모션 컨트롤러의 기초지식

모션컨트롤의 개요와 기초지식을 알기쉽게 설명합니다.

목차

모션컨트롤이란? 알람 클리어 신호
모션컨트롤 보드란? 홀드 오프
모타 드라이브 유니트란? 편차 클리어 신호
스테핑 모타란? PTP 동작
서버 모타란? JOG 동작
엔코더 입력이란? ORG(원점복귀) 동작
펄스 출력 신호 / 출력 형식 정속 / 직선가감속 / S자 가감속
다축동기, 보드간 다축동기 보간 제어
리미트 입력 프레임 기억연속 동작
알람코드 범용(제어신호) 입출력

모션 컨트롤이란?

모션컨트롤은, [움직임을 제어한다]라는 의미를 가지고 있습니다.
그 대표로, 각종 모타에의한 위치제어를 줄 수 있습니다.
전기적 에너지를 모터에게 주는 것으로, 모터는 동작하여 운동 에너지로 변환됩니다.
그 기술은, 공작기계, 로봇 제어, 반도체 제조 장치, 사출 성형기나 디지털 가전 검사 장치등의 핵심으로서 큰 역할을 담당하고 있어
이 분야에 있어서의 설비 투자는 최근 크게 성장하고 있습니다.
컨베이어의 회전제어
다축로보트의 축제어		 회전 데이블 위치 결정 제어 XY 테이블 위치 결정 제어



모션 컨트롤 보드란?

지정의 펄스수나 주파수로 펄스열을 출력하는 기능을 탑재한 보드입니다.
목적 위치, 속도, 가감 속도 레이트등의 동작 파라미터에 응한 제어 펄스를 자동적으로 출력할 수 있습니다.
위치 결정 제어에 필요한 각종 리미트 입력 기능도 갖추고 있습니다.
모터 본체의 제어는, 모터 드라이버가 실시합니다.
모션 컨트롤 보드는, 이 모터 드라이버 유닛에 대해서 펄스 신호를 출력해, 모터를 제어합니다.
펄스 입력 타입의 스테핑 모터나 서보모터와 접속해 사용합니다.




모타 드라이브 유니트란?

스테핑모타 및 서보모타를 구동하기 위한 제어유니트 입니다.
이 드라이브 유니트에 대하여 제어신호의 설정 및 취득을 실시하는것으로, 모터 제어를 합니다.



스테핑 모터란?
고정밀도 위치결정이 가능한 모타입니다.
입력 펄스에 동기하고, 스텝상에 일정각도씩 회전합니다.
스테핑 모터는, 입력펄스에 대해서 정확하게 회전하기 때문에 회전량의 검출이 필요가 없는
고정밀의 위치 결정이 가능합니다.
1스텝(1펄스)=1.8도, 0.72도, 0.36도등의 분해 가능이 일반적이다.

특징
오픈루프로 고정밀의 위치결정이 생깁니다.
. 기동, 정지의 응답성이 뛰어납니다.
. 정지시의 각도오차는 누적되지 않습니다. (일반적인 스텝 모터의 오차는, ±0.05도로 고정밀도입니다.)
. 정지상태에서도 큰 자기보관 유지력을 얻을수 있습니다.
. 정지시에 높은 토르크를 얻을수 있습니다.
. 모터의 구조가 간단하기 때문에, 점검이 간단하다.

스테핑 각
스테핑모타로 모터 드라이버에 1펄스가 입력되었을때 모터가 움직이는 각도입니다.
1스텝(1펄스)=1.8도, 0.72도, 0.36도등이 일반적으로 되고 있습니다.
펄스수로 회전량, 펄스 주파수로 회전속도를 지정합니다.

예)스텝각 0.72도의 경우에 캐리어를 50mm 이동시키기 위해서 필요한 펄스수는?
모터가 90도 회전하기 위해서 필요한 펄스수 : 90 ÷ 0.72 = 125 펄스
펄스모터 1회전(360도)에 필요한 펄스 수 : 125 × 4 = 500 펄스
1회전으로 캐리어가 10mm이동한다고 가정하면 : 50mm ÷ 10mm = 5회전
필요한 이동 펄스수 = 500펄스 × 5회전 = 2500펄스


회전속도
스테핑 모터의 회전속도는 펄스신호의 속도에 정확하게 비례합니다.
회전속도와 펄스신호의 속도 관계는, 아래의 공식으로 확인할 수 있습니다.
펄스수로 회전량, 펄스주파수로 회전속도를 지정합니다.

모터 회전 속도(RPM/1분당) = 스텝각 / 360도 × 펄스속도(주파수 : Hz) × 60



예) 스텝각 = 0.72도, 펄스속도=1000Hz일경우에 모터 속도
모터 회전 속도 (R/Min) = 0.72/360 × 1000 × 60 = 120 (r/min)


탈조
스테핑 모터에서, 급격한 속도변화(가감속)나 과부하시에 펄스에 동기해 모터를 회전하지 못하고,
정지나 위치 차이가 발생하는것을 탈조라고 합니다.
최근에 스테핑 모터는, 탈조하지 않는것 같아 보입니다.



서버 모터란?

서버 모터는, AC서버모터와 DC서버모터가 있습니다.
주로 제조 공장에 많이 사용되고 있습니다.(공작기계나 산업용 로보트 등)
서버모터는, 회전 각도를 검출하는 엔코더를 갖추고 있어, 클로우즈 루프에서
고정밀도의 위치결정을 합니다.
당사의 모션컨트롤 보드는, 펄스 입력 타입의 서버모터에 대응하고 있습니다.

특징
. 큰 가감속도 토르크를 발생할수 있으므로, 부하나 펄스 속도의 급격한 변화에도
탈조하는 일 없이, 고속 응답을 얻을수 있습니다.
. 저속에서부터 고속까지 부드럽고 매끄러운 회전을 얻을수 있을뿐만이 아니고, 운전중의 소음도
조용합니다.
.고출력을 소형, 경량 사이즈로 실현할수 있습니다.

엔코더 입력이란?

당사의 모션 컨트롤 보드는, 피드백 제어용 카운터 기능을 탑재하고 있습니다.
인크리멘탈형(가산, 감산동작)의 엔코더를 접속하고, 고정밀도의 피드백 제어를
실시하고 있습니다.
덧붙여, 피드백 제어자체는, 프로그래밍이 필요합니다.
입력회로는, 2상(A상/B상) 및 단상(UP/DOWN)에 대응하고 있습니다.
차동출력, TTL레벨 출력, 오픈콜렉타 출력의 대응한 엔코더가 사용가능합니다.

주된용도
. 서버모터로부터 펄스 출력 -> 위치정보를 관리/제어
. 스테핑모터의 탈조검출