EtherCATベースの高精度同期制御がTFT-LCD生産能力を拡大

LCDおよび関連ディスプレイデバイスの製造は、近い将来、劇的な拡大が期待されています。フラットパネルディスプレイの世界的な生産は、保守的に予測しても、10年末までに3倍以上に増加すると見込まれています。

ADLINKのオートメーション事業部門のマーケット開発マネージャーであるChia-Wei Yangによれば、二軸同期ガントリ制御の採用は、この問題に対応できるとされています。これは、ビームの端部での不均一な力による困難を解決し、その結果生じる誤差（> 10μm）を排除し、機械の精度を支えるために必要なレベルの同期制御を実現します。

視覚検査機器の主要な供給業者は、新世代のモーション制御の導入の必要性を認識しました。利用可能なソリューションを調査した結果、EtherCATは必要な同期制御のレベルを確保する最も効果的な手段であることが判明しました。これにより、ノイズ干渉が削減され、優れた帯域幅によって生産量が増加し、ケーブルの簡素化など、さまざまな分野でコストが削減されました。さらに、新しいシステムへの完全なアップグレードは驚くほど短期間で完了する見込みでした。

このディスプレイ供給者は、単一ガントリ制御から同期三重ガントリ運用への移行を行い、1ms未満の同期制御コマンドの遅延を最大限に活用することができ、生産効率が大幅に向上し、導入コストも大きく削減されました。新しいシステムへの切り替えには比較的短い期間が必要で、その結果、効果的なソリューション成功の例が示されました。

システムのアップグレードには時間と労力が必要ですが、元のアーキテクチャ用に開発された制御プログラムを廃棄し、新しいプログラムを作成する必要があるためです。しかし、幸いなことに、供給者の既存のアーキテクチャ制御はADLINKのMNETモーション制御カードとAPS機能ライブラリに基づいており、効率的に再利用可能なプログラムが含まれていました。ADLINKのPCIe-8338 EtherCATベースのモーション制御カードに切り替えることを決定した際、完全なプログラムの再作成は不要で、アップグレードプロセスはわずか4週間で完了しました。

EtherCATは、PCIe-8338が3つのガントリの同期制御をサポートするだけでなく、分散型制御設計によって生産効率を向上させることができます。従来のシリアル通信アーキテクチャ（MNETなど）では、通信カードが仲介制御モジュールと連携してサーボモーターを制御する必要があります。各制御モジュールは4つのモーターと接続し、同期した4つのモーターの移動のみを制御できます。たとえば、制御モジュールAがモーター1～4を制御し、モジュールBがモーター5～8を制御する場合、モーター1とモーター7は仲介モジュールがないためガントリを形成できません。

EtherCATは、マスターとスレーブの間に仲介制御モジュールが必要ないため、この障害を排除します。モーターの位置に関係なく、任意の2つのモーターはガントリを形成でき、最大3セット（6軸）の同期運動が完全に可能になります。

制御モジュールを排除し、6軸の同期運動を実現することで、EtherCATソリューションは、ユーザーが制御プログラムを開発する際にレイアウトや機械的な制限から解放されます。同期運動のターゲットを任意に選択・調整でき、順次生産から連続生産への進展が可能になり、各ステーション間での途切れのない流れが確保されます。これにより、この供給者は生産効率を20%向上させ、15%～30%のコスト削減を達成しました。

EtherCAT制御層は簡素化された構造で設計されており、モジュールコストを排除します。さらに、ADLINKのEtherCATマスターは、常にさまざまなスレーブデバイスをサポートしており、ユーザーは特定のブランドに縛られることなく、多種多様なモーターを自由に選択できます。これにより、コストが大幅に削減され、生産性が向上します。