マサチューセッツ州ホプキントンのTekCel社は、Elmo・デジタル・サーボ・ドライブを使用して、試験管とプレート用の非常にコンパクトなマテリアル・ハンドリング・システムを設計・製作した。ハーモニカは-20℃で動作する筐体に設計されました。
背景
現代の医療検査機関は、コスト削減と競争力維持のため、検査手順を自動化しなければならない。製薬会社やバイオテクノロジー企業も、製品開発サイクルをスピードアップするために同じことを行っている。
医療検査室用の自動化された材料ハンドリングと保管システムは、まさにそれを実現するために利用できるようになった。これらのシステムには、不活性で温度制御された環境に化学薬品や試験材料を保管するためのトレイと、トレイを試験エリアに移動させ、そこで材料を自動的に混合するためのハンドリングシステムが含まれている。出来上がった混合物は試験管やプレートに入れられ、同じシステム内に保管されるか、システムから移される。
このようなシステムの中核にあるのは、（1）材料がどこに保管されているかを把握し、個々の試験管やプレートの履歴を保持するデータベースと、（2）すべての活動や動きを制御するコンピューターである。
TekCelのチューブ・マネジメント・プラットフォーム
テクセルのアプローチ
TekCelのアプローチは、積み木のように簡単に組み立て、分解できる個別の貯蔵、移送、混合モジュールを構築することである。各貯蔵モジュールには独自のデータベースが含まれており、システム全体が組み立てられると、システム内の各チューブやプレートの中身がわかるようになっている。
TekCelのチューブ・マネージメント・システムは、フレキシブルなフォーマットのチューブ保管、検索、処理のための、完全に自動化、統合、環境制御されたプラットフォームである。このシステムは、チューブ・フォーマット、保管容量、スループットにおいて比類のない柔軟性を提供します。
Tube Management Systemの中核をなすのがTubeStoreモジュールです。自己完結型の各モジュールは、不活性で温度制御された環境内で、個々の2次元バーコード付きチューブ、または96本入りチューブラックをピッキングおよびコンパイルする機能を備えています。TubeStoreのモジュール設計により、複数のTubeStoreモジュールを組み合わせることで、Tube Management Systemの容量を拡張することができます。
挑戦
限られたスペースと低温環境でモーター制御を行う。
- 狭いスペース
- リニアモーターと回転モーターに電力を供給
- 自己完結型プログラムによる制御（ポジションモード）
- CANopen経由の接続性
テクセルとElmoソリューション
TekCelはWindows PCベースの制御アーキテクチャを採用した。これは多くの利点を提供するが、リアルタイム制御には欠ける。Elmo ハーモニカは内部スクリプトを実行できるため、サーボモーター、センサー、空気圧を自律的なイベントシーケンスに調整できる。複数のスクリプトをオンボード・フラッシュ・メモリーに保持することができ、実行後はPCからのサポートは必要ありません。
従来は、センサーとサーボの位置をPCがポーリングし、サーボ/出力コマンドを発行していた。内蔵スクリプトにより、待ち時間による遅延がなくなり、スループットが約30％向上しました。このアプリケーションでは、複数のハーモニカが「グループ」として構成され、そのアプリケーション固有のスクリプトが1つのPCコマンドで開始されるため、複数のサーボがリアルタイムのタスクで連携することが可能になります。
これまでTekCelは、マルチドロップRS485ネットワークを利用した独自の分散型サーボコントローラーを使用していました。ハーモニカは、同じようなパッケージサイズで、より大きな電流能力、より堅牢なCAN通信、広い動作温度範囲、同様のケーブル管理を提供します。拡張I/Oと高度なサーボチューニングは、ハーモニカへの切り替えを論理的な選択とした他の要因でした。
ハーモニカ・デジタル・セボ・ドライブは、ストレージ・システムとプレート・マネージメント・ユニットの2つの主要コンポーネントで設計されている。
ハーモニカ デジタルサーボドライブ
ハーモニカは、DCブラシ、ブラシレス、およびリニアモータに最大1KWの連続出力（および2KWのピーク出力）を供給する完全デジタルサーボドライブです。電流、速度、位置の各モードで動作し、インクリメンタル・エンコーダ、レゾルバ、補間アナログ（サイン/コサイン）エンコーダ、タコメーター、ポテンショメーターなど、さまざまなフィードバック・オプションで機能します。この小型ドライブは、150グラム（5.3オンス）のパッケージに1馬力を搭載しています。正弦波ベクトル制御、台形波ベクトル制御、台形波6ステップ、DC整流方式を備えています。ハーモニカには、ECAM、フォロワー、デュアル・ループ、パルス・アンド・ディレクション・アプリケーション用の補助フィードバック・ポートがあります。デジタルおよびアナログ・ポートも利用可能です。ドライブに統合された高効率の電力スイッチング技術は、ElmoCANopenネットワーキング（DS-301/DS-402）プロトコルの特に高速な実装と連携しています。CANopenポートが1つ、通信用にRS-232シリアルポートが1つ搭載されています。ハーモニカは、Motion Control社のプログラミング言語で完全にプログラム可能です（プログラム保存用に32KBのメモリが使用可能）。Elmo Composer 使用することで、ハーモニカのユーザーは、ドライブのセットアップ、コンフィギュレーション、チューニング、解析、ドライブプログラミングを素早く簡単に行うことができます。
