수리품 설명
Servo driver 서보 드라이버란? /서보드라이브란?
서보 드라이버란?= 서보드라이브란?
정식 명칭은 서보드라이브(=Servo Dive).
- 모터의 토크 제어, 속도 제어 또는 위치 제어를 하는 장치
( = 즉, 서보모터를 움직이는 전력장치)
이와 같은 제어를 하기 위해 전류, 엔코더 신호를 피드백 입력으로 받음
└>모터에 직접 전기를 인가하여 돌릴 수도 있지만 그렇게 하면 정확한 제어를 할 수 없다.
1) 서보 시스템에서 전체 시스템의 정밀도는 기계적인 부분에서 결정됨
전기적인 부분은 매우 정밀하게 제어할 수 있지만 이러한 출력을 받는 기계적인 부분에서 오차가 발생한다. 기계는 정밀한 가공도 어렵고 주위 온도에 따라 팽창과 수축을 하기 때문에 전기적인 요소 보다 기계적인 요소에서 많은 오차가 발생한다.
2) 서보 드라이브에서 위치 제어를 하지만 보통 모션 컨트롤은 하지 않음
그래서, 서보 드라이브를 위치결정 모듈과 함께 사용해야 한다. 위치 결정 모듈은 보통 PLC에 내장 되거나 PLC에 확장 모듈 형태로 나온다.
3) 서보 드라이브는 제어공학에서 다루는 여러 제어 분야 중에서 가장 정밀한 제어 분야 중 하나이며 서보 드라이브는 모터 컨트롤러의 일종임
모터 컨트롤러 중에는 정밀도가 필요 없는 것도 있고 피드백 제어가 없는
것도 있지만 서보 드라이브는 피드백을 사용하는 고정밀 제어기이다.
4) 산업용 서보 드라이브는 대부분 PMSM을 모터로 사용함
<작동 원리> - 사진 참조
▶ 전원 구동 장치는 3상 풀 브리지 정류기 회로에 의해 입력된 3상 전원 또는 AC 전원을 정류하여 대응하는 직류 전류를 얻는다. 3상 전기 또는 AC 전기의 정류 후,위상 정현파 PWM 전압 인버터는 AC 서보 모터를 구동하기 위해 주파수를 변환하며, 전력 구동 장치의 전체 프로세스는AC-DC-AC 프로세스로 간단하게 지칭 될 수 있음.
▷ 정류기 유닛 (AC-DC)의 주 토폴로지 회로는 3- 일반적으로 위치 제어, 토크 제어,속도제어 등 3 가지 제어 모드가 있고, 위치제어 모드는 일반적으로 외부 입력 펄스의 주파수로 회전 속도를 결정함. 회전 각도는 펄스 수에 의해 결정되며 일부 서보는 통신을 통해 속도와 변위 를 직접 할당 할 수 있고, 위치 모드에는 속도와 위치가 매우 엄격하게 제어되어 있으므로 일반적인 응용 프로그램은 위치 지정 장치임.
▶ 토크 제어 모드는 외부 아날로그 입력 또는 직접 어드레스 값을 통해 모터 샤프트의 출력 토크를 설정하는 모드임. 설정 토크는 달성하기 위해 해당 주소의 값 을 변경하기 위해 통신을 통해 실시간으로 설정 아날로그 값을 변경하여 변경할 수 있음. 재료 힘이 엄격한 요구 사항을 가지고 주로 사용 권선 장치 또는 섬유와 같은 권선 및 풀기 장치 -optic 장치의 경우 와인딩 반경에 따라 토크 설정이 변경되어 언제든지 와인딩 반경이 변경되어 재료의 힘이 변경되지 않음.
▷ 속도 모드는 아날로그 입력 또는 펄스 주파수로 운전 속도를 제어 할 수 있으며, 상위 제어 장치가 외부 PID 제어, 속도 모드도 위치 할 수 있지만, 모터 또는 직접 부하 위치 신호의 위치 신호는 계산을 할 상단에 보냄. 위치 모드는 위치 신호를 감지하는 외부 링의 직접로드를 지원하며 이 경우, 모터 샤프트 엔드 엔코더는 모터 속도만 감지하고 위치 신호는 직접 최종 최종 부하 감지 장치에 의해 제공됨. 이는 중간 전송 오류를 줄이는 장점이 있으며 전체 시스템의 위치 결정 정확도를 높임.
※참고 사항
모터 속도 및 위치에 대한 요구 사항이없는 경우 일정한 토크 출력이있는 한 토크 모드를 사용하는게 좋으며, 위치 및 속도에 대한 특정 요구 사항이 있지만 실시간 토크 가 아닌 경우 토크 모드 보다는 속도 또는 위치 모드가 더 좋음. 또한, 호스트 컨트롤러의 폐 루프 제어 기능이 양호한 경우 속도 제어 효과가 더 좋으니 자체 요구 사항이 높지 않거나 기본적으로 실시간 요구 사항이 없는경우 위치 제어를 사용하는 것이 좋음.
<서보 드라이버 주요 형태>
설비 보전의 핵심 서보 드라이브
설비 보전 업무를 하는 담당자들이 자주 접하게 되는 서보 드라이브에 대한 정보를 공유하기 위해 포스팅을 준비했습니다. 부족한 내용이 있으면 댓글로 부탁 드립니다. 서보 드라이버의 정식 명칭은 서보 드라이브라고 합니다. 하지만 어째서 인지 다들 서보 드라이버라고 부르고 있네요.
서보 드라이버의 역할은 서보 모터의 토크, 속도, 위치를 제어하는 장치로써, 서보 모터를 움직임의 운전자 역할을 하고 있습니다. 서보 모터의 정밀한 제어를 위해 서보 드라이브에서 엔코더 케이블을 통해 엔코더 신호를 전달하여 서모 모터의 정밀한 구동이 가능하게 만들어 줍니다. 설비에 따라 많을 경우 서보 드라이브가 수십 개가 들어가는 경우도 있습니다. 설비가 동작하기 위해선 케이블 베어 테이블 동작, 로더 Z, Y, X 축 등 각자 각 각 의 서보 드라이브가 필요합니다.
서보 드라이브 -> 엔코더 케이블 -> 서보 모터
하지만 서보 드라이브와 서보 모터의 전체적인 정밀도는 구동 상태 즉 기계적인 부분이 정밀도를 좌우하게 됩니다. 즉 신호적인 부분에서는 오차가 거의 없을 정도로 정밀하게 제어 가능하지만, 구동하는 기구부쪽의 간단한 윤활 상태의 문제부터 시작해서 베어링의 협착, LM블럭의 파손으로 인해 정밀성이 떨어지게 되어, 정밀도의 문제가 발생하는 경우가 태반입니다. 서보 드라이브 자체의 고장도 있지만, 자주 발생하게 되는 서보 드라이브의 문제는 장시간 구동으로 인해 발생하는 엔코더 케이블의 파손으로 인한 서보 드라이브 알람인 경우도 많습니다.
서보 모터의 정밀 동작의 핵심인 서보 드라이브 불량이 발생하는 경우가 있습니다. 서보 드라이브는 좋은 환경에서 동작하기 보다 산업현장과 같은 열과 전기적 노이즈가 많이 발생하는 좋지 못한 환경에서 사용되는 경우가 허다합니다. 이런 악 조건에서 장시간 노출과 동작으로 인한 서보 드라이브 장애 분류는 과부하, 과열, 퓨즈 용단(단전)과 같은 다양한 경우가 있습니다.
악 환경으로부터 드라이브나 모터를 보호하기 위해 여러 종류의 기능에 대해 알아보겠습니다.
Overload 과부하 는 파워의 과부하가 될 경우 해당 알람 이 발생하여 구동을 멈추게 해주는 기능이라 생각하시면 됩니다. 전자 서멀 방식이 주를 이루고 있습니다. 전류가 어느 일정 값을 넘은 만큼 적분하고, 적분 값이 어느 값에 달했을 때 Overload 과부하 알람이 발생합니다. 즉, 서보 모터의 동작에 부하를 받을 경우 서보 드라이브가 자동으로 멈춘다고 생각하시면 됩니다. 볼 스크류, LM블럭의 파손이나 오염으로 인해 발생하는 경우가 자주 있습니다. 서보 모터가 과부하로 인해 파손되는 것을 막기 위한 조치라고 생각하시면 됩니다.
Overheat 과열 의 발생 원인은 서보 드라이브의 과열을 조절하기 위해 내부에 설치된 쿨링 팬에 문제가 생겨 동작하지 않을 경우 서보 드라이브의 소손을 막기 위한 방편으로 이상 온도가 감지되면 Overheat를 알려주며 구동이 멈추게 됩니다.
퓨즈 용단 은 과전압으로 인한 퓨즈 용단이 발생하는 경우는 서보 드라이브의 전원 단의 퓨즈가 끊어지는 이유는 써지 전압에 의해 전원 서보 드라이브 보조 회로 불량을 유발 할 수 있어 상대적으로 내장되어 있는 상대적으로 저렴한 퓨즈를 용단하는 방법으로 과전압으로 부터 보조 회로 기판을 보호하는 역할을 수행합니다.
Overcurrent 과전류 은 모터의 절연 상태 인한 변환기의 접지 불량된 경우로 파워의 용량을 넘는 대 전류가 흐를 수 있다. 이 전류를 검지 하여 Overcurrent 과전압이라 알려주는 알람을 발생하고 서보 패키지의 동작을 멈추게 합니다.
서보 드라이브는 서보 모터의 위치 제어가 가능하지만 모션 컨트롤러 역할은 PLC가 분담하고 있습니다. 혹은 서보 드라이브에 내장된 PLC가 역할을 대신하는 경우도 있습니다. 제어 공학에서 서보 드라이브를 다루고 있고, 모터 컨트롤러 중에서 가장 정밀한 동작성을 보여주고 있습니다. 산업용 서보 드라이브는 대부분 PMSM 모터를 사용합니다.
서보 드라이브가 어떤 역할을 수행하는 지에 대한 기본적인 정보를 알아봤습니다. 일독 감사합니다.