그림 1: 서보 모터는 서보 시스템의 핵심 부품입니다.
정보통신, 자동화 기술의 발달로 현대사회의 산업생산과 일상생활에는 다양한 자동제어장치가 사용되고 있습니다. 자동 제어를 위한 가장 일반적인 장치 중 하나인 서보 모터와 서보 드라이브로 구성된 서보 시스템은 우리 일상 생활에서 널리 사용되고 있습니다.
여기 기사를 통해 서보 모터와 서보 드라이브를 정확히 어디에 사용할 수 있는지 더 깊이 이해할 수 있습니다.
1. 서보 시스템이란?
서보 시스템은 프로세스를 정확하게 따르거나 재현하는 데 사용되는 피드백 제어 시스템입니다.
서보 모터는 서보 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나이자 그 실행 부분으로 입력(또는 주어진 값)에 따라 물체의 위치, 방향, 상태 및 기타 출력 제어량을 변경합니다.
그 임무는 제어 명령의 요구 사항에 따라 전력을 증폭, 변환 및 조절하여 구동 장치의 출력 토크, 속도 및 위치 제어가 매우 유연하고 편리하도록 하는 것입니다.
2. 서보 시스템의 구성 요소
시스템은 주로 HMI 터치 스크린, PLC, 서보 드라이브, 영구 자석 동기 서보 모터로 구성됩니다. 서보 모터는 무브먼트의 실행 메커니즘입니다. 이는 사용자의 기능 요구 사항을 충족하기 위해 위치, 속도 및 전류 제어를 수행합니다.
그림 2:서보 시스템은 PLC, 드라이브, 모터, 감속기, 인터페이스로 구성됩니다.
3. 서보 시스템의 특징, 용도 및 종류
3.1 서보 시스템의 특징
폐쇄 속도와 위치 루프를 구성하려면 정확한 감지 장치가 필요합니다.
다양한 피드백 및 비교 원칙
피드백 비교 원리와 방법은 다양합니다. 정보 피드백을 달성하기 위한 검출 장치의 다양한 원리와 다양한 피드백 비교 방법에 따라 일반적으로 사용되는 펄스 비교, 위상 비교 및 진폭 비교가 있습니다.
고성능 서보 모터
효율적이고 복잡한 표면 처리를 위한 NC 공작 기계에서는 서보 시스템이 빈번한 시동과 제동을 수행하는 경우가 많습니다. 따라서 큰 가속 또는 제동 토크를 생성하려면 모터 출력 토크 대 관성 모멘트의 비율이 충분히 커야 합니다. 또한 서보 모터는 기계적인 가동부와의 연결에 있어서 중간 링크를 최소화하기 위해 저속 및 원활한 작동에서 충분히 큰 출력 토크를 가져야 합니다.
다양한 속도로 잘 수행되는 규제 시스템
광범위한 속도 조절이 가능한 시스템, 즉 속도 서보 시스템입니다. 시스템의 제어 구조에서 CNC 공작 기계의 위치 폐쇄 루프 시스템은 외부 루프에 위치 조정이 있고 내부 루프에 속도 조정이 있는 이중 폐쇄 루프 자동 제어 시스템으로 볼 수 있습니다.
실제 내부 작업 프로세스는 위치 입력을 해당 속도 신호로 변환하는 것입니다. 그런 다음 신호는 실제 변위를 실현하기 위해 서보 모터를 구동합니다. CNC 공작 기계의 주요 동작에는 고속 조절 성능이 필요하므로 서보 시스템은 넓은 속도 범위를 갖춘 잘 수행되는 조절 시스템이 필요합니다.
3.2 서보 시스템의 용도
저전력 지시신호로 고전력 부하를 제어합니다.
원격 동기 전송을 달성하기 위해 입력 샤프트에 의해 제어됩니다.
출력 기계적 변위가 기록 및 표시 기기 등과 같은 전기 신호를 정확하게 추적하도록 만듭니다.
3.3 다양한 유형의 서보 시스템
| 기준 | 유형 |
| 구성 요소의 특징 | * 전기 서보 시스템 |
| * 유압 서보 시스템 | |
| * 전기-유압 서보 시스템 | |
| * 전기-전기 서보 시스템 | |
| 시스템 출력의 물리적 특성 | * 속도 또는 가속도 서보 시스템 |
| * 위치 서보 시스템 | |
| 신호 기능 특성 | * 아날로그 서보 시스템 |
| * 디지털 서보 시스템 | |
| 구조적 특성 | * 단일 루프 서보 시스템 |
| * 개방 루프 서보 시스템 | |
| * 폐쇄 루프 서보 시스템 | |
| 드라이브 구성 요소 | * 스테퍼 서보 시스템 |
| * 직류 모터(DC 모터) 서보 시스템 | |
| * 교류 모터(AC 모터) 서보 시스템 |
1 번 테이블:다양한 유형의 서보 모터.
4. 서보 시스템을 사용하는 산업
레이저 가공분야
로봇공학
CNC 선반 분야
대규모 집적 회로 제조를 위한 사무 자동화 장비
레이더 및 기타 첨단 기술 분야
5. 서보 시스템 적용 향후 동향
자동제어시스템은 이론적으로 급속히 발전할 뿐만 아니라, 그 응용기기에 있어서도 급속히 변화하고 있습니다. 3~5년마다 새로운 제품이 시장에 나옵니다.
전통적인 AC 서보 모터의 특성은 부드럽고 출력이 단일 값이 아닙니다.
스테퍼 모터는 일반적으로 개방형 루프 제어이므로 정확하게 찾을 수 없습니다. 모터 자체에도 속도 공진 영역이 있습니다.
PWM 속도 제어 시스템은 위치 추적 성능이 좋지 않습니다. 주파수 변환 속도 조절은 간단하지만 때로는 정확도가 충분하지 않습니다.
우수한 성능을 지닌 DC 모터 서보 시스템은 위치 서보 시스템에 널리 사용되었습니다. 그러나 복잡한 구조, 초저속에서 데드 존의 현저한 모순, 그리고 역방향 브러시와 같은 단점은 소음과 유지 관리 문제를 가져올 것입니다.
새로운 영구 자석 AC 서보 모터는 특히 제어 방식이 구형파에서 사인파로 변경될 때 빠르게 발전합니다. 시스템 성능이 더 좋고 속도 범위가 넓어 느린 속도에서도 탁월한 성능을 발휘합니다.
게시 시간: 2022년 2월 10일
