション プラットフォームがどちらの方向に移動する必要があるかを最初は判断できないことです。-ここでも、モーションステージが移動範囲の一端から他端に移動するたびにホーミングスイッチの上を通過するため、非接触スイッチの使用を強くお勧めします。-
ソフトウェアホーミング
ソフトウェア ロジックに完全に依存し、ハードウェア スイッチをまったく必要としないソフトウェア ベースのホーミング方法もあります。-機器の電源がオフになるたびにモーションステージが常に特定の既知の位置で停止する場合、システムはその後の起動時にその位置を自動的に「ゼロ点」として指定します。ただし、重要な注意事項が適用されます。電源オフ時のモーション ステージの位置が固定されていない場合-、つまりランダムに変化する-場合、システムは起動時にこのランダムな位置を誤ってゼロ点として指定します。このようなシナリオでは、その後軸に 400 mm の位置に移動するように命令すると、軸が移動範囲の端をオーバーシュートし、システム障害が発生する可能性があります。
安全トルクオフ (STO) 入力
安全の観点から、緊急事態において機器とオペレーターの両方を保護するためのメカニズムが設置されている必要があります。この機能は、安全トルク オフ (STO) 信号 (STO1 および STO2) という 2 つの入力信号を介して実装されます。これら 2 つの信号は継続的に電圧入力を受信する必要があります。そうしないと、ドライブ ユニットがシャットダウンするよう命令されます。通常、これら 2 つの信号は緊急停止 (E-) 回路、またはデュアル常閉接点を備えた安全リレーに接続されます。-
汎用入力信号-
前述の説明では、サーボ ドライブ入力信号に関連するコア機能のほとんどを説明しました。ただし、特定のドライブの機能は、単にモーターを駆動するだけではありません。たとえば、CMZ Sistemi Elettronici の SBD ドライブを考えてみましょう。サーボ ドライブ機能に加えて、構造化テスト コードを実行できる統合組み込み PLC を備えています。
すべての PLC の場合と同様、このような統合ドライブには、センサーからのプロセス信号やユーザー操作のボタンからの入力などの外部信号を受信するためのメカニズムが必要です。{0}{1}これらの汎用入力/出力信号 (一般に GPIO と略称されます) は、固定の事前定義された関数を割り当てることなく、あらゆるタイプの信号を送信するために利用できます。-標準 PLC の信号とよく似たもの-です。-ただし、すべてのサーボ ドライブに GPIO インターフェイスが装備されているわけではないことに注意してください。
サーボモーションコントロール
疑いもなく、サーボ システムの構成は、可変周波数ドライブ (VFD) の構成よりもはるかに大きな課題を抱えています。しかし同時に、構成プロセスを合理化し、技術的な参入障壁を下げるために、さまざまなコミッショニング ツールが利用できるようになりました。サーボ システムの領域にまだ足を踏み入れていない専門家にとって、学習を始めるのに遅すぎるということはありません。